KIMS 해외단신 45호 (2010.10.13)

경량화로 항속거리를 연장하다
    - 부품·재료개발도 전기자동차에 조준

    전기자동차에 조준을 맞춰 일본의 부품 제조업체 및 재료 제조업체가 움직이기 시작했다. 이러한 상황을 단적으로 보여주는 것이 2010년 6월과 7월에 연이어 개최된 2개의 전시회 「차세대 자동차 산업전 A-NEXT2010」과 「전기자동차 개발 기술전 EVEX2010」이다. 모두 「전기자동차원년」이라 불리는 2010년에 처음으로 개최된 전시회이다. 규모는 아직 작지만 전기자동차 시장의 비즈니스 찬스를 호시탐탐 노리고 있는 부품·재료 제조업체가 부스를 구성하고 있었다.

    전기자동차에 관한 정보는 늘어나고 있으며 닛산(Nissan)자동차가 2010년말에 발매하는 「리프」에 대한 세간의 기대도 큰 듯하다. 하지만 전기자동차의 보급수는 압도적으로 적으며 이익을 주는 비즈니스라고 말하기 어렵다.

    그럼에도 불구하고 부품·재료 제조업체를 전기자동차용 기술개발에 뛰어들게 하는 큰 이유 중 하나는 위기감이다. 예를 들어 일본 NOK社의 직원은「우리 회사는 자동차 엔진용 대량의 봉인재료를 생산·판매하고 있다. 만약 전기자동차의 시대가 온다면 판매량이 크게 줄어들 가능성이 있다. 지금부터 개발을 시작하지 않으면 뒤처질 것이다.」라고 말한다.

    우선 개발을 진행하고 점차적으로 새로운 이익을 창출하는 사업으로 키워가고 싶다는 생각이 각 회사의 부품 및 재료에 나타나 있는 듯하다.


    항속거리를 연장하기 위해

   현재의 전기자동차는 보급하는데 여러 가지 문제점을 안고 있다. 전기자동차를 구성하는 부품 및 재료에 요구되는 것은 그러한 과제를 해결, 또는 경감하기 위한 기술이다. 우선 현재의 전기자동차는 에너지 밀도가 낮은 2차 전지를 사용하지 않을 수 없다는 점에서 항속거리가 제한된다. 이를 조금이라도 연장하기 위해서는 전기자동차용 부품 및 재료의 경량·소형화가 중요해진다.

   목형 제작 및 전기자동차의 개발 등을 하고 있는 일본 Takayanagi社(본사 Hamamatsu시)는 2011년 봄에 630만엔(세금 포함, 약 6300만원)에 발매할 예정인 고급 소형 전기자동차 「miluira」의 내부 구조를 공개했다. 완성된 차는 물론 차체를 구성하는 부품의 판매를 노리고 있다. 이 중 눈에 띄는 것이 경량화를 꾀한 모터이다. 케이스에 탄소섬유강화수지(CFRP)를 사용했다. 케이스의 질량을 현행 알루미늄 합금 케이스의 1/5로, 철강 케이스의 1/9로 가볍게 했다.

   이 CFRP 케이스는 3단구조로 되어 있으며 각 단 사이에 자성체를 넣어 그 내측과 외측을 원통형의 CFRP시트로 감싸고 있다. 목제의 형태(목형)를 사용한 프레스성형.

   통상 모터 케이스에는 철강 및 알루미늄 합금 등 금속을 사용하는데 경량화를 위해 대체 재료의 사용을 검토했다. 그 중에서 일반 수지로는 내열성 및 강도가 부족해 CFRP를 사용했다.

   소량생산을 고려하고 있어 제법 및 재질이 양산성에 미치지 못하는 점은 문제가 되지 않는다고 한다. 비용에 관해서는 CFRP시트의 현행 비용인 3500~5000엔(약 35,000원~50,000원)/㎡이 1000엔(약 10,000원)/㎡ 정도까지 낮춰진다면 (CFRP가 아닌) 일반수지를 사용해 케이스를 성형한 경우보다도 저렴해진다고 한다.


    철강보다 7kg 가벼운 도어패널

   일본 JSP社와 일본U-PICA社가 출전한 것이 유리섬유로 강화한 식물성 수지(식물성 FRP)와 식물성 발포심재를 결합한「복합패널」로 제작한 도어패널이다. 유리창을 포함해 이 복합패널 도어는 약 21kg과 약 28kg의 철판재 도어와 비교해 7kg이나 가볍다. 단열성 및 흡음성, 충격흡수성의 향상도 기대된다.

   일본U-PICA의 바이오메스 발화 폴리에스테르 수지 「BIOMUP」를 사용한 2장의 식물성 FRP성형품 사이를 JSP가 개발한 마이오메스 발포심재(재료는 비공개)로 채운다. 패널의 두께는 10mm지만 강판제의 경우에도 0.6~0.8mm의 막판 2장을 접착시켜 결과적으로 10mm정도의 두께로 사용되어지고 있어 다른 부품에 영향을 미치지 않고 그대로 교환 가능하다.

   일반적으로 경량화를 위해 FRP의 내측을 발포체로 채우는 방법은 다양한 제품에서 활용되고 있다. JSP측의 설명에 따르면 이번에 두 회사가 자동차용 도어를 시험 제작한 것은 자동차 외장부품에도 사용할 수 있는 강도를 확인했기 때문이라고 한다.

   강도가 확보된 최대 이유는 식물성 FRP와 발포체의 접착성을 높인 것. 식물성 FRP와 친화성이 높은 발포체 재료를 새로이 개발하여 접착제 등을 사용하지 않고 일체화가 가능하도록 하였다.

   2010년 6월에 시험 제작품이 완성되었지만 개발에는 약 3년을 소비했다. 향후에는 실용화 문제를 검토해갈 예정이다. JSP는 셀룰로오스 섬유로 강화한 식물성 수지를 사용해 철판재와 동등한 강도를 가진 도어패널도 자체적으로 제작하고 있다고 한다.