VaRTM 공법 채용으로 경량화 … 고급차종으로 적용 확대
화학뉴스 2012.04.05
자동차 경량화 소재로서 CFRP(탄소섬유강화수지) 개발이 활발하게 진행되고 있다.
유럽에서는 이미 1991년부터 시판차에 채용되고 있으며 2000년 이후 일본에서도 루프 및 보닛(Bonnet) 등에 채용하고 있다. 그러나 코스트가 높기 때문에 주로 고급 자동차를 중심으로 채용되고 있으며 일반적으로 보급되기에는 아직 시간이 더 필요하다. 이러한 가운데 Fuji Heavy Industries가 또 Fuji Heavy Industries는 CFRP를 양산 차량에 적용하기 위한 기술개발에 힘을 쏟고 있다. 탄소섬유에 수지를 함침시킨 CFRP는 경량이면서 고강도로 강성이 뛰어나기 때문에 자동차 분야에서는 알루미늄 합금의 뒤를 잇는 경량소재로서 주목받고 있다. Fuji Heavy Industries는 Aerospace Company를 통해 CFRP 관련 기술 노하우를 축적해 왔으며 Aerospace Company와 협력해 독자 기술로 이 탄소 루프를 탑재한 차체는 경량이지만 저중심화가 이루어져 있기 때문에 회전성이 좋아 핸들링 등 주행 성능이 향상되었다. 루프 제조방법으로 틀에 탄소섬유 직물을 세트해 필름으로 덮고, 진공상태에서 수지를 함침해 경화시키는 VaRTM(Vacuum Assisted Resin Transfer Molding)을 채용했다. 의장성을 살리기 위해 클리어 도장 작업으로 탄소섬유를 눈으로 볼 수 있도록 디자인했으며 수지 함침 시에 약간의 섬유 뒤틀림도 불량으로 처리하기 때문에 수지 주입이 까다롭게 이루어졌다. 또 차체에 부착할 때 볼트로 체결해 충격 시의 안전성을 확보했으며 접착제를 사용해 결합부분이 수지의 좌굴(Buckling)에 의해 느슨해지지 않도록 금속 부품을 인서트 성형했다. 앞으로는 코스트적인 면에서 고강도가 요구되는 객실 골자부재 보강재 등으로 가공도가 낮은 형상ㆍ설계 제품의 수요가 확대될 것으로 예상되고 있으며 차량의 변형 방법에 따라 효과적으로 사용할 수 있기 때문에 차체의 강성 향상에도 기여할 것으로 기대하고 있다. 또 앞으로는 의장성을 살려서 도어트림과 내장재의 일체화를 통해 자동차 도어를 현재의 3층 구조에서 외판 패널과 CFRP의 2층 구조로 바꿀 수 있을 것으로 예상된다. 이번에 채용한 RTM 이외에 불포화 폴리에스터수지(Unsaturated Polyester Resins), 탄산칼슘(Calcium Carbonate) 등의 충진재, 첨가물 혼합제를 섬유에 침투시킨 얇은 판을 금형 내에서 열간 프레스하는 SMC(Sheet Molding Compound) 성형법 등도 앞으로 전망이 밝을 것으로 예상된다. <화학저널 2012/04/05> |
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