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기존에는 무거울수록 자동차는 튼튼하다고 생각했지만 지금은 ‘가볍지만 튼튼한 자동차’가 각광받고 있습니다. 화학기술과 함께 경량화기술이 발전하면서 엔지니어링 플라스틱 및 탄소섬유 강화 플라스틱과 같은 복합소재들이 개발되면서 가볍지만 강한 자동차가 등장하고 있는데요. 이는 자동차가 가벼울수록 이산화탄소 배출량이 줄어들어 온실가스 감축에 도움을 주기 때문입니다. 


세계적으로 온실가스 배출 억제 및 자동차 연비규제가 강화되면서 연비향상 기술 및 경량화 기술이 주목받고 있는데요. 무거운 강철을 대신하여 자동차 경량화 소재로 떠오른 ‘플라스틱’이 어떤 역할을 하고 있는지 자세히 살펴보도록 하겠습니다. 



자동차 경량화의 #중요성


자동차 무게는 연비효율을 결정짓는 핵심 요소인데요. 자동차 무게가 줄어들면 연료소비와 배기가스 배출 감소는 물론 주행저항 감소, 제동성, 조종 안정성 향상 등 차량 전반의 성능이 향상되는 효과를 가져옵니다. 


최근 이산화탄소 배출이 없는 전기차와 수소차가 각광을 받고 있는데요. 이와 같은 친환경 자동차의 경우 배터리 무게로 인한 중량 증가분을 상쇄하기 위해 차체 경량화는 필수입니다. 



경량화와 #이산화탄소 배출 감소


1,500kg의 자동차 무게가 약 10% 줄어들 경우, 연비는 3.8%, 가속성능은 8% 증가하는데요. 여기에 배기가스 배출량은 2.5~8.8% 감소하게 됩니다. 자동차가 가벼워질수록 연비는 향상되고 이산화탄소 배출은 줄어드는 효과를 가져오게 되는 것입니다.


자동차는 약 27,000여개의 부품으로 구성되어 있는데요, 사용부위에 따라 요구되는 물성이 다르기 때문에 각 부품에 따라 적절한 소재를 적용하는 것이 중요합니다. 



#자동차용 플라스틱 소재


범용 플라스틱

ABS, PU, PVC, PE, PP

5대 범용 엔지니어링 플라스틱

PC, PBT, POM, PA6, PA66, mPPO

5데 수퍼 엔지니어링 플라스틱

PP5, LCP, PEEK, PI, 내열 PA

수퍼 섬유

탄소섬유, 라미드 섬유


자동차용 플라스틱은 크게 범용 플라스틱, 엔지니어링 플라스틱(EP), 수퍼 엔지니어링 플라스틱, 수퍼 섬유 등으로 나눌 수 있는데요. 범용 플라스틱은 자동차 내외장재 등에 주로 사용되고 있으며, 엔지니어링 플라스틱은 인장강도 및 내열성 등이 범용 플라스틱보다 우수해 금속을 대체하여 자동차 부품에 사용되고 있습니다. 엔지니어링 플라스틱과 수퍼섬유에 대해 조금 더 자세히 알아보겠습니다. 



금속을 대체하는 #엔지니어링 플라스틱(EP)

 출처: plastech.biz


엔지니어링 플라스틱(Engineering Plastics, EP)은 금속을 대체할 수 있는 고성능 플라스틱으로, 강도와 탄성이 우수하고 100℃ 이상에서도 견딜 수 있을 만큼 내열성이 뛰어납니다. 엔지니어링플라스틱에는 폴리아미드, 폴리아세탈, 폴리카보네이트, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 등이 있으며 내충격성, 내마모성·내열성·내한성·내약품성·전기절연성이 뛰어나 생활용품, 전기전자 제품, 항공기 구조재 등 여러 분야에서 사용되고 있습니다. 



철보다 가볍지만 10배 강한 #CFRP

탄소섬유로 차체를 만든 BMW(출처: bmw)


탄소섬유강화플라스틱(Carbon Fiber Reinforced Plastics, CFRP)은 흑연 섬유로 만든 기재에 에폭시수지나 불소수지 등을 적층·가압한 것을 가열해 만든 복합 소재로, 탄소섬유 외에 유리섬유, 아라미드 섬유 등이 있습니다. 


CFRP는 강철보다 75% 가벼우면서도 강성과 탄성은 각각 10배, 7배 우수한 특성을 지니고 있어 철을 대체하는 경량소재로 각광받고 있습니다. 


플라스틱 하면 환경을 오염시키는 물질이라고 생각하기 쉽지만, 이렇게 자동차에 있어서 플라스틱은 자동차 무게를 줄여 자동차 성능을 높이고 이산화탄소배출을 줄여 온실가스를 낮추는데 기여하고 있는데요. 이제 고기능 플라스틱 기술과 함께 이산화탄소 배출이 전혀 없는 친환경 자동차들이 더 많이 도로 위를 달릴 수 있기를 기대해봅니다. 



 

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Posted by 한화솔루션/케미칼

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  1. B.DIA96 2020.07.15 23:30 신고  댓글주소  수정/삭제  댓글쓰기

    기분 좋은 밤, 편히 주무시길 바랍니다.