자동차 업계는 차량용 원자재의 환경적 영향을 보다 심각하게 인식함에 따라 환경에 유용하면서도 품질에는 변동이 없는 지속 가능하며 영향이 적은 대체재 개발을 위한 재료 혁신 기술을 개척하고 있습니다.
토마토에서 파인애플, 민들레에서 용설란에 이르기까지 자동차 제조 업체들은 저가에서 고급 브랜드에 이르기까지 미래의 자동차에 철저한 지속 가능성을 실현하기 위해 놀라운 대체 소재와 타이어 신기술을 개발하고 있습니다. 다음은 현재 진행 중인 주요 자동차 기술 혁신 사항이며 이는 향후 수년 내 자동차 좌석이나 타이어에 적용될 것입니다.
최근 몇 년 전부터 지속 가능한 천연 재료를 사용하려는 추세가 이어져 왔습니다. 자동차 업계는 유해한 원료를 대신하면서도 농업을 비롯한 여러 업종에 유익한 신소재를 통해 혁신을 주도하고 있습니다. 그 한 예로 인조 가죽인 SofTex는 천연 가죽보다 훨씬 가벼우며 탄소는 물론 휘발성 유기 화합물의 배출량도 줄일 수 있습니다.
콘티넨탈은 24시간 주기 리듬, 기상 조건, 주위 밝기 등에 따라 조명을 조절하여 안전성과 편안함을 향상시켜 주는 반투명성 스마트 표면재인 Acella Hylite에 대한 시험을 진행 중입니다. 자동차 내부 공간과 관련하여 현재 탐구 중인 다른 혁신적인 자동차용 소재로는 호스와 서스펜션 부싱에 사용 가능한 토마토 껍질, 항균성이 우수한 바닷가재 껍질, 헤드 램프에 사용되는 커피 채프(원두 껍질) 등이 있습니다.
선구적인 자동차 제조 업체들은 이미 현재의 자동차 생산 공정에 여러 가지 천연 섬유를 사용하고 있습니다. 이러한 지속 가능한 소재들은 섬유 유리나 유성 물질들과 같이 플라스틱을 강화하고, 거품을 만들어 내며, 유해 물질을 대체하는 등의 목적으로 사용되고 있습니다. 콩 거품, 밀짚, 케나프 섬유, 코코넛 섬유, 왕겨 등은 그런 예라 할 수 있습니다. 또한 테킬라 생산 시 남는 용설란 식물 섬유를 이용해 와이어링 하니스나 냉난방 환기 장치, 보관용 박스 등 보다 지속 가능한 바이오플라스틱 부품을 생산할 수 있는지에 대해서도 탐구 중입니다. 테킬라 유통 업체 호세 쿠엘보(Jose Cuervo)는 용설란 하루 재배량 200~300톤의 모든 성분을 활용하고 있습니다. 또한 성장 속도가 빠른 대나무와 용설란을 차량 내부 공간에 사용할 수 있을지에 대해서도 연구 중입니다. 대나무는 성숙 기간이 약 2~5년이며 비료로 사용할 수 있으며 강철의 인장 강도를 지니고 있습니다.
가죽 제품 전문 업체 카르멘 이호사(Carmen Hijosa)로부터 고안된 또 다른 혁명적인 개념은 파인애플 잎에서 추출한 섬유로 모조 스웨이드를 만드는 것입니다. 피냐텍스(Piñatex™) 제품은 매년 수확한 파인애플 잎 2,500만 톤이 사용되고 있으며 무게는 천연 가죽의 4분의 1, 가격은 3분의 2 수준입니다. 해당 파인애플 잎들은 이 방식으로 사용되지 않을 경우 소각되거나 썩을 때까지 방치되었을 것이며 이를 이용해 부직포를 생산할 경우 농부들의 소득원이 될 뿐만 아니라 파인애플 재배 국가의 신규 업종으로 활성화될 수 있습니다. 피냐텍스는 현재 신발, 가방, 의류 제조에 사용되고 있을 뿐만 아니라 자동차용 바닥 깔개 제조에 사용되어 왔으며 제조 업체들은 더 나아가 좌석을 비롯한 자동차용 커버에 이 가죽 대체재의 사용 방안을 연구 중입니다.
셀룰로오스 섬유의 강철 대비 강도 비율
500%
피냐텍스의 가죽 대비 중량 감소 비율
75%
SofTex의 가죽 대비 이산화탄소 저감 비율
85%
자동차 외부에 대한 엄격한 안전 요건들로 인해 혁신적 소재 기술을 활용하기가 훨씬 더 어려워지고 있습니다. 그럼에도 자동차 업계는 강철, 알루미늄, 탄소 섬유, 합금, 하이브리드 소재의 실용성을 시험하고 있습니다. 일본 환경성은 차 전체가 목재로 된 Nano Cellulose Vehicle을 제작하였습니다. 셀룰로오스 섬유는 농업 폐기물이 포함된 식물성 소재로 강철에 비해 무게는 5분의 1이며, 강도는 5배 높습니다. 이를 차체와 승차 좌석 공간의 일부 제작에 사용할 경우 기존 자동차의 무게를 반으로 줄일 수 있습니다. 프라운호퍼 연구소(Fraunhofer Institute) 역시 천연 섬유로 강화된 플라스틱을 이용해 가벼운 차체를 개발하는 방안의 실현 가능성을 연구하고 있습니다. 해당 연구소 팀이 개발한 3세대 바이오 콘셉트 카에는 차량 도어에 유기 복합 재료가 사용되고 있습니다. 이를 이용할 경우 강철에 비해 무게를 60퍼센트 줄일 수 있습니다.
타이어 기술에 사용되는 고무 또한 자동차 산업의 향후 지속 가능성 프로젝트들에 있어 중요한 고려 사항입니다. 세계 타이어 시장은 매년 약 3퍼센트 성장하고 있으며 천연 고무의 원천인 고무 나무는 세계의 토지 면적 중 소수 지역에서 재배 가능한 만큼 고무의 공급량은 수요를 따라가지 못하는 실정입니다. 콘티넨탈은 프라운호퍼 연구소 및 식물 육종 전문 업체 ESKUSA와 공동으로 이미 민들레의 천연 고무 원료를 이용해 자사 최초의 트럭용 타이어를 생산하였습니다.
러시아산 민들레 식물로부터 수확되는 물질인 타락사 고무(Taraxagum)는 성장 기간이 1년에 불과합니다. 이를 통해 개발된 Conti EcoPlus HD3는 콘티넨탈의 기존 프리미엄 타이어와 동등한 타이어 성능 및 트레드 수준인 것으로 나타났으며 향후 몇 년 이내에 연속 생산을 개시할 계획입니다.
자동차 생산에 있어 스마트 재료 및 적응형 재료의 인기 또한 늘고 있습니다. 운동하는 물체로부터 에너지를 포집한 후 이를 전기 에너지로 전환시키는 압전 크리스탈로부터 형상 기억 소재와 전기 활성 플라스틱에 이르기까지 향후 수년에 걸쳐 여러 가지 지능형 응용 분야가 개발될 것으로 기대되고 있습니다. 압전 크리스탈은 이미 차량의 진동으로부터 에너지를 포집하기 위해 교통량이 많은 도로의 아스팔트 포장 내부에 설치되어 왔습니다. 압전 크리스탈은 고속도로 10마일 구간당 10만 명 인구의 도시에 충분한 전력을 공급할 만큼의 전기를 생산할 수 있는 것으로 알려져 있습니다. 하지만 그런 요소들이 실제 자동차에 추가되어 전기차 전력 공급에 활용될 수도 있을 것입니다..
형상 기억 합금은 서늘한 상태에서 구부리거나 펼 수 있으며 가열될 경우 본래의 형태를 유지하는 금속 재료입니다. 이 합금은 루버 장치에서부터 해치의 통풍구에 이르기까지 다양한 용도로 사용 가능합니다. 몇 년 후 내 차가 어떤 모습이 될지는 전혀 알 수 없겠지만 혁신적인 차량용 기술과 미래의 지속 가능한 재료가 적용될 것이라는 점만은 확실합니다.
