“자동차 안에 눈에 보이지 않는 마법의 세상이 숨어 있다” 차가 알아서 상처를 치료하고 젊음을 유지하는 것은 물론 광합성을 통해 에너지를 채우고 유해한 태양빛으로부터 탑승자를 보호하는 시대가 온다.
20일 서울 명동 커뮤니티하우스 ’마실‘에 ‘나노 테크 데이’를 개최한 현대자동차·기아가 내세운 캐치프레이즈다.
이날 행사에서는 현재 개발 중이면서도 상용화 수준에 가까워진, 현대차와 기아가 연구를 진행하고 있는 6가지 대표적 나노 기술들이 소개됐다. 현대차·기아는 1970년대부터 소재 연구를 시작했으며 1990년대 후반에는 첨단 소재를 중점적으로 연구하는 조직을 갖추고 대규모 투자와 다양한 연구 프로젝트를 진행해오고 있다. 이번 나노 연구 또한, 첨단 신소재 발굴을 위한 회사의 노력이다.
현대차·기아는 전동화 체제 전환과 탄소중립 등 한창 거세게 불고 있는 모빌리티 산업 변화를 선도하기 위해서는 소재 기술에 해법이 있다고 본다.
이날 행사에 참석해 인사말을 건넨 이종수 현대차·기아 선행기술원장 부사장은 “기술 혁신의 근간에 기초이자 산업융합의 핵심 고리인 소재 혁신이 먼저 있다”며 “앞으로도 산업 변화에 따른 우수한 첨단 소재 기술을 선행적으로 개발해 미래 모빌리티에 적극 활용해 나갈 것”이라고 말했다.
이날 소개된 것은 손상 부위를 스스로 반영구적으로 치유하는 ‘셀프 힐링(Self-Healing, 자가치유) 고분자 코팅 기술’, 나노 캡슐로 부품 마모를 획기적으로 줄이는 ’오일 캡슐 고분자 코팅‘, 자동차와 건물 등 모든 창에 적용 가능한 ’투명 태양 전지‘, 센서 없이 압력만으로 사용자의 생체신호를 파악하는 ’압력 감응형 소재‘, 차량 내부의 온도 상승을 획기적으로 저감하는 ’투명 복사 냉각 필름‘ 등의 나노 기술이다.
현대차·기아, 개발 한창인 첨단 나노 기술 최초 공개
이미지 확대보기(시계방향) 셀프 힐링 고분자 코팅 기술 시연, 투명 태양 전지 예시, 오일 캡슐 고분자 코팅 기술 시연 결과, 투명 복사 냉각 필름 시연 사진=현대자동차
이 중에서도 셀프 힐링 고분자 코팅 기술이 핵심이다. 나노 소재의 화학적 반응을 통해 서로 유기적인 결합이 일어나며 손상된 부위를 복원시킬 수 있다. 선행적으로 닛산과 BMW에서 도장 복원 페인팅을 개발한 바 있다. 하지만, 차이점이라고 한다면 상온에서 복원력이 빠르며 영구적인 사용이 가능하다는 점이다. 다만, 내구성에 관한 연구가 더 필요해 현재 적용 범위는 한정적이다. 주로 카메라나 센서 등 수요가 많아지는 부품에 우선 적용될 예정이다.
다음에는 ’오일 캡슐 고분자 코팅‘ 기술이다. 셀프 힐링 나노 기술에서 뻗어 나왔다. 부품의 마찰과 내마모성을 부여해 제품의 수명을 늘릴 수 있는 획기적인 기술이다. 부품 마찰 시 코팅층의 캡슐이 터지고 그 안에 있던 윤활유가 흘러나와 윤활막을 형성한다는 원리다. 낮은 비용, 긴 지속성, 넓은 적용 범위 등이 특징이자 기존 윤활제와의 차이점이다. 이 기술은 상용화가 매우 가까워졌다. 이르면 내년쯤 바로 적용이 가능한 상태다. 처음에는 차량의 드라이브 샤프트(Drive Shaft 엔진-변속기를 통해 전달된 출력을 바퀴로 전달하는 부품)에 우선 적용하는 것을 목표로 개발 중이다.
나노 소재 기반 차세대 태양 전지 기술 및 자동차와 건물 등 투시가 되는 투명 태양 전지 기술도 소개됐다. 특히, 이들 기술에는 광학적 특성을 지닌 페로브스카이트라는 소재가 나노 크기로 적용해 광전 효율을 높이는 방식이다. 투명 태양광 전지는 실리콘 태양 전지 대비 30% 이상 효율성이 높고 차등 적층을 이용하는 탠덤 태양 전지 에너지효율이 35% 이상을 달성한다. 이론적으로 본다면 탠덤 태양 전기 개발이 완성 단계에 이르면 별도의 외부 충전 없이 전기차 운행이 가능할 정도라고 한다.
이외 센서 없이 압력만으로 사용자의 생체 신호를 파악하는 ’압력 감응형 소재‘와 ’차량 내부 온도 상승을 획기적으로 저감하는 ‘투명 복사 냉각 필름’도 눈길을 끌었다.
압력 감응형 소재는 나노 크기의 탄소튜브(Carbon Nano Tube, CNT)로 집합체를 이루고 여기에 압력이 가해지면 전류가 흐르는 원리를 이용했다. 특수 용액에 분사하거나 스펀지와 같은 시트 폼에 코팅하는 공정 기술이 적용된다.
투명 복사 냉각 필름은 기존 틴팅 필름과 마찬가지로 외부 열 차단의 기능이 있지만, 복사열을 외부로 방출한다는 것이 다른 점이다. 열 차단은 물론 탄소 저감 효과까지 있으며 실내 온도는 기존 틴팅 대비 대략 약 7˚C 가량 낮아진다고 한다.
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