Advanced 4D Nano Design 기술 적용 … 타이어 고성능화 선도
화학뉴스 2015.12.21
Sumitomo Rubber가 타이어 고무 소재의 개발에 박차를 가하고 있다.
대형방사광 연구설비 <SPring-8>, 대강도양자가속기설비 <J-PARC>, 슈퍼컴퓨터 <Kyo> 등 일본이 자랑아는 최첨단 대형 연구설비를 통해 소재 시뮬레이션 신기술 <Advanced 4D Nano Design>을 개발해 실제 고무 내부 구조에 운동성을 도입한 사실감 있는 시뮬레이션을 실현했다. Sumitomo Rubber는 시뮬레이션을 응용해 배합‧설계 기술을 발전시킬 수 있을 것으로 기대하고 있으며 독자 시뮬레이션 기술을 통해 자동차 타이어의 고성능화를 선도할 예정이다. 타이어용 고무는 골격인 폴리머에 보강재인 실리카(Silica) 및 카본블랙(Carbon Black), 기능을 향상시키는 첨가제 및 가교제가 복잡한 계층구조를 형성하며 상호 작용함으로써 성능을 발휘한다. 그동안 원료를 형성하는 구조와 역학 특성의 상호 해석을 바탕으로 개발이 이루어져 왔으나 어느 수치의 업그레이드가 상반 작용해 전체적인 성능을 저하시키는 사례가 있어 개발에 어려움을 겪어 왔다. Advanced 4D Nano Design은 고무의 내부 구조를 나노에서부터 마이크로미터 수준까지 연속적이고 선명하게 해석해 시뮬레이션 하는 기술이다. 수치를 별도 시뮬레이션 하는 <4D Nano Design>에 실리카 및 카본블랙 등의 특성을 적용하면 배합 상호작용을 시뮬레이션함으로써 고무 성능을 예측할 수 있다. 시뮬레이션 응용으로 최적의 고무 내부 구조를 파악할 수 있기 때문에 소재 기술 또는 배합 기술, 공정‧가공 기술 등으로 활용해 다양한 방면에서 최적의 구조를 달성하는 것이 가능하다. 해당 기술을 바탕으로 확립한 응력 조절 기술은 최첨단 연구시설을 이용해 얻을 수 있는 실리카 계면 폴리머 구조 및 실리카 네트워크 운동 등의 이해, 가교 불균형 구조의 가교 점수의 해석 결과를 바탕으로 시뮬레이션을 실시해 변형 시 발생하는 스트레스 원인을 특정할 수 있다. Sumitomo Rubber는 스트레스를 저감시키는 소재 설계를 시뮬레이션함으로써 저연비 성능과 Wet Grip 성능을 유지하며 내마찰성을 200% 향상시킨 고무 소재를 개발하고 있다. 신규 기술을 통해 특성을 비약적으로 향상시킬 수 있으며 바이오매스 소재도 타이어 성능의 업그레이드에 활용할 수 있다는 사실을 증명하고 있기 때문에 여러 바이오매스 소재를 공업화 및 타이어 소재에 적용하는 방안을 검토하고 있는 것으로 알려졌다. Sumitomo Rubber는 앞으로도 시뮬레이션 기술의 고도화를 통해 차별화를 꾀할 방침이다. 2020년 개발 완료를 목표로 하고 있는 <Next 4D Nano Design>은 소재 시뮬레이션이 타이어 구조 및 트레드 패턴 시뮬레이션 기술을 조합함으로써 성능을 더욱 향상시키고 타이어 성능을 사용 말기까지 보장할 수 있는 개발 기술의 실현을 목표로 한다. <L> <화학저널 2015/12/21> |
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