자동차 휠의 소재에 따른 장점과 단점

자동차의 휠은 예전부터 다양한 재료들을 사용해서 만들어져 왔습니다. 처음엔 나무를 쓰다가 철을 쓰기도 하고 오늘날에는 알루미늄을 사용해서 만드는 휠이 가장 많아졌습니다. 오늘은 휠을 만드는데 가장 많이 사용하는 소재들의 장단점에 대해 알려드릴까 합니다.

   

 

 

 

   

알루미늄

   

한때는 휠에 사용하기에는 고가의 소재였지만, 지금은 가장 대중적인 휠의 소재로 사용되고 있습니다. 주조기술과 단조기술의 향상과 더불어 합금기술의 기술력 향상으로 높은 강도까지 갖추고 있으면서 무게도 가볍기 때문입니니다. 특유의 은빛이 나고, 녹이 스는 일이 없기 때문에 디자인과 관리상의 이점도 갖추고 있어 앞으로도 지속적으로 사용될 것 입니다. 알로이 휠을 알루미늄 만으로 제작한다고 알고 계시는 분들이 많지만, 사실 알로이(Alloy)는 합금이라는 뜻으로 알루미늄에 강도를 보강하기 위해 마그네슘과 같은 부재료를 섞어 합금으로 만드는 경우도 많습니다.

 

 

스틸

   

철은 가장 기본적으로 사용되는 소재로 제작비용이 저렴하여 2000년대 이전까지는 어렵지 않게 찾아볼 수 있었습니다. 무게가 무겁고 외적으로 만족감을 주기 어려운 디자인이어서 최근에는 주로 스페어 타이어에나 사용되는 소재 입니다.

 

 

 

 

 

 

티타늄

   

티타늄은 알루미늄보다 조금 더 가벼우면서도 성질의 변형이 적고 안정성이 높아 휠에도 사용 되지만, 가공이 매우 까다롭고 원자제값이 알루미늄보다 비싸 상당히 고가의 제품이기 때문에 일반적으로 사용하지 않는 소재입니다. 알루미늄보다 성능면에서 훨씬 뛰어나다고 보기도 힘들어서 티타늄 휠은 가성비가 그다지 좋지 못하기 때문에 많지는 않습니다.

 

마그네슘

   

알루미늄보다 훨씬 가벼워 최근 각광받기 시작한 소재로 이제는 마그네슘휠을 그다지 어렵지 않게 찾아볼 수 있습니다. 하지만 알루미늄보다 비싸며, 주조로 휠을 제작하는 것도 마그네슘 가지고 있는 산화하는 성질 때문에 제작 방식도 상당히 까다롭습니다. 그래서 일반적인 경우는 합금의 부재료로 사용되며, 100% 마그네슘 휠의 경우는 대부분 단조 방식으로 제작 되어 주로 레이싱용으로 사용됩니다. 포뮬러1카의 휠 소재가 단조방식으로 제작된 마그네슘휠인데, 실제로 놀라울 정도로 가벼우며, 엄청난 무게와 충격에도 견디지만, 일반적으로는 사용하기 까다로운 소재입니다.

   

   

   

   

   

휠의 제작 방법에 따라서도 분류 됩니다. 세부적으로 나누면 굉장히 많은 제작 방법이 있지만, 크게 주조와 단조라는 방식으로 나뉘어 집니다. 주조는 금형틀에 고온으로 녹인 소재를 부은 뒤 식혀서 굳히는 방법으로 대량의 물건을 빠르게 생산할 수 있어 일반적으로 가장 많이 쓰이는 방법이지만, 소성하는 과정에서 기포가 발생하거나 내부 밀도가 불규칙해져 강도가 저하되는 등의 문제가 있습니다. 이를 보완하기 위해 주조과정에서도 몇 가지 공법을 추가하기도 하며, 그 대표적인 예로 저압 주조 공법이 있습니다. 저압 주조 공법은 밀도를 높이기 위해 가스를 이용해 압력을 가하여 제작하는 방식 입니다.

 

반대로 단조는 두드려 만드는 방법인데, 8000프레스나 10,000프레스 이상의 강력한 힘으로 알루미늄 단괴를 찍어 눌러서 제작하는 방법입니다. 단조의 장점은 찍어 눌러 생산하기 때문에 고밀도로 처리를 할 수 있고 그만큼 두께가 얇아도 원하는 강성과 강도를 지닌다는 점입니다. 마그네슘 단조의 경우는 고도의 처리 기술을 요구하는 만큼 제작 단가가 굉장히 비싸지만, 알루미늄보다 훨씬 가볍다는 장점이 있어서 소수의 레이싱카나 모터 사이클에만 적용되고 있습니다.