테슬라(TESLA) 사이버트럭의 외장소재 : 스테인리스 스틸의 세계

1. 테슬라 사이버트럭 외장소재

가. 사이버트럭 출시

• 2019년 11월 21일 테슬라에서 공개한 풀사이즈 전기 픽업트럭인 사이버트럭이 거듭된 출시 연기 끝에 2023년 11월 첫 번째 차량 인도를 시작으로 정식 출시되었다.
• 국내에선 2025년 연말쯤이나 2026년 초에 출시될 것으로 보인다고 한다. 다만 업계는 사이버트럭의 인증 절차가 까다로울 것으로 보는데, 그 이유는 지나치게 큰 차체 크기 때문으로 보고 있다.

나. 사이버트럭 외장 구조

 1) 엑소스켈레톤 바디 채택

• 테슬라 사이버트럭 외장은 엑소스켈레톤 바디(Exoskeleton Body)로 되어 있습니다.
• 엑소스켈레톤 바디(Exoskeleton Body)**는 자동차나 기계 구조에서 외골격(exoskeleton) 개념을 적용한 설계 방식을 말합니다.
• 이는 내부 프레임을 기반으로 외부 패널을 덧붙이는 전통적인 구조와 달리, 외부 패널 자체가 주요 구조적 역할을 담당하는 방식입니다.
• 간단히 말해, 차량의 외장이 단순히 덮개가 아니라 강도와 구조적 지지를 제공하는 주요 부품인 것입니다.

 2) 엑소스켈레톤 바디의 특징

  가) 외부가 곧 구조

• 외골격 디자인에서는 외부 재질이 차량의 강성을 높이는 데 핵심적인 역할을 합니다.
• 내부 프레임이 필요 없거나 최소화되며, 차체의 전체적인 강도를 외부 패널이 담당합니다.

  나) 경량화 가능성

• 전통적인 설계에서는 강성을 확보하기 위해 내부 프레임을 강화해야 하지만, 엑소스켈레톤 바디는 외장 자체로 강성을 제공해 불필요한 부품을 줄여 경량화를 도모할 수 있습니다.

  다) 내구성 향상

• 외부 패널의 강도가 높아 차량이 외부 충격이나 환경적 요소(예: 부식, 찌그러짐 등)에 더 잘 견딜 수 있습니다.

  라) 디자인 혁신

• 외관과 구조가 통합되어, 기존에 불가능했던 독창적이고 미니멀한 디자인이 가능합니다.

다. 사이버트럭 외장 소재

• 테슬라 사이버트럭은 엑소스켈레톤 바디 설계를 대표하는 사례로서, 외장재료로 "울트라-하드 30X 콜드 롤드 스테인리스 스틸"로 만들어져, 차체의 구조적 강성을 제공하는 동시에 방탄 수준의 내구성을 자랑한다고 합니다.
• 내구성: 높은 강도로 충격과 찌그러짐을 방지.
• 내식성: 스테인리스 특유의 부식 저항.
• 방탄성: 발표 당시 유리창 테스트는 실패했지만, 외장은 강한 내구성을 입증.
• 미니멀리즘 디자인: 도장이 필요 없으며, 금속 본연의 질감 유지.
• 이 소재는 SpaceX의 로켓에도 적용되는 기술로, 테슬라가 강조하는 혁신의 상징이며, "ULTRA-HARD 30X COLD-ROLLED STAINLESS STEEL"의, 30X는 301, 302, 303, 304 등등 300 시리즈 스테인리스 스틸의 새로운 종류라는 의미로 일론머스크는 인터뷰 등에서 "three hundred series"로 읽고 있습니다.

2. 스테인리스 스틸의 종류

스테인리스 스틸은 강철에 크롬(보통 10.5% 이상)을 첨가해 부식 저항성을 높인 합금입니다. 다양한 기계적, 화학적 성질에 따라 여러 종류로 나뉘며, 주요한 분류는 구조적 미세조직을 기준으로 나뉩니다. 아래는 각 종류의 특성과 사용 분야를 설명한 것입니다.

가. 오스테나이트계 스테인리스 스틸 (Austenitic Stainless Steel)

 1) 특징

• 가장 널리 사용되는 스테인리스 스틸.
• 크롬(16~26%)이 주요 성분.
• 강한 내식성과 높은 연성(쉽게 성형 가능).
• 비자성(자석에 붙지 않음) : 
• 저온에서도 우수한 기계적 성질.

 2) 대표 등급

• 304 : 일반적인 내식성, 건축, 주방용품.
• 316 : 304보다 높은 내식성(몰리브데넘 포함), 해양 환경, 화학 공정.
• 310 : 고온 저항성이 강해 화로 등 고온 장비에 사용.

 3) 주요 용도

• 주방 기기(인덕션 렌지에는 제한적), 의료 기기, 화학 플랜트, 해양 산업.

나. 페라이트계 스테인리스 스틸 (Ferritic Stainless Steel)

 1) 특징

• 크롬(10.5~30%)이 주성분이며, 니켈 함량이 거의 없음.
• 자성(자석에 붙음).
• 높은 내식성(특히 염소화 환경에 강함).
• 연성이 오스테나이트계보다 낮음.
• 저비용.

 2) 대표 등급

• 430: 저가형 내식성, 가전제품(냉장고, 세탁기).
• 409: 자동차 배기 시스템.

 3) 주요 용도

• 자동차 부품, 가전제품, 건축 내외장재.

다. 마르텐자이트계 스테인리스 스틸 (Martensitic Stainless Steel)

 1) 특징

• 크롬(12~18%)을 포함하며, 탄소 함량이 높음.
• 경도와 강도가 뛰어나며 열처리로 기계적 성질을 조정 가능.
• 내식성은 오스테나이트계, 페라이트계보다 낮음.
• 자성.

 2) 대표 등급

• 410 : 적당한 내식성과 높은 강도, 칼날.
• 420 : 더 높은 경도로 도구 및 칼 제조.
• 440 : 내마모성과 경도 우수, 고급 칼 및 베어링.

 3) 주요 용도

• 칼날, 도구, 기계 부품, 터빈 블레이드.

라. 듀플렉스 스테인리스 스틸 (Duplex Stainless Steel)

 1) 특징

• 오스테나이트와 페라이트 구조의 혼합(50:50 비율).
• 높은 강도와 내식성.
• 특히 균열 부식(crack corrosion)에 강함.
• 비자성 또는 약자성.

 2) 대표 등급

• 2205 : 고강도 및 고내식성, 해양 환경.
• 2507 : 더 높은 내식성, 해양 및 화학 장비.

 3) 주요 용도

• 해양 산업, 화학 플랜트, 배관 시스템.

마. 석출 경화계 스테인리스 스틸 (Precipitation Hardening Stainless Steel)

 1) 특징

• 니켈, 구리 등의 합금을 추가하여 석출 경화 처리를 통해 높은 강도와 내마모성을 얻음.
• 열처리 후 기계적 강도와 경도를 극대화 가능.
• 내식성은 오스테나이트계보다 낮음.

 2) 대표 등급

• 17-4PH (630) : 우수한 강도와 적당한 내식성, 항공 및 해양 산업.
• 15-5PH : 고강도와 연성, 항공 부품.

 3) 주요 용도

• 항공, 방위산업, 화학 산업.

바. 초합금 스테인리스 스틸 (High-Performance Alloys)

 1) 특징

• 극한 환경에 사용 가능하도록 특수 합금 설계.
• 고온, 고압, 극한 부식 환경에서도 안정적.

 2) 대표 등급

• Nitronic 50 : 오스테나이트계보다 강도와 내식성이 더 뛰어남.
• Alloy 904L : 높은 몰리브데넘과 니켈 함량으로 극한 내식성.

 3) 주요 용도

• 원자력, 항공우주, 해양 석유 및 가스 산업.