▲ 탄소섬유 강화 플라스틱이 적용된 BMW i8 (출처: BMW i 공식 페이스북) 

 

400˚C 고온에서도 불에 타지 않고, 강철보다 5개 이상 강하다. 가느다란 실로 2t의 자동차를 들어올릴 정도의 막강한 힘을 지녔고, 1㎟ 크기로 자른 조각은 350㎏의 무게를 견딘다. 도대체 무슨 얘기냐고요? 바로 총알도 뚫지 못하고, 불도 태우지 못하는 꿈의 섬유 ‘아라미드’ 이야기입니다.

 

인장강도, 강인성, 내열성이 뛰어나, 방화복이나 항공복, 방탄복 등에 주로 사용되는데요. 이제는 의류뿐 아니라 자동차 및 전자 등으로 그 영역을 무섭게 확장하고 있다고 해요.. 막강한 슈퍼파월~을 지닌 ‘아라미드’! 요즘 이 아라미드가 자동차 경량화 소재로 각광받고 있다고 하는데요. 자동차 부품의 슈퍼히어로로 떠오른 ‘아라미드’에 대해서 본격적으로 알아보도록 하겠습니다.

 

 


5mm 실로 2t 자동차 들어올리는

"아라미드 섬유, 네 정체가 뭐니?"

아라미드 섬유(출처: http//info.craftechind.com)


아라미드 섬유(Aramid Fiber)란 5mm 정도의 가느다란 실이지만 2t의 무게를 들어 올릴 정도로 고강력•고탄성률로 방탄 재킷이나 방탄 헬멧 등 군수물자와 항공기 내부골재에 사용되기도 합니다. 1984년 한국과학기술연구원(KIST) 윤한식 박사팀이 미국, 네덜란드에 이어 세계에서 3번째로 아라미드를 개발했는데요. 힘을 가해도 늘어나지 않아 플라스틱 보강재로 사용되고 있습니다.


아라미드 섬유는 ‘메타’와 ‘파라’, 2가지로 나뉘는데요. ‘메타 아라미드’는 초내열성 제품으로 초고온에서 견딜 수 있어 방화복과 항공복에 사용됩니다. ‘파라 아라미드’는 강철보다 가벼우면서 강도는 강철의 5배 이상으로 고강도•고탄성 제품으로, 우주항공 분야에 주로 쓰입니다.

 

 


아라미드 섬유로 자동차 범퍼를 만들면?

강력하면서도 착한 자동차의 탄생!

 

▲ 한화첨단소재와 현대자동차가 공동 개발한 '아라미드 섬유를 활용해 개발한 범퍼빔'

 

이렇게 막강한 소재인 ‘아라미드 섬유’로 자동차 범퍼를 만든다면? 그 어떤 충격과 열에 강하면서도 무게는 반으로 줄어 연비는 줄어든, 우리가 바라는 ‘꿈의 자동차’가 나오겠지요? 먼 미래의 이야기 같지만, 한화첨단소재는 지난 해 아라미드 섬유를 활용해 국내 최초로 ‘차량 범퍼빔’을 개발하는데 성공했습니다.

 

획기적인 신기술을 인정받아 산업통산자원부로부터 2014년도 제2회 신기술(NET) 인증을 받았는데요. 특히 한화첨단소재와 현대자동차가 공동으로 개발한 ‘범퍼빔용 열가소성 아라미드 제조기술’은 아라미드 섬유를 범퍼빔에 적용해 무게를 50% 정도 줄였습니다. 충격 흡수 능력이 뛰어나고 무게가 덜 나가기 때문에 연비 개선에도 도움을 줘, 강력하면서도 착한 자동차를 만들 수 있게 된 것이죠.

 

 


연비향상을 위한

섬유와 플라스틱의 운명적 만남!

▲ BMW i8 이미지(출처: BMW i 공식 페이스북)

 

한화첨단소재의 '자동차용 경량화 범퍼빔용 열가소성 아라미드 프리프레그 제조기술'은 아라미드 섬유를 열가소성 플라스틱과 결합시킨 신기술입니다. 최근 자동차 업계에서는 이와 같이 섬유와 플라스틱, 알루미늄과 플라스틱을 결합시킨 신소재에 대한 기술 개발이 활발한데요. 미국과 유럽 등 선진국이 기업평균연비(CAFE)와 이산화탄소 배출 기준을 강화하면서 연비 향상이 시급해진 것도 새로운 기술을 촉진시키는 좋은 기폭제가 되고 있습니다.

 

글로벌 자동차 업체들은 알루미늄, 마그네슘, 플라스틱 등 신소재를 적용하기 위한 연구에 아낌없이 투자하고 있는데요. BMW i8에는 탄소섬유 강화 플라스틱과 알루미늄이 각각 60%, 20%, GM 쉐보레 콜벳 Z06에는 알루미늄과 플라스틱이 55%, 36% 적용됐습니다. 그 중에서도 탄소섬유강화 플라스틱은 다른 경량 소제보다 설계 및 제조 유연성이 다른 소재보다 좋고, 내구성이 좋아 자동차 부품 소재로 각광받고 있습니다.

 

 


슈퍼 섬유 아라미드
안전과 연비, 두 마리 토끼를 잡다!

▲  자동차 범퍼빔 충격흡수 방향 이미지(출처: www.motorgraph.com)


기존 앞 범퍼빔은 강철 소재로 만들어져 무게가 나갔는데요, 아라미드 섬유가 적용되면 무게가 반으로 줄어듭니다. 범퍼빔은 외부 충격을 흡수하는 중요한 역할을 수행하는데요. 강도는 강철과 비슷하면서 무게는 덜 나갈 뿐만 아니라 뛰어난 탄성력으로 작은 충격에는 잘 찌그러지지 않아 자동차 범퍼빔 소재로서 획기적이라고 할 수 있습니다.

 

차량 무게가 10% 줄어들면 연비는 최대 8%까지 향상된다고 하는데요, 아라미드 섬유로 범퍼빔 무게를 절반으로 줄인다면 연비도 대폭 줄일 수 있게 되겠죠? 안전은 더 강하게, 환경도 지키고 지갑도 지키고. 두 마리 토끼가 아니라 세 마리 토끼를 잡을 수 있겠어요.

 

 


자동차 부품 혁신!

한화첨단소재가 앞장섭니다.


자동차 연비에 대한 고민은 단지 자동차 업계만의 것은 아닙니다. 바로 자동차에 사용되는 경량복합소재 만드는 한화첨단소재도 자동차 무게를 줄이기 위해 기술개발에 전력을 다하고 있는데요. 1986년 자동차 부품 소재 사업에 처음 진출한 이후 차량 내•외장재 분야에 주력해 다양한 경량화 부품 소재들을 선보였습니다. 꾸준한 연구개발과 품질 개선활동 결과, 1995년 첫 양산을 시작한 'GMT(유리섬유 강화 열가소성 플라스틱)'는 2009년부터 줄곧 세계 GMT 시장의 70%를 점유하고 있으며, '슈퍼라이트'라는 상품명으로 판매되고 있는 'LWRT(저중량 강화 열가소성 플라스틱)' 역시 기술력과 품질을 인정받고 있는 세계시장 점유율 1위 제품입니다.

 

지속적인 '부품 경량화' 기술 개발을 통해, 더욱 낮은 연비의 친환경 자동차를 위해 연구를 멈추지 않는 한화첨단소재! 앞으로 또 어떤 혁신적인 기술로 우리들을 놀라게 할지 지켜봐주세요. 

 

 

 * 이 콘텐츠의 모든 저작권은 한화첨단소재 공식 블로그에 있습니다. * 

 


Posted by 한화솔루션/첨단소재

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  1. Fqlx 2020.07.02 12:59  댓글주소  수정/삭제  댓글쓰기

    좋은 내용입니다.