화학저널

일본, NCV 컨셉트카 공개 임박 … CNF 100% 보닛에 유리 대체도

일본이 CNF(Carbon Nano Fiber)를 투입해 NCV(Nano Cellulose Vehicle) 개발에 나선다.
일본 환경성이 추진하는 NCV 프로젝트는 CNF의 자동차 적용 가능성을 판가름하는 시금석이 될 것을 예상되고 있다.
현재까지 자동차의 어느 부분을 CNF로 제조할지 일부 공개한 가운데 보닛과 트렁크 리드에 CNF 100% 성형체를 투입하고 플로어에는 복합소재를 탑재할 계획인 것으로 알려졌다.
유리를 대체하는 투명부품으로 투입하는 방안도 검토하고 있다.
환경성은 2018년 발표한 중간보고에서 트렁크 리드에 CNF 100% 성형체, 보닛에는 RTM(Resin Transfer Molding) 성형 복합부재를 투입할 계획이라고 밝힌 바 있으나 최근 보닛에도 100% 성형체를 탑재하기로 결정했으며 천연소재의 특징을 활용할 수 있을 것으로 기대하고 있다.
반면, 대형제품 성형이 가능한 RTM 성형부품은 플로어에 적용하기로 했다.
중간보고 시 보닛에는 CNF를 짧은 형태로 만들어 쌓은 페이퍼, 셀룰로스 섬유를 방사해 엮은 것, 케나프(Kenaf) 부직포를 중간소재로 사용한다고 발표했다.
중간소재와 열경화성 수지를 복합해 성형한 부재는 CNF 함유율이 50%로 높은 편이다.
RTM 성형 보닛은 내열성 120℃를 확보한다면 문제가 없으며, 보행자와 운전자 보호를 위해 사고 시 인적 피해를 최소화할 수 있는 최적의 강성 역시 실현했고 파괴 시 비산, 파편 형태도 요구한 수준을 충족시킬 수 있는 것으로 알려졌다.
다만, 생산성이 과제로 부상하고 있다.
현재는 1개 부품을 만드는데 10분 정도가 소요되기 때문으로, 실제 양산화를 위해서는 최소한 5분 정도로 단축할 필요성이 있는 것으로 판단되고 있다.
그러나 플로어 소재 투입은 처음부터 개발한 것이 아니라 보닛 적용 작업을 통해 얻은 노하우를 활용했기 때문에 단기간에 이루어진 것으로 파악된다.
만약, 환경성이 추진하고 있는 프로젝트가 계획대로 실현된다면 자동차 경량화에 큰 도움이 될 것으로 예상된다.
환경성은 유리 대체를 위해 투명부품 개발도 추진하고 있으며 역시 차체 중량 감축에 큰 영향을 미칠 것으로 기대되고 있다.
투명도를 실현하기 위해서는 나노미터급 싱글사이즈 CNF를 사용해야 하며, 일본에서는 Oji Holdings이 독자적인 인산에스테르화 CNF로 자동차 창 시장을 공략하고 있으나 환경성 프로젝트에서는 다른 경쟁기업이 창 분야를 담당하는 것으로 알려졌다.
CNF의 과제 가운데 하나로 내수성도 주목되고 있다.
부재 표층에 CNF를 사용하면 수분을 흡수해 열화가 빠르게 진행됨으로써 고장을 일으킬 가능성이 높기 때문으로, 일반적인 코팅은 완전히 물의 침입을 차단해버리기 때문에 발수 코팅 등을 실시할 필요성이 제기되고 있다.
중간보고 당시에는 도요타(Toyota Motor)의 도요타86을 모델로 제시했으나 2019년 도쿄모터쇼에서는 아예 다른 차종을 설계해 전시한 것으로 알려졌다.
외장부재는 자동차 적용이 바로 이루어지기 어려운 영역으로 판단하고 있다.
또 내연기관이나 중간보고에서 물성 외에 생산성 과제로 부상했던 내장부재 역시 더 많은 발전이 필요한 것으로 파악하고 있다.
일본 환경성은 NCV 프로젝트를 앞으로 1년 더 추진하며 차기 프로젝트로 연결될만한 노하우를 확보하기 위한 시행착오에 의의를 두고 있다.