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경량화가 필요하세요?

우리 일상에서 플라스틱이 없는 하루를 상상할 수 있을까요? 자동차, 집, 여가생활 어디에서든 플라스틱은 항상 우리 곁에 있어왔습니다. 랑세스의 고성능 플라스틱 듀레탄(Durethan), 포칸(Pocan), 복합소재 테펙스(Tepex)도 다양한 산업에서 오래 지속될 수 있는 제품을 만드는 데 기여해왔습니다.

랑세스와 극한 스포츠

지난 2015년 7월에 개최된 알파인 크로스(Alpine Cross) 대회가 선수들에게 요구한 필수 조건은 용기와 고도의 체력, 강인한 인내력이었습니다. 이 행사가 특별한 점은 모든 참가자들이 오로지 도보와 패러글라이딩만으로 오스트리아 잘츠부르크에서 모나코까지  1,038km에 이르는 알프스 산맥을 횡단해야 한다는 것입니다. 폴 구실바우어(Paul Guschlbauer)도 참가자 중의 한 명이었습니다. 폴은 오스트리아 출신의 극한 스포츠 선수로, 이번 대회에서 3위로 결승점에 도달하는 기록을 세웠습니다. 폴이 이번 대회에 사용한 패러글라이더 일부가 랑세스 자회사인 본드-라미네이트(Bond-Laminates)사의 복합소재인 테펙스 다이나라이트(Tepex dynalite)로 만들어져 또 다른 주목을 끌었습니다. 하이테크 플라스틱 기반에 연속 로빙 유리섬유로 강화된 고성능 컴포지트 소재가 사용된 독일 스카이워크(Skywalk)사의 ‘RANGE X-ALPS’ 패러글라이더 리클라이닝 하니스(글라이더에 연결된 장비로 안전벨트 겸  조종석 역할을 함)가 바로 그 주인공입니다. 하니스의 베이스 플레이트는  0.5mm 두께의 얇은  테펙스(Tepex) 외층과 EconCore사의  폴리프로필렌 허니콤 코어(honeycomb core)로 만들어진 샌드위치 복합소재로 구성되어 있는데, 그 두께가 겨우 1cm에 불과합니다.

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하니스 발판은 0.5mm 두께의 얇은 테펙스 외층과 폴리프로필렌 허니콤 코어로 구성된, 겨우 1cm 두께의 샌드위치 복합소재로 만들어졌습니다. Photo: skywalk

패러글라이더는 하니스에 앉아 체중을 이동하는 방식으로 조종하는데, 이 때  파일럿은 하니스 발판에 발을 딛으며 스스로의 체중을 지탱해야 합니다. 가파른 암벽 앞에서 갑작스럽게 방향을 전환해야 하는 등의 극한 상황이 닥치면 매우 강한 힘이 하니스 플레이트에 가해집니다. 자동차로 치자면 사고를 피하기 위해 브레이크 페달을 사정없이 밟는 것과 같은 셈입니다. 본드-라미네이트사의 어플리케이션 개발자 해리 디트마(Harri Dittmar)는 “이번 하니스 플레이트는 큰 도전이었습니다. 외층과 허니콤 코어의 두께는 매우 얇지만 샌드위치 구조물의 휨강성과 휨강도는 금속강판이나 알루미늄보다 훨씬 강합니다. 그러면서도 단위 면적당 무게는 매우 가벼워 최적의 소재가 되었습니다”라고 말합니다.

테펙스는 다른 스포츠에서도 인기가 많습니다. 다른 여러 분야 중에서도 운동화, 스노우보드 헬멧, 자전거 브레이크 레버 등에 본드-라미네이트의 경량화 구조 기술이 적용되었습니다.

중대한 문제에 간단한 해결책

플라스틱이 스포츠에서만 해결책이 되고 있는 것만은 아닙니다. 우리 주변의 도로만 봐도 경량화 소재가 얼마나 널리 쓰이고 있는 지를 한 눈에 알 수 있습니다. 현재 전세계에 약 10억 대의 자동차가 있습니다. 전문가들은 2050년이 되면 이 수치가 두 배가 넘을 것이라고 합니다. 연료 소비, 환경 오염과 교통 혼잡 등의 문제가 더 늘어날 것이라는 의미이기도 합니다. 그렇기 때문에, 자동차는 더 경제적이고 환경적으로 지속가능한 방식으로 발전되어야 합니다. 자동차 무게를 줄이는 것이 이를 실천할 수 있는 한가지 방법입니다. 자동차가 가벼워질수록 연료를 덜 쓰게 되고 이산화탄소 배출도 줄어들게 됩니다.

Bild_Body_Panel_englisch_bc3f6b7b58오늘날의 플라스틱은 매우 가벼우면서 성능이 뛰어나 자동차 구조물에서 무거운 금속을 대체할 수 있을 만큼 발전했습니다. 녹 쓸 염려도 없고 자유자재로 성형할 수 있어 새로운 디자인 컨셉을 실현할 수도 있고 다른 부품이나 기능들과 통합도 용이합니다.

 

 

다재다능한 제품들

랑세스는 테펙스 외에도, 폴라아미드(PA) 기반의 플라스틱 듀레탄(Durethan)과  폴리부틸렌  테레프탈레이트(PBT) 기반의 플라스틱 포칸(Pocan)도 공급하고 있습니다. 듀레탄은 에어 인테이크, 도어 핸들 등과 같은 다양한 자동차 부품에 사용됩니다. 부품의 무게를 금속 대비 50%까지 줄여주어 연비 향상에 기여합니다.

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이 프론트엔드 모듈의 가장 큰 특장점은 현재 시중에 나와 있는 풀 플라스틱 프론트 엔드 캐리어와 비교 시, 상단의 크로스 멤버에도 보강용 금속 판재가 전혀 사용되지 않았다는 점입니다.

유리섬유 강화 폴리아미드 듀레탄으로 만들어진 스코다(Skoda) 옥타비아의 프론트엔드 모듈을 한 예로 들어보겠습니다. 현재까지 이용 가능한 몇 안 되는 플라스틱 프론트엔드 모듈과 비교 시, 옥타비아의 프론트엔드 모듈은 부품 상단의 교차 버팀대(cross bracing)도 보강 금속판재 없이 플라스틱만으로 제작되어 타 사례 대비 1.2kg 더 가볍습니다.

포칸은 전기∙전자 산업에서 널리 사용되는 대표적인 소재로 절연성과 내열성이 뛰어나고 매우 단단한 것이 특징입니다. 최신 에너지 절약 백열 전구의 스크류-인 베이스(Screw-in base)에서부터 전자부품용  플러그, 하우징 등 다양한 분야로 그 적용이 확대되고 있습니다. 랑세스는 전기∙전자 업계를 위해 강화된 안전 규제 요건을 확실하게 충족시킬 수 있는 난연성이 뛰어난 포칸 및  듀레탄 제품도 개발하고 있습니다. 특히, 무할로겐 난연제품들이 앞으로 더 중요한 역할을 할 것으로 기대됩니다.

 

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테펙스가 적용된 자동차 시트 쉘은 이례적일 정도로 우수한 강도와 강성을 자랑합니다. 자동차 사고 시의 강한 충격을 흡수할 수 있어 최상의 안전성을 보장합니다. 그러면서도 기존 시트 솔루션보다 800g 가량 가볍습니다.

열가소성  플라스틱 복합소재인 테팩스는 글라이더 뿐만 아니라 자동차 등 여러 산업에서 사용되고 있습니다. 테펙스는 저밀도의 유리섬유, 탄소섬유, 아라미드섬유 등과 같은 연속 섬유로 강화될 수 있어 경량화 설계에 최적의 소재입니다. 에어백 하우징을 열가소성 컴포지트로 제작하면 강도와 경도는 그대로 유지하면서 훨씬 더 얇게 만들 수 있습니다. 무게도 1/3에 불과할 정도로 가벼워집니다. 자동차 시트 쉘도 테펙스를 적용하면 금속 대비 훨씬 더 가볍게 제작할 수 있습니다. 유리섬유 강화 열가소성 플라스틱 테펙스 컴포지트를 하이브리드 설계로 적용한 오펠 (Opel)사의 아스트라 OPC의 자동차 시트가  한 예입니다.

 

 

 

강도를 더하는 유리섬유

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랑세스의 초단유리섬유는 천연 광물 섬유 필러 대비, 유리섬유의 길이와 직경이 균일하여 안정적인 품질을 제공합니다.

유리섬유는 플라스틱의 기계적 물성을 향상시켜줍니다: 유리섬유 강화 열가소성 플라스틱은 매우 강하고 단단하며 동시에 큰 충격도 거뜬히 견딜 수 있습니다. 쉽게 말해, 강한 힘이 가해져도 부서지지 않고 충격을 흡수할 수 있다는 의미입니다. 저 비중에, 가공이 용이하고 고객의 니즈에 따라 맞춤형 물성을 제공할 수 있어 상상 이상의 다양한 곳에 적용 가능합니다. 랑세스는 플라스틱 뿐만 아니라 유리섬유도 자체적으로 생산할 수 있는 손에 꼽히는 플라스틱 제조사입니다.