셀프힐링코팅 등 첨단 나노기술 6종 공개
직장인 A씨는 출근하려고 차를 봤더니 범퍼쪽에 약간의 긁힘을 발견했다. 차에 적용된 셀프 힐링 기술 덕택에 곧바로 원래 상태로 돌아올 것을 알기에 크게 걱정하지 않는다. A씨는 전기차를 언제 충전했는지도 잊었다. 높은 효율의 태양전지가 차량 곳곳에 적용돼 있어 자체 생산한 전기로 출퇴근길 주행을 가능하게 만들어주기 때문이다. 지하주차장에 자리가 없어 야외 주차장에 차를 댔다. 한여름이라 차 안이 엄청 더울 것 같았지만 글라스에 부착된 특수한 필름이 차 안을 한결 쾌적하게 만들어 준다.
이같은 기술은 모두 나노(Nano) 소재를 기반으로 현대차·기아가 개발중인 기술들이다. 현대차·기아는 20일 서울 중구 명동에 위치한 커뮤니티하우스 마실에서 '나노 테크데이 2023'을 개최하고, 미래 모빌리티 실현의 근간이 될 나노 신기술을 대거 공개했다.
1나노미터는 10억분의 1미터로, 머리카락 굵기의 10만분의 1에 해당된다. 이렇게 작은 크기 단위에서 물질을 합성하고 배열을 제어해 새로운 특성을 가진 소재를 만드는 것을 나노 기술이라 부른다.
현대차·기아는 이날 각기 다른 목적과 활용도를 가진 총 6개의 나노 소재 기술을 소개하고 별도의 전시 공간을 마련해 직접 체험해 볼 수 있도록 했다.
△손상 부위를 스스로, 반영구적으로 치유하는 '셀프 힐링(Self-Healing, 자가치유) 고분자 코팅' △나노 캡슐로 부품 마모를 획기적으로 줄이는 '오일 캡슐 고분자 코팅' △자동차와 건물 등 투명 성능 요구되는 모든 창에 적용 가능한 '투명 태양전지' △세계 최고 수준의 효율을 자랑하는 모빌리티 일체형 '탠덤(Tandem) 태양전지' △센서 없이 압력만으로 사용자의 생체신호를 파악하는 '압력 감응형 소재' △차량 내부의 온도 상승을 획기적으로 저감하는 '투명 복사 냉각 필름' 등이다.
'셀프 힐링 고분자 코팅'은 차량의 외관이나 부품에 손상이 났을 때 스스로 손상 부위를 치유하는 기술이다. 현대차·기아가 개발한 셀프 힐링 기술은 상온에서 별도의 열원이나 회복을 위한 촉진제 없이도 두 시간여 만에 회복이 가능하고 반영구적으로 치유가 가능하다는 장점이 있다. 자율주행의 핵심 부품인 카메라 렌즈와 라이다 센서 표면 등에 적용을 검토하고 있다. 향후에는 차량의 도장면이나 외장 그릴 등으로 적용 범위를 확대해 나갈 계획이다.
'오일 캡슐 고분자 코팅'은 나노 캡슐이 포함된 고분자 코팅을 부품 표면에 도포하면 마찰 발생 시 코팅층의 오일 캡슐이 터지고 그 안에 들어있던 윤활유가 흘러나와 윤활막을 형성하는 원리다. 전기차 모터와 감속기어의 회전량 손실을 줄여 전비 개선을 도모하고 부품 수명도 크게 향상시킬 수 있다. 현대차·기아는 엔진의 구동력을 바퀴에 전달하는 드라이브 샤프트(Drive Shaft)에 이 기술을 적용해 양산을 목표로 제품을 개발 중이다.
'투명 태양전지'는 기존 불투명한 실리콘 태양전지와 달리 우수한 전기적, 광학적 특성을 지닌 페로브스카이트(Perovskite) 소재를 이용한 태양전지 기술이다. 발전효율이 실리콘 태양전지 대비 30% 이상 높다.
실리콘 태양전지 위에 차세대 태양광 소재인 페로브스카이트를 접합해 만든 '탠덤 태양전지'는 서로 다른 영역대의 태양광을 상호 보완적으로 흡수해 35% 이상의 에너지 효율 달성이 가능하다. 투명 유리를 필요로 하지 않는 후드, 루프, 도어 등 태양광을 직접적으로 많이 받는 부위에 탠덤 태양전지를 적용하는 것만으로도 20km 이상의 추가 주행거리를 확보하는 것을 목표로 하고 있다.
'압력 감응형 소재'는 별도의 센서 없이 소재에 가해지는 압력을 전기 신호 형태로 변환하는 기술로, 차량의 발열시트 폼(foam) 내부에 적용돼 탑승자의 체형 부위만 정확하게 발열시켜 준다. 필요하지 않는 부위의 발열을 억제함으로써 소비전력 절감을 돕고, 전동화 차량의 경우에는 추가 주행거리 확보가 가능해진다.
끝으로 현대차∙기아가 개발한 '투명 복사 냉각 필름'은 차량의 유리에 부착돼 더운 날씨에도 별도의 에너지 소비 없이 차량 내부의 온도 상승을 낮추는 친환경 기술이다. 복사냉각 필름을 부착한 차량은 기존 틴팅 필름 적용 차량보다 최대 7℃가량 실내 온도가 낮아지는 효과를 볼 수 있다. 여름철 차량 탑승 직후 에어컨 사용량을 크게 줄임으로써 차량 운행주기 탄소배출량은 약 0.3~0.8% 저감될 것으로 예상된다. 차량의 글라스에 적용할 수 있을 정도로 양산성을 고려해 대면적화까지 성공한 사례는 현대차∙기아가 세계 최초다.
현대차·기아는 전동화 체제 전환과 탄소중립 등 한층 거세게 불고 있는 모빌리티 산업 변화를 선도하기 위한 해법이 소재 기술에 있다는 판단이다. 전동화, SDV, 자율주행 등 미래 모빌리티 혁신 역시 소재라는 원천 기술이 뒷받침돼야 완벽한 구현이 가능하기 때문이다. 소재 단계에서 그 특성을 이해하고 개선하면 부품이나 완제품이 되었을 때의 문제점을 미리 알고 예방할 수 있고, 최적의 소재가 다양한 개별 기술들과 결합했을 때 전체적인 완성도 또한 향상시킬 수 있다.
현대차·기아 기초소재연구센터장 홍승현 상무는 "오늘 공개된 나노 기반 기술들은 현대차그룹 소재 전문가들이 지속적인 노력을 기울인 결과"라며 "나노 소재 기술은 모빌리티 산업 변화를 선도할 중요한 열쇠가 될 것"이라고 강조했다.
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