현대엠엔소프트 공식 기업 블로그 :: 시대에 따라 변화하고 있는 자동차 소재


자동차의 발전에 따라 소재도 꾸준히 변화해오고 있습니다. 처음 자동차가 출시됐을 때는 나무를 소재로 사용했지만, 발전에 발전을 거듭하며 지금은 다양한 소재로 구성되어 있죠. 시대에 따라 자동차 소재는 어떻게 바뀌었는지 소개해드립니다.

 

 

마차의 형태를 보인 초창기 자동차 소재



마차의 형태를 고스란히 가져온 자동차 초창기에는 지금에 비하면 훨씬 적은 소재를 사용했다고 합니다. 강철과 황동, 나무와 가죽 같은 천연 소재가 전부였다고 하네요. 바퀴는 목재나 무쇠 등을 사용했고 등유나 아세틸렌으로 밝힌 불빛이 헤드램프였으며 엔진 등 구동계를 담는 차체도 목재나 철재로 이뤄진 프레임이 일반적이었다고 하니 지금 보면 무척 불편할 것 같다는 생각이 드네요.

 

천연소재 대신 사용된 다양한 합성소재



1907년 최초의 플라스틱으로 알려진 베이클라이트를 시작으로 자동차 내 여러 합성소재가 이용되기 시작했습니다. 천연소재와 비교해 합성소재는 원하는 모양을 쉽게 만들 수 있고 저렴한 비용으로 대량 생산이 가능했던 것이 그 이유였죠.


대시보드는 모양 변형이 용이한 플라스틱으로 대체되었고 시트의 경우 직물 의자도 인조섬유가 등장하며 대중적으로 쓰이기 시작했습니다. 인조가죽과 섬유, 모조금속과 같은 모조소재가 대중화되며 가죽과 목재, 금속 등 초창기 자동차에 쓰이던 천연소재는 오히려 희소가치가 있는 소재가 되었다고 합니다. 이후 천연소재는 고급차종에서만 이따금씩 이용되고 있습니다.


 

현재 이용되고 있는 자동차 소재


앞서 말씀 드린 것처럼 시대가 발전함에 따라 자동차 소재 또한 많은 발전을 보였죠. 특히 최근에는 튼튼함과 동시에 경량화를 지향하며 소재의 변화도 이뤄지고 있는데요. 그렇다면 최근 자동차에는 어떤 소재들이 사용되고 있을까요?

 

필러 차체 하부 등에 사용되는 고장력 강판


이미지 출처 : http://www.autoherald.co.kr/news/articleView.html?idxno=9175

 

최근 자동차는 갈수록 강화되고 있는 환경규제 및 연비규제에 대응하고 차체강성 강화를 위해 다양한 소재가 이용되고 있습니. 그 중 고장력 강판(High Strength Steel)은 차체 내 50~70% 이상 적용되며 각광 받고 있는 소재입니다. 그렇다면 차체에 고장력 강판을 이용하는 이유는 무엇일까요? 고장력 강판은 동일한 두께에서 보다 더 강도가 높은 강판으로 인장강도가 40~50kg/mm² 이상이라고 합니다. 이는 그만큼 다른 소재에 비해 가벼우면서도 강한 강도를 지녔다는 의미이기에 자동차 소재로 다양하게 사용되고 있습니다. 고장력 강판의 경우 성형이 쉽지 않아 사용 범위가 한정되었으나, 최근 성형 기술이 발전하며 복잡한 형상으로 성형이 가능해지며 활용 범위가 늘어나고 있다고 합니다.

 

 자동차 보디 엔진 블록 휠 등에 적용되고 있는 알루미늄


자동차 경량화 열풍이 불며 알루미늄 소재도 주목 받고 있습니다. 알루미늄은 마모가 잘 되고 접합성이 떨어지는 단점이 있지만 무게가 철의 3분의 1 정도 된다고 합니다. 자동차 관리 시 걱정 중 하나인 부식이 잘 되지 않고 열전도성이 좋은 것은 물론 재활용 또한 쉽다고 하는데요. 실제 자동차에 사용된 알루미늄 합금 중 85%가 재활용 된다고 합니다. 주로 자동차 보디, 엔진 블록, 실린더 헤드, 휠 등 다양한 곳에 쓰이고 있습니다.


 

차체 지붕 차체 트렁크 등에 이용되고 있는 마그네슘



가장 가벼운 금속인 마그네슘도 자동차 경량화로 인해 좋은 소재로 주목 받고 있는데요. 마그네슘의 무게가 철의 22%, 알루미늄의 66% 수준이고 가공 또한 용이하다고 합니다. 진동 흡수가 좋은 것은 물론 100% 재활용이 가능하다는 장점이 있습니다. 르노삼성의 이오랩 모델의 경우 10kg 정도 나갔던 차체 지붕을 마그네슘 소재로 바꾸며 5.5kg가량 무게를 줄였으며 피아트 크라이슬러의 모델 퍼시피카 미니밴의 경우 트렁크에 마그네슘 소재를 포함시키며 경량화에 성공했다고 합니다.

 

엔진 후드 트렁크리드 범퍼 등에도 쓰이고 있는 탄소섬유강화플라스틱(Carbon Fiber Reinforced Plastic, CFRP)



탄소섬유 뭉치에 플라스틱을 넣은 강화 플라스틱의 일종인 탄소섬유강화플라스틱(Carbon Fiber Reinforced Plastic, CFRP)도 자동차 소재로 이용되고 있습니다. 탄소섬유강화플라스틱은 철보다 50%, 알루미늄보다 30% 가벼우면서도 인장강도는 철에 비해 10배 정도 높은 것이 특징입니다.  과거에는 인스트루먼트 패널이나 도어 트림, 디퓨저, 스포일러 윙 등 내외관 디자인 요소로 사용되었으나, 최근에는 엔진 후드나 트렁크리드, 범퍼, 루프나 도어 암 등에 사용되며 그 범위가 넓어지고 있답니다.

 

 

자동차 친환경 소재



친환경을 생각하는 소재도 눈에 띕니다. 현대모비스는 사탕수수 추출물로 자동차 시트를 생산 중인데요. 이 물질은 폴리에틸렌과 흡사한 성질을 가졌는데, 일반 가죽과 질감이 비슷합니다. 기존 석유화합물의 25%가량을 대체하는 효과를 거둬 친환경 소재로 각광받고 있습니다.


EPP(Expanded Polypropylene)라고 불리는 발포폴리프로필렌도 친환경 소재로 주목 받고 있습니다. 화학적 발포제를 사용하지 않고 물리적(무가교성)으로 발포한 EPP 발포제는 플라스틱 물질 중에서 소각 시에 공해를 유발하는 환경오염물질 배출을 최소화 할 수 있는 물질로 인식되어 있어 각국의 환경규제에 대처할 수 있다는 점에서 큰 장점을 가지고 있으며 열에 강하며 반복충격에 대한 완충 기능도 뛰어납니다. 실제 2013년 토요타에서 EPP를 이용한 콘셉트카를 만들며 친환경차로 주목을 받은 적도 있죠.


 열가소성 폴리우레탄TPU(Thermoplastic Polyurethane)는 고무와 유사한 탄성을 가진 친환경 플라스틱으로 유연성, 탄성, 기계적 물성, 내구성 등이 뛰어나 자동차 산업에서 주목 받고 있답니다. 이 밖에도 친환경을 위해 자동차 업계에선 열심히 신소재 찾기에 노력을 기울이고 있습니다.

 

 

 

에너지 절감 및 탄소배출감소를 위해 필요한 자동차 경량화를 위해 가벼우면서도 튼튼한 첨단 소재들의 개발 연구가 이어지고 있는데요. 앞으로도 다양한 자동차 소재가 개발되어 널리 상용화될 수 있겠죠? 오늘도 여러분의 안전과 즐거운 일상을 응원하는 현대엠엔소프트였습니다.


Posted by 현대엠엔소프트

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