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자동차에는 생각보다 많은 부분이 섬유 소재로 이뤄진 부품들이 있는데요. 시트커버나 카펫, 안전벨트 등 실제 섬유소재로 이뤄진 제품뿐만 아니라 본네트 라이터, 에어백 등도 섬유로 만들어졌습니다. 섬유소재가 자동차에 사용되면 자동차 무게를 줄일 수 있어 탄소발생을 줄이고 연비를 낮출 수 있기 때문인데요. 철강소재 대신 엔지니어링 플라스틱, 섬유 강화 플라스틱, 섬유 강화 복합재료 등을 사용해 경량화를 이루고 있습니다. 연비뿐만 아니라 환경까지 생각한 ‘플라스틱 복합섬유’는 과연 어떤 소재인지 알아보도록 하겠습니다.

 

 

플라스틱 복합섬유, #섬유 강화 플라스틱이란?

출처: plastics.com

 

섬유 강화 플라스틱은 플라스틱 매트릭스에 유리섬유나 탄소섬유, 아라미드섬유 등으로 강화한 복합재료를 의미합니다. 이 매트릭스에는 불포화 폴리에스테르와 에폭시 수지 등의 열경화성 수지 또는 열가소성 수지가 사용되는데요. 유리 섬유 강화 플라스틱(Glass Fiber Reinforced Plastics, GFRP)이나 탄소섬유 강화플라스틱(Carbon Fiber Reinforced Plastics, CFRP) 등이 주로 사용되고 있습니다.

 

 

유리 섬유 강화 플라스틱 #GFRP

출처: 위키피디아

 

유리 섬유 강화 플라스틱(GFRP)은 불포화 폴리에스터에 지름 0.1mm 이하로 가공한 유리섬유를 보강한 플라스틱입니다. 철보다는 강하고 알루미늄보다 가벼운 소재로, 단단하지만 가벼우면서도 외부충격에 강하고 장력강도가 매우 큰 것이 특징입니다. 또한 녹슬지 않고 열에 변형되지 않으며 가공하기 쉽지만, 고온에서는 사용할 수 없다는 것이 단점입니다. GFRP는 건축자재, 보트, 스키용품이나 헬멧, 자동차 및 항공기 부품 등에 사용됩니다.

 

 

탄소 섬유 강화 플라스틱 #CFRP

 출처: Scuttlebutt Sailing News

 

탄소 섬유 강화 플라스틱(CFRP)은 탄소섬유를 강화재로 하고 매트릭스 수지를 플라스틱으로 해 결합한 탄소섬유 복합재료인데요. 즉, 플라스틱에 탄소섬유를 첨가해 강도와 탄성을 높인 것입니다. 탄소 섬유는 철보다 훨씬 낮은 밀도와 높은 인장강도, 가벼운 무게, 낮은 열팽창률의 특징으로 자동차 및 항공우주산업, 건축 및 각종 스포츠 용품의 경량화 소재로 각광받고 있습니다.

 

출처: eurocarnews.com/

 

CFRP의 무게는 강철의 4분의 1이지만, 강도는 철의 10배에 이릅니다. 따라서 자동차 무게를 획기적으로 낮출 수 있어 자동차 바디 및 내장재, 자동차 시트 등에 주로 사용되고 있습니다. 

 

출처: BMW

 
BMW는 경량화소재로 탄소 섬유 강화 플라스틱을 자체 개발 및 적용하고 있는데요. BMW i3의 CFRP 사용량은 한 대당 약 150kg이라고 합니다. 또한 BMW i8은 강철은 8%, 알루미늄은 20%,, CFRP는 43%에 달합니다.

 

지구 온실가스 배출량의 25%를 차지하고 있는 자동차 산업에서 유리 섬유 강화 플라스틱(GFRP)과 탄소 섬유 강화 플라스틱(CFRP)과 같은 플라스틱 복합소재가 좀 더 확대 적용된다면 에너지 감량은 탄소배출도 줄일 수 있습니다. 유리 섬유와 탄소 섬유와 결합한 플라스틱의 결합은 지구환경을 지키는 소중한 화학 기술이라는 사실을 기억해주세요.



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Posted by 한화케미칼

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