전세계 자동차회사들이 탄소배출 저감을 위한 친환경 전기·수소차 개발에 나선 가운데 복합소재를 활용한 차량 경량화 기술이 틈새시장으로 떠오를 것이란 전망이 나왔다.
윤여성 한국자동차연구원 책임연구원은 26일 킨텍스에서 열린 '첨단 플라스틱 신소재 연구개발 동향 세미나'에서 "세계적으로 환경규제가 강화되면서 친환경차 개발이 활발히 이뤄지고 있지만, 전기차에 탑재되는 안전장치와 전장장치 등은 늘어 차량 무게는 오히려 증가하고 있다"며 "(전기차로 본격 전환이 기대되는) 2035년에도 내연기관차 생산량이 20억대를 유지할 것으로 예측되는 만큼 부품 경량화를 통해 탄소배출을 줄이는 분야가 틈새시장이 될 수 있다"고 강조했다.
윤 연구원은 "부품경령화를 위해 국내외 소재·부품 업계에서 PA6(고기능성 플라스틱)를 기반으로 한 제품 개발이 활발하다"며 "PA6는 기존 PA 대비 무게는 30% 가볍지만, 물성을 유지할 수 있다"고 설명했다.
현대차
현재 PA6가 사용된 자동차 부품은 차체 일부 패널, 인버터 하우징, 레이더 하우징, 배터리 커버, 공조 장치, 방열판 등 다양하다. BMW와 메르세데스-벤츠, 현대차 등 주요 OEM 업체들도 차량안전에 문제가 생기지 않는 범위에서 PA6 사용을 늘려가는 추세다.
윤 연구원은 "미국 에너지부(DOE)의 LDV(Light Duty Vehicles·차량 경량화) 목표는 2025년 바디 45%, 파워트레인 20%, 섀시 35%, 인테리어 15%, 기타 30%에 달한다"며 "기후위기에 대응한 수소경제 구축을 위해서는 친환경 복합재료를 활용한 경량화 전략이 효율적"이라고 말했다.
허몽영 한국탄소산업진흥원 연구원은 수소전기차 연료탱크의 원재료로 사용 중인 탄소섬유강화플라스틱(CFRP)의 성장 가능성을 언급했다. 알루미늄 등의 금속보다 가벼우면서도 내구성은 뛰어나 수소연료탱크 외 수소튜브트레일러, 수소연료전지 스택, 수소·전기차 전용 플랫폼 등에 적용이 가능하다는 게 이유다.
허몽영
허 연구원은 "CFRP는 700바의 압력을 견딜 수 있는 타입4 수소연료탱크를 만들 정도로 내구성이 뛰어나면서 무게는 금속 대비 매우 가벼워 도심형모빌리티(UAM) 등에 활용이 적합하다"며 "문제는 물성이 균일하지 못하고, 다른 부품과의 접착이 쉽지 않아 비용적인 측면에서 부담이 크다는 것인데 이를 극복할 수 있는 기술 개발이 활발히 이뤄지고 있다"고 설명했다.
또 "일진하이솔루스가 현대차의 넥쏘용으로 공급한 (원통형의) 수소저장용기와 달리 최근에는 BMW, 토요타 등이 가늘고 길게 연료탱크를 위로 쌓는 비정형 수소저장용기를 차세대 수소전기차에 적용하기 위해 연구를 진행하고 있다"며 "이는 전기차 전용 플랫폼에도 그대로 사용할 수 있어 별도의 수소차 전용 플랫폼을 개발하지 않아도 되는 이점이 있다"고 덧붙였다.
허 연구원은 수소·전기차용 배터리 팩 케이스에도 CFRP 도입이 늘어날 것으로 전망했다. 알루미늄의 경우 배터리 조립과정에서 형태가 틀어지거나 금이 생길 수 있지만, CFRP는 이런 문제가 없기 때문이다. 그는 "배터리 케이스를 전부 알루미늄으로 만들면 내구성 외에도 무게가 많이 나가는 단점이 있다"며 "다만 CFRP는 화재에 강하고, 방수 기능도 뛰어나지만, 내부의 열을 외부로 배출하는 방열 기능이 없어 일부 부품은 금속을 사용해야 한다"고 설명했다.