최신 카본파이버 기술은 BMW i-시리즈의 핵심적인 2개 모델의 가장 중요한 요소이다. 이들은 2013년 말 출시된다. 경량소재를 널리 쓰고 주행반경을 넓힌 하이브리드 전기 모델은 BMW가 CO₂목표를 달성하는데 꼭 필요하다. 그러나 높은 생산비를 해결하지 않으면 이익을 낼 수 없다.

일단 양산 문제를 해결한다면 카본파이버의 이점은 한둘이 아니다. 핵심과제는 균일한 힘을 보장하는 소재를 만들어내는 데 있다. 하지만 균일한 소재를 만들어내면 내구성이 지극히 높다. 밀도는 알루미늄의 절반이고 무게는 30%나 가볍다.

충돌할 때도 아주 강력한 에너지를 흡수하고 부식·산성물질·용해제에 대한 저항력이 무척 강하다. 심지어 i3의 수명이 끝날 때 카본파이버 프레임의 낡은 부분을 벗겨내고 다시 ‘새차’를 만들 수 있다. 그럼에도 카본파이버는 틈새 소재의 틈새 제품으로 남아있다. 지난해 겨우 4만 톤이 생산됐다.

그에 비해 강철은 40억 톤, 알루미늄은 15억 톤이고, 글라스파이버는 490만 톤이었다. BMW는 방위산업과 항공우주시장에 경험이 많은 카본파이버 전문업체 SGL과 손잡았다. 이들은 2010년 합작사업을 발표했다. BMW가 경량 제로 또는 저배출 모델 생산계획을 마무리할 퍼즐의 마지막 조각이었다.

다시 BMW에 따르면 이 협약은 ‘BMW 그룹의 경량능력’을 보장하는 길을 열었다. 미국 워싱턴 주 모지스 레이크에 있는 공장은 개발·생산 사슬의 둘째 고리다. 이를 통해 일본에서 미국과 다시 독일로 사슬이 이어진다. 따라서 값싼 천연에너지를 살리는 혜택을 누린다.

모지스 레이크 공장은 한 해 카본파이버 3천 톤의 생산능력을 갖췄다. 세계 생산량의 약 7.5%다. 만일 i-프로젝트가 성공한다면 SGL은 생산공장을 6배로 늘릴 수 있다. 모두가 계획에 따라 진행되면, 그럴 가능성이 있다는 말이다. SGL은 이미 다른 자동차 메이커와 협상을 시작했다.

지난해 폭스바겐은 이 회사의 주식 8%를 사들였다. 장기적으로 BMW i3과 i8이 카본파이버의 선구 모델로 등장하게 된다. 사용량이 올라가고 값이 떨어지면 많은 카본파이버 자동차들이 도로를 달리게 될 것이다.

에너지 공급업체 바꾸기
BMW/SGL 공장은 콜로라도 리버(위)의 워너펌 댐 발전소의 전력을 쓴다. 전기가 카본파이버 생산에 가장 큰 비용을 차지한다. 그중 대부분이 산화·탄화처리 공정에 쓰인다. 워너펌 전력은 kWh당 3센트(약 35원). 독일의 15센트(약 173원)와 좋은 대조를 이룬다. BMW에 따르면 i-카의 환경영향과 비용을 줄이려고 모지스 레이크로 공장을 옮겼다.

BMW의 전 세계 생산망
일본에서 미쓰비시 레이용이 화학물질과 원유를 섞어 카본파이버의 기초 소재를 만들었다. 그 기초소재를 모지스 레이크로 보냈다. 거기서 두루마리 섬유로 바뀐 뒤 BMW의 바커스도르프 공장으로 보내져 직물로 탈바꿈한다. 세계적인 수송망에 들어가는 에너지 비용은 모지스 레이크 탄화비용의 약 1%에 해당한다.

완벽하게 굽다
모지스 레이크 공장에서 끝이 없는 너비 5cm 기초소재가 용기를 나와 온도 230~290℃의 일련의 오븐에 들어갔다. 화학구조가 달라짐에 따라 점차 짙어지는 일련의 색깔을 통해 섬유가 바뀐다. 뒤이어 이 섬유는 750℃의 가마에 들어가 420암페어로 95%가 탄화된다. 그러면 수지와 결합된다. 그런 다음 섬유가 거대한 면화 덩어리처럼 9kg짜리 스풀에 감긴다.

비용절감형 첨단공법
BMW/SGL 합작사업은 카본파이버 생산법의 첨단이라 주장한다. 이 생산공정에서 최종제품은 더 무거운 토우를 사용해서 엮이지 않고 짜여진다. 따라서 재래식 카본파이버 토우의 1만~1만2천보다는 약 5만 가닥을 하나로 합쳤다. 이 생산공정은 한층 매끈하게 마감하고, 재래식 방법에 비해 비용은 약 3분의 1에 불과하다.