전기차 무게를 줄여라, 자동차 경량화 필수 소재 EP
자동차가 가벼우면 더 멀리 간다는 것은 누구나 아는 사실이죠. 게다가 연비가 좋은 차가 환경에도 좋습니다. 이런 사실은 가솔린 차랑 뿐 아니라 전기차 역시 마찬가지인데요. 특히 본네트까지 비어 있는 전기차가 배터리 무게 때문에 가솔린 차량보다 더 무겁다는 사실 알고 계셨나요? 상황이 이렇다 보니 배터리 제조 회사부터 차량 생산 회사까지 모두 전기차 무게 줄이기에 힘을 쏟고 있습니다.
바로 이런 와중에 자동차의 무게를 줄일 수 있는 특수 소재인 엔지니어링 플라스틱(EP)의 역할이 더욱 중요해져 가고 있는데요. 도대체 엔지니어링 플라스틱이 뭐 길래, 차량 경량화를 이뤄낼 수 있을까요? 삼양의 스폐셜티 소재 소개와 함께 자동차 경량화 이슈를 좀 더 살펴보겠습니다.
똑같이 생겨도 더 무거운 전기차
일반적으로 전기차는 내연기관 자동차보다 무겁습니다. 전기차를 움직이기 위해서는, 스마트폰에 요구되는 양보다 무려 4000배 이상에 달하는 엄청난 양의 전기에너지가 필요합니다. 그렇기에 전기차 하부에는 아주 무거운 배터리가 위치해 있고, 일반 차량보다 무게가 더 나갈 수밖에 없습니다. 한국자동차연구원에 따르면 1,500kg의 승용차 무게를 약 10% 줄일 경우 연비는 4~6%, 가속 성능은 8% 향상된다고 하는데요. 반대로 해석해 보면, 이는 차량이 무거울수록 연료 소비가 늘어나며 효율은 떨어진다는 의미이죠. 또한 차량이 무겁다는 건, 이처럼 연비가 떨어지는 문제 뿐만 아니라 다른 단점도 불러일으킵니다.
우선 배터리의 무게가 많이 나가는 만큼 차량 하부와 타이어는 더 강한 부하를 견뎌내야 합니다. 타이어 교체주기가 짧아질 수 있는 것이죠. 타이어만 그럴까요? 부하를 견디는 수많은 부품들도 마찬가지입니다.
기계식 주차장도 문제입니다. 현존하는 기계식 주차장은 모두 가솔린 차량 무게에 맞춰 설계되었습니다. 2000cc 이상의 대형차량도 들어갈 수 있는 기계식 주차장이라고 하더라도 겉으로 보기에 정말 똑 같은 전기차를 넣었다가는 큰 사고로 이어질 수 있으니 조심해야 합니다.
전기차 경량화를 위한 움직임
전기차를 경량화 할 수 있는 방법들은 어떤 것이 있을까요? 차체의 구조를 바꾸는 법, 사용되는 부품 수를 줄이는 법, 가벼운 신소재로 교체하는 법 등을 생각해 볼 수 있습니다.
대부분의 차량 경량화 연구는 가벼운 신소재 연구 · 개발에 집중하고 있는데요. 이는 모든 차종에 적용 가능하고, 이미 일부는 적용되어 그 가치를 입증하고 있기 때문입니다. 자동차를 아는 사람은 누구나 한번쯤 들어봤을 ‘카본’ 역시 ‘탄소섬유 강화 플라스틱(Carbon-fiber-reinforced polymer)’을 편하게 부르는 것으로 결국 가볍고 단단한 신소재를 말하는 것입니다.
한편, ’리튬이온배터리’는 전기차 경량화를 목적으로 개발된 신소재 중 하나입니다. 리튬은 세상에서 가장 가벼운 금속에 속하지만 결국엔 금속 덩어리 소재라는 한계점이 존재합니다. 주행 거리가 400km일 경우 소모되는 배터리 무게만 해도 400~450kg에 이른다고 하니, 리튬이온배터리도 전기차 다이어트를 위한 이상적인 신소재가 되어 주기엔 무리가 있어 보입니다.
삼양의 특수소재, 엔지니어링 플라스틱
이 같은 상황에서 새롭게 등장한 것이 바로, 엔지니어링 플라스틱(EP)입니다. 엔지니어링 플라스틱은 열과 압력에 취약한 일반적인 플라스틱과는 매우 다릅니다. 일반 플라스틱의 단점을 보완해 만든 초고성능 플라스틱으로, 금속보다 가벼우면서도 강도·탄성·내열성이 우수하며 제품 용도에 따라 전기가 통하지 않고 습기에도 강합니다. 열과 습기에 강하다는 것은 곧 치수 안정성과도 연결되는데요. 시간이 흘러가면서 형태가 비틀리거나 수축, 확장되지 않고 탄탄하게 유지되는 것 역시 뛰어난 장점입니다.
삼양그룹은 용도에 따라 다양한 특성이 담긴 PC, PET, PP, ABS 등의 엔지니어링 플라스틱을 개발 제공하고 있는데요. 그중 우리가 카본이라고 부르는 기존 탄소섬유를 발전시킨 신소재 TRILFT를 생산하고 있습니다. TRILFT는 Pellet 형태로 완성되는 ‘장섬유 강화 열가소성 수지’로 기존의 탄소섬유 소재와 달리 12mm 이상의 탄소섬유를 플라스틱과 일정한 방향으로 결합시켜 더욱 질기고 단단한 특성을 가지고 있습니다. 이러한 특성은 철보다 가벼우면서 단단해 차량의 프레임이나 내장재를 대체할 수 있으며, 배터리를 지키는 배터리 케이스로도 사용되고 있습니다.
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이밖에 삼양그룹은 유리섬유, 탄소섬유 등으로 강화하여 Tape형태나 Film형태로 만든 복합 소재인 TRICAP도 생산하는데요. 필름형태로 가공되는 소재는 매우 다양한 방식으로 결합될 수 있기 때문에 설계자에게 자유로운 디자인이 가능하게 합니다.
색감과 재질 모두를 만족시키는 감성소재
삼양그룹의 고기능성 플라스틱이 더 놀라운 건, 뛰어난 기능을 가진 것을 넘어서 사용자의 감성적 만족감까지 고려한 제품이라는 점입니다. 소재의 질감이 투명하거나, 반짝이거나, 대리석, 천, 금속처럼 보이는 플라스틱과, 심지어 소리의 진동을 제어하여 음향효과에도 영향을 미치는 플라스틱 등을 개발, 제공하고 있습니다. 이러한 금속 질감을 가진 플라스틱 소재는, 다양한 색상과 프리미엄 디자인을 구현할 수 있어 감성은 살리고 무게는 줄어드는 강점까지 지니고 있답니다.
▼삼양의 다양한 엔지니어링 플라스틱 소재 더 알아보기▼
삼양사 AM BU
삼양사 AM BU(Advanced Material Business Unit) 공식 웹사이트
www.samyangep.com
그럼 오늘은 전기차와 무게에 대한 이슈, 그리고 자동차 경량화 소재 엔지니어링 플라스틱(EP)에 대해 살펴봤는데요. 무게가 무거운 전기차는 효율을 떨어트리고 차량의 수명을 짧게 만듭니다. 그렇기에 전기차 다이어트는 필수적이죠. 그 해결책인 엔지니어링 플라스틱 제공을 선도하고 있는 삼양! 삼양그룹은 앞으로도 다양한 대체 소재 개발로 연구 분야를 넓혀갈 계획이랍니다. 계속 지켜봐 주세요~