자동차에 쓰이는 소재들을 알아보자 2편

오늘도 자동차에 쓰이는 소재들을 알아보겠습니다.

자동차에는 주로 철강 소재를 기반으로 생산되는데요. 철강 소재가 아닌 소재들도 많이 사용됩니다. 대표적으로 플라스틱을 꼽을 수 있겠는데요. Plastic 소재의 장점은 우선 가공이 쉽고 가볍다는데 있습니다. 연비를 중요시하는 자동차 제조업체들에게 있어서 이러한 점은 매력적인 요소인데요. Plastic은 제조단가 또한 낮아 자동차를 만드는데 필수적인 소재라고 할 수 있습니다. 플라스틱은 자동차에서 범퍼에 가장 많이 쓰였는데요. 하지만 법이 바뀌면서 현재는 우레탄폼 플라스틱 소재를 많이 사용합니다. 70년대 Volvo사에서 처음 개발된 이 소재는 철강소재에서 플라스틱 기반 소재로 바뀌는 결정적인 계기가 됬는데요. 범퍼 뿐만 아니라 차량 윈도우 프레임에도 쓰이고 있으며 지속적인 플라스틱 소재 개발로 자동차에 들어가는 철재소재 전부를 플라스틱으로 교체하려는 움직임도 보이고 있습니다. 철재 소재에 비해 플라스틱은 소성변형, 탄성변형이 없다는 것이 단점인데요. 이런 점을 개선하기 위해 강화 플라스틱에 철심을 박거나 Fabric을 넣는 등 여러 시도가 이루어 지고 있습니다.

다음으로 알아볼 소재는 CFRP라고 불리는 소재입니다. 일명 꿈에 소재라고 불리는 탄소섬유 강화 플라스틱인데요 Carbon Fiber Reinforced Plastic이라고 불리는 소재로 고강도와 고탄성 그리고 경량화를 모두 이룬 소재입니다. CFRP는 일반 철 소재보다 1000% 걍력한 인장강도를 자랑하는데요. 1제곱미터 단면적당 700키로를 들어올릴 수 있을 정도로 강화된 소재입니다. 이러한 퍼포먼스가 가능한 이유는 CFRP에 쓰이는 소재인 탄소섬유 때문입니다. CFRP는 가볍로 철보다 훨씬 강한 인장강도를 가지고 있음에도 불구하고 치명적인 단점이 있는데 바로 가격입니다. CFRP에 필수적인 원료인 PAN(Polyacrylonitrile)은 300도 온도에서 산화를 해서 만드는데요. 온도가 섭씨 3천도까지 올라가야 PAN을 만들 수 있고 그 공정도 매우 복잡합니다. 심지어 PAN을 제조하는 과정에서 수율도 상당히 낮을 편이라 CFRP의 단가는 높아 질 수 밖에 없는데요. 이렇게 PAN을 만들어 내도 여러 원료들을 사용해 다시 한 번 복잡한 과정을 거처서 CFRP를 만들어 내기 떄문에 단가를 낮추기가 매우 어렵습니다. 심지어 소재를 재활용 할 수도 없다는 것도 단점이라고 할 수 있는데요. 그렇기 때문에 보통 자동차를 생산 할 때 자동차의 후드나, 문, 루프 등 제한된 파트에만 사용됩니다. 자동차를 좋아하는 사람들은 이 소재가 얼마나 쓰였는가에 큰 관심을 보이기도 하는데요. 람보르기니나 페라리 같은 고급 스포츠카에 고급스러움을 더하기 위해 많이 쓰이는 소재입니다.

마지막으로 알아볼 소재를 마그네슘(Magnesium)입니다. 정확히는 마그네슘 합금인데 현재 알루미늄과 철에 비해 상당히 낮은 밀도를 보이고 있습니다. 이로인해 충격흡수에 특히나 강한데 그럼에도 불구하고 잘 쓰이지 않는 소재입니다. 그 이유는 마그네슘 합금은 용접이 어려워 가공이 힘들기 때문인데요. 마그네슘은 기화점이 섭씨 1100도로 낮은 편이라 작업시 스패너가 생기고 작업 후에도 형태가 손상 되기 쉽습니다. 그리고 산화가 잘되고 금속과 만나면 화합물이 생기는 등 작업을 하는데 상당한 제약이 생기는 요소들이 많습니다. 이런 치명적인 단점들 때문에 마그네슘 합금이 가진 장점들에도 불구하고 자동차 제조업체들에게는 외면 받는 소재라고 할 수 있습니다.

현재 자동차 업계는 전기 자동차의 부상으로 큰 변화를 이루고 있는데요. 지금까지 자동차 스펙에서 중요하게 보았던 제로백이나 마력은 에어백과 안전센서와 시스템 그리고 자동주행 능력 등으로 바뀌게 되었습니다. 또한 환경 문제가 지속적으로 대두되면서 자동차가 얼마나 친환경적인가 하는 점 또한 자동차를 구매하는데 큰 역할을 하고 있는데요. 이러한 소비자들의 니즈(Needs)를 잡기위해 제조사들은 주행거리를 향상 시키기 위항 경량화 소재 개발에 힘쓰고 있습니다.