화학뉴스

랑세스(Lanxess)가 전기자동차(EV) 고전압 배터리 인클로저용 EP(엔지니어링 플래스틱) 듀레탄(Durethan)을 소개한다.
배터리 인클로저는 고전압 배터리와 전기부품, 센서, 커넥터 등을 외부 충격과 열, 습기로부터 보호하는 구조물로 현재 대부분 알루미늄 합금 등 금속으로 제작되고 있으나 지속가능성 향상, 생산단가 및 무게 절감, 기능통합 등에 대한 요구가 커지면서 플래스틱으로 대체하기 위한 연구개발(R&D)이 활성화되고 있다.
랑세스의 PA(Polyamide) 베이스 듀레탄 소재는 고전압 배터리 인클로저에 필수적인 요구 조건을 모두 충족하는 EP로 금속에 비해 취약할 수 있는 플래스틱의 기계적 강도 및 난연성을 충족시킨 것이 특징이다.
랑세스는 듀레탄의 기계적 물성 및 성능을 입증하기 위해 최근 자동차부품 생산기업인 독일 카우텍스 텍스트론(Kautex Textron)과 함께 PA6 베이스 배터리 인클로저 시제품(프로토 타입)을 개발해 정밀하고 포괄적인 시험을 진행한 바 있다.
시제품은 모든 기계적·열적 테스트를 통과한 것은 물론 열관리 및 누출 방지 등 안전부품의 기술적 타당성을 입증했고 테스트용 자동차에 장착시켜 적합성 확인을 위한 도로 테스트를 진행하고 있다.
랑세스 연구 결과 듀레탄 기반 전기자동차 배터리용 플래스틱 인클로저는 알루미늄 대비 탄소발자국을 40% 이상 저감하며 지속가능성 향상에 기여할 수 있는 것으로 나타났다.
강철이 사용된 인클로저는 전착도장과 같은 부식방지 작업이 필수이나 듀레탄 인클로저는 생략할 수 있을 뿐만 아니라 생산에 필요한 에너지를 적게 사용하기 때문에 탄소발자국을 대폭 감축할 수 있고 열가소성 소재의 특성상 열경화성 소재에 비해 재활용이 수월하다는 이점이 있다.
랑세스는 듀레탄의 안전성을 입증하기 위해 길이와 폭이 각각 1400mm에 달하는 대형 플래스틱 인클로저 시제품을 대상으로 국제적으로 인정된 유럽 배터리 안전성 표준 ECE R100 및 중국 표준인 GB 38031 시험에 따른 검증을 진행했다.
시험 결과 우수한 내구성과 열 저항성을 발휘하는 것은 물론 심한 충격이 가해졌을 때를 가정한 기계적 충격 시험, 점진적인 변형에 대한 저항성 모두 국제 표준을 충족했고 차체 하부 외부 열원으로부터 저항성을 확인하는 시험에서도 ECE R100이 요구하는 수준을 만족시켰다.
듀레탄 인클로저 시제품은 듀레탄 B24CMH2.0 소재를 기반으로 제작했으며 충돌 관련 영역은 연속섬유강화 복합소재 테펙스 다이나라이트 102-RGUD600로 강화해 경량화와 안전성을 동시에 확보했다.
무게는 알루미늄 인클로저 대비 10% 가량 절감했고 여러 기능 부품을 한번의 공정으로 통합 생산할 수 있어 생산속도 증가, 제조비용 절감 및 물류 단순화, 탄소발자국 감축 효과를 누릴 수 있다. (강윤화 선임기자)