플라스틱산업 사출 / 압출 / 금형 /원료

자동차로 보는 화학소재의 미래

<편집자주>

화학소재는 철강소재에 비해 가격이 높은 반면, 강도는 높이고 물성도 개선한 신공정?신소재가 많이 개발되고 있어, 향후에는 자동차에 화학소재 사용이 대폭 확대될 전망이다.

미래 자동차의 모습을 통해 화학소재의 변화 방향을 추정해볼 수 있는데, 변화할 자동차 소재에 대해 살펴보았다.

2011년 프랑크푸르트 모터쇼에서는 화학소재기업이 바스프와 자동차기업인 다임러가 공동 제작한 콘셉트카, ‘스마트포비전’이 화제였다. 특히 바스프는 ‘자동차는 화학을 사랑해’라는 주제로 열린 기자 간담회에서 콘셉트카에 적용한 혁신적인 화학소재를 소개하면서 이목이 집중되었다. ‘스마트포비전’과 같이 화학소재를 사용하면 소재가 가볍고, 가공하기 쉬워 다양한 디자인의 자동차를 제작할 수 있다. 그동안 화학소재는 철강소재에 비해 가격이 높은 반면, 강도는 높이고 물성도 개선한 신공정?신소재가 많이 개발되고 있어, 향후에는 자동차에 화학소재 사용이 대폭 확대될 전망이다.

<사진2> *사진출처 : 인피니티자동차

■자동차와 화학소재

①다양한 플라스틱 가공기술

복합 사출 : 한 물질을 다른 물질에 혼합하면서 사출하는 기술이다.

-조립비용 등 제조비용 감소, 부품 또는 모듈의 일체화를 통한 승차감 향상, 소음 감소 등의 효과가 있다.

다층 블로우 몰딩 : 다양한 고분자를 여러 층으로 적층해 성형하는 기술이다.

-플라스틱 연료탱크를 만들면 연료나 휘발성 물질의 누출을 차단 할수 있으며, 자동차 내부 구조에 맞는 다양한 크기와 형태로 제작 가능하다.

②탄소섬유복합재의 고속성형공법 혁신

탄소섬유복합재의 고속성형공법이 개발되어 대량생산이 가능해짐에 따라 자동차 적용이 가시화됐다.

-기존에는 탄소섬유복합재 성형에 90분 이상 소요되어 자동차 부품으로 사용하는데 걸림돌로 작용했는데, 도레이, 테이진 등의 탄소섬유업체는 최근 진공사출법, 열가소성 접착제 등 기술혁신을 통해 1분 안에 연속 성형 할 수 있는 기술을 확보했다.

■자동차와 화학소재의 미래

①튼튼하고 가볍게 : 경량소재

철강을 대체하는 경량소재로 엔지니어링 플라스틱, 탄소섬유복합재 등 고분자복합재의 사용이 확대될 전망이다.

고유가와 환경규제 등에 따라 경량화가 자동차 업계의 핵심 이슈가 되면서, 화학소재 사용 확대가 필수 대안으로 부상된다.

-고효율 엔진 개발, 얇은 고강도강판 제작, 경량금속 대체 등 다양한 시도가 이루어지고 있으나, 플라스틱으로 대체하는 것이 가장 효과적인 대안이다.

-자동차의 무게를 10%줄이면 평균 연비가 5~7% 상승했다.

내장재뿐만 아니라 엔진 부품, 차체 등 높은 수준의 강도와 내열성이 필요한 부위에 고분자복합재를 이용한 다양한 콘셉트카들이 등장했다.

고분자와 섬유, 세라믹 등을 복합하는 가공기술과 나노수준에서 물성을 제어하는 기술 모두 필요하다.

주요 부품의 소재가 철강에서 탄소섬유 복합재로 대체될 전망이다.

② 깨끗하고 안전하게 : 친환경소재

생분해성 바이오플라스틱을 이용해 부품 자체를 환경 친화적으로 제작하거나, 제조공정에서 유해물질의 발생을 최소화하는 방향으로 발전된다.

유해화학물질을 저독성 소재로 대체하거나, 자동차 폐플라스틱의 재활용도 확대될 전망이다.

■앞으로의 과제

①화학소재기업은 시장 규모가 크고 성장성이 높은 자동차용 화학소재 시장에서 적극적으로 사업기회를 모색할 필요가 있다.

-포장, 건축용 플라스틱이 범용화 되면서 선진 화학소재기업은 기술 차별화가 가능한 자동차용 사업을 집중 육성해야 한다.

-중동과 중국이 규모와 원가경쟁력을 바탕으로 화학소재 시장의 주도권을 확보하고 있으나, 자동차용 고부가소재 분야에서는 기술력 부족으로 시장진입이 상당 기간 지연될 전망이다.

②소재 기술력은 과학 기반이 구축되어 있어야 하며, 노

하우 등 암묵지가 복합적으로 필요해 축적하는데 장기간이 소요되므로 R&D 투자 확대가 필수적이다.

-자동차용 소재사업은 대규모 장치를 통한 원가 경쟁력뿐만 아니라 고객맞춤형 가공기술의 복합이 필수적인 분야다.

③정부는 R&D투자를 확대해 소재기업의 장기 기술개발을 장려할 필요가 있다.

-나노복합소재, 차세대 소재가공 공정기술 등 산업 원천기술 분야에 정부의 R&D투자를 확대할 필요가 있다.

-완성차와 소재기업의 기업개발 컨소시엄을 활성화하는 것도 좋은 방안이다.

*사진출처 : 현대자동차

*자료출처 : 삼성경제연구소