화학뉴스

자동차 소재는 다양해진 환경 변화에 따라 경량화, 안정성, 공간 극대화를 위해 복합재 적용이 확대되고 있다.
화학경제연구원(원장 박종우)이 2023년 10월27일 주최한 제10회 미래형 자동차 소재 및 경량화 기술 세미나에서 윤만석 책임연구원은 "미래 모빌리티 트렌드 변화에 따라 경량화를 위해 복합재 활용이 적극 확대되고 있다"라고 강조했다.
모빌리티 트렌드는 기존 철강이 주도하던 모빌리티 소재에서 원가, 강도, 강성, 경량화, 내부식성 등 다양한 요구 조건에 부합하기 위한 소재 포트폴리오의 다변화를 필요로 하고 있다.
또한 기후 환경 변화에 대한 온실가스 규제 강화로 GreenNCAP 자동차 LCA(Life Cycle Assessment) 평가 도입 확대에 따른 솔루션의 확보가 요구되고 있다.
가장 많이 사용되는 경량소재는 CFRP (Carbon Fiber Reinforceed Plastic)로 적용에 2가지 조건이 중시되고 있다. 
먼저, 가격 상승 대비 중량 저감 가치를 극대화해 제조 원가를 극복해야 사용이 가능하다.  
모빌리티별 중량 저감 가치는 내연기관은 kg당 2달러, 전기자동차(EV)는 4-7달러로 내연기관보다 경량화 소재 사용 가능성이 더 높으며, AAM(UAM)은 500달러의 상승으로 수소차 및 AAM 영역에서 안정적인 CFRP 적용이 가능해 기체 50%에서 최대 90%까지 복합재가 사용될 것으로 전망된다.
2번째 조건은 LCA 규제에 대한 대응으로 CFRP는 차체 경량화를 위해 널리 채택됐으나 제조 시 발생하는 이산화탄소(CO2)의 배출량이 상당해 LCA 규제에 역풍을 맞고 있다. 
수지별로 이산화탄소 배출량이 다르나 일본항공우주공업회에 따르면, 2-5kg 정도이며 CFRP의 탄소섬유 함유량이 질량 대비 50% 정도면, CFRP의 이산화탄소 배출량은 15kg이다. 자동차의 대표적인 경량화 소재인 알루미늄조차도 11kg에 그치고 있다.
현재 CFRP 메이저 도레이(Toray), 미츠비시(Mitsubishi Rayon), 테이진(Teijin) 등 대표적인 탄소섬유 생산기업들은 에너지 절약을 통해 2030년까지 전체 온난화가스(GHG) 배출량을 20-30% 낮춘다는 목표를 제시하고 중장기적으로는 에너지원을 재생가능 에너지로 전환할 방침이다. 
또한 재활용 기술 개발을 목표로 하고 있으며 재활용한 탄소섬유를 통해 이산화탄소 배출량을 6분의 1에서 10분의 1까지 절감할 것으로 기대하고 있다. 
세계에서 탄소중립에 대한 대응이 확산되는 가운데 윤만석 책임연구원은 “앞으로의 차체 복합재가 나아가야 할 방향은 원가 및 LCA 대응을 위해 대체 섬유 적용 부품개발 및 재활용 기술 확보가 가장 필요하다”라고 강조했다. (윤지원 연구원)