오승민주식회사일광 Automotive plastics Seungmin Oh R&D Center, ILKWANG Co.,Ltd. Ulsan 689-871, Korea Abstract: Plastic 소재와성형기술의발달로많은부품들이자동차에사용되어지고있으며특히전기자동차 (EV) 와하이브리드카 (HV) 의시장이확대되면서이크게성장되어지고있다. 또한연비규제에맞추어연비향상을위한차량중량의경량화와환경을고려한 ECO 자동차를생산하기위해경량화소재및그생산기술과친환경적인플라스틱소재를만드는제조사도점점늘어나는추세이다. 세계소재의변화추세에맞추어국내플라스틱산업에서도경량화소재, ECO 소재에대한연구와개발에박차를가해야할것이다. Keywords: plastic, enpla, composite, automobile, injection 1. 서론 1) 은크게범용플라스틱, 엔지니어링플라스틱 (ENPLA, 엔프라 ), 수퍼엔지니어링플라스틱 ( 수퍼엔프라 ) 이있다. 범용플라스틱은자동차내외장재등에사용되어지고있으며 PP (Polypropylene), PE (Polyethylene) 등이가장많이사용되어지고있다. 엔지니어링플라스틱 (Engineering plastic, enpla) 은합성수지 (Resin) 와유리및탄소섬유, Talc 등의충진물을배합하여만든플라스틱으로범용플라스틱에비하여인장강도와내열성, 굴곡탄성율등이우수한특성을가지고있어자동차부품에사용되어지고있으며금속을대체할수있는재료로사용되어지고있다. 엔프라는결정성소재인 PA (Polyamide), POM (Poly acetal resin), PBT (Polybutylene terephthalate) 와비결정소재인 mppo, PC (Polycarbonate) 등 5가지소재가주도하고있으며엔프라의정의는각종자료에서살펴보면, 자동차부품이나기계부품, 전기ㆍ전자부품과같은공업용도에사용되는플라스틱이면서, 50 MPa 이상의인장강도, 2.4 GPa 이상의굴곡탄성율, 100 이상의장기내열성을가진것 으로나타내어지며, 150도이상의내열성을기준으로엔프라와수퍼엔프라로구분한다. 소재의범위는경량화, 전기자동차 (EV), 하이브리드카 (HV), 환경규제및고유가시대의연비절감소재로패키징소재, 부품소재, 내열소재, 난연성소재등금속부품을바꾸는소재와각종전기부품과, 공급처기준으로대분야로는범용플라스틱, 5대범용 EP, 5대수퍼 EP 및수퍼섬유등이있고, 원재료의컴파운딩, 성형가공및부품화공정에따라서단품패키지, 모듈화, 패키지화단계에사용되는각종소재와부품을포함하며기술적으로는각소재와부품의제조기술, 성능향상기술, 원가절감기술, 경량화기술, 소재국산화기술등이포함된다. 저자 (E-mail: smoh@ikc.co.kr) KIC News, Volume 16, No. 6, 2013 11
Table 1. 소재의분류관점의범위 대분야 중분야 세부제품 ABS Lamp Reflactor, Side/Back Mirror 등내외장재 PU Bumper, Fender, Rear Quarter Panel 등 범용플라스틱 PVC Instrument Panel, Floor Mat, Headlining Skim 등 PE Under Cover, Insulator 등 PP Bumper, Battery Case, Rock Panel, Instrument Panel 등 5 대범용 EP 5 대슈퍼 EP PC PBT POM PA6, PA66 mppo PP5 LCP PEEK PI 내열 PA Head Lamp Lens, Instrument Panel, Back Beam Connector, Head Lamp, Back Beam, Wiper Arm 등 Glove Box, Window Regulator, Door Lock, Safety Belt Anchor 등구동부품 Intake Manifold, Fuel Tank, Radiator Tank, Cylinder Head Cover 등엔진및연료관련부품 Connector, Switch, Fail Cover, FuseBox 등 Alternator, Waterpump, 배기가스밸브 / 필터, 각종센서, EV 용밧데리등 엔진및엔진관련부품, 보빈, 컨넥터, 그러나전기전자수요가대부분 트랜스밋션용오일실링, 엔진 / 베어링열수메터부품, 열수펌프등 항공우주용내열구조부품, 공업용모터 /PCB외절연재료등엔진및연료관련부품등 탄소섬유항공기에주로이용, 자동차에는 CNG Cylinder에일부이용슈퍼섬유아라미드섬유타이밍벨트, 무단변속기용벨트, 타이어코드및보강재, 브레이크패드등 * 출처 : 2013년중소기업기술로드맵-유무기소재 * 자료 : Lanxess, 2013년 Figure 1. 부품적용사례. 수퍼엔지니어링플라스틱은 1964년 PI ( 폴리이미드, Polyimide) 가개발된후 PPS, PEEK (Polyether ether ketone), LCP ( 액정폴리머 Liquid crystal polymer), 내열 PA (PPA, PA6T, PA9T, PA46 등 ) 등다양한제품이개발되었다. 그러나범용엔지니어링플라스틱의가격이 4,000원 /kg 정도에 형성되어있는것에반해수퍼엔지니어링플라스틱은 10만원 /kg 이상인것이대부분이며높은온도의성형조건으로제품생산이까다로워생산원가가높고리사이클링이어려워시장규모는소규모이지만, 최근에자동차부품의다이케스팅제품을 PPS로사용하거나, 항공기, 전자제품등에서고기능플라스틱수요가확대되고있으며, 컴파운딩및리사이클링기술의발전으로미국, 유럽, 일본등선진시장을중심으로생산이확대되고있다. 특히 PPS는 2010년세계시장규모가 7만톤으로연평균 9% 의성장률을기록하며수퍼엔지니어링플라스틱중가장높은성장세를보이고있다. 또한, PPS는 200 이상의높은내열성과고강도를지니고있어자동차제너레이터, 배기가스밸브, 쓰로틀바디, 각종센서등에사용되고있으며, 향후에도 xev용 2차전지, 모터등장시간고내열이요구되는플라스틱수요확대로높은성장세를지속할것으로기대되고있다. 12 공업화학전망, 제 16 권제 6 호, 2013
2. 의종류 2.1. PE (Polyethylene) PE는플라스틱원재료로부터일용잡화등많은곳에사용되어지는범용플라스틱이다. 1933년영국의 ICI사연구실에서고압실험중우연히발견된수지인폴리에틸렌은 1940년대초반미국에서본격적으로양산되어석유화학공업에서대량생산되어많이사용되어졌으며범용플라스틱의대표적인소재다. PE는원유를증류해서얻어지는나프타를분해해서얻어지는에틸렌을중합하여만들어진다. 각기다른형태로생성시킨분자구조에따라그물성이다양하게변하는데, 분자구조에따른결정도, 평균분자량, 그리고분자량분포에따라폴리에틸렌의물성이크게좌우된다. PE는가볍고잘변화되지않으며잘썩지않는플라스틱의기본특성뿐아니라화학안정성, 내후성, 내수성, 내저온충격성, 절연성, 성형성등광범위한뛰어난특성을갖추고있고, 더욱플라스틱중에서도가벼운소재에속해가격이싸다. PE의특징으로는밀도에의해 HD-PE[high density polyethylene], ( 고밀도폴리에틸렌 = 경질폴리에틸렌 ) 와 LD-PE[low density polyethylene], ( 저밀도폴리에틸렌 = 연질폴리에틸렌 ) 로나누어지며, 식품위생성에적합하고저온특성이뛰어나다. PE의가장큰특성으로는유연성을들수있는데, 이는장점이면서도결점이다. PE는유백색이며반투명 불투명의플라스틱으로낮은비중과내수성, 전기절연성이우수하고, 산과알카리에잘견딘다. 또한위생적으로무독하며, 저온에서도유연성을잃지않고충격에강하다. 또 PE는거의수분을통과시키지않지만탄산가스, 유기용제, 향료등의투과도는상당히크다. PE는화학적으로아주안정하며, 상온에서용해시킬수있는용제가없다. 그리고완전히무극성이기때문에접착제로서의접합, 표면의인쇄를하기는어렵다. PE뿐만아니라결정성플라스틱에대해서도마찬가지이지만, 일반적으로결정화도가크면클수 록융점, 연화점, 항복점, 강성, 내약품성, 경도등이커지는반면, 투명도가떨어지거나신축성이줄어들고사출가공이쉽다. 이와같이 PE는밀도, MI (Melt Index), 분자량분포에의해성질이크게변한다. PE는성형수축이크고반복에약하며내열성이떨어지는점등이결점이다. 2.2. PP (Polypropylene) PP는비중이작고, 경첩특성이뛰어난범용플라스틱으로 PP의성질의상당수는 PE와유사하지만, 스트레스분쇄특성, 투명성, 항장력등에있어서 PE보다우수하다. PP의특징으로는플라스틱중에서가장비중이작고반복되는휨에강한특유의경첩특성을가지며식품위생성에적합하고스트레스분쇄에우수하며성형후수려한외관표면과내스크레치성에강하다. PP의특성중에서유사한플라스틱과비교하면가장현저한것은비중, 기계적강도, 굽힘피로성, 내열성, 전기적특성, 내약품성등이다. 기계적강도는 HDPE보다항복점, 인장강도, 압축강도, 탄성율이요구되는물성보다강한소재이다. 화학적으로는황산, 질산을제외하고는안정하다. 원색은 PE와같은불투명한유백색이다. PP의최대특징은반복휨이강해서, 본체와뚜껑을하나로성형하는힌지를만들수있다. PP의결점은 PE에비해저온에서의충격에약하고자외선에약하다. 고강성, 내충격성, 투명성, 고유동성의강점을지닌 PP는자동차플라스틱소재로가장많이사용되어지며가전제품, 일회용주사기, 다양한투명용기, 위생용부직포, 포장용필름등의원료로널리사용되고있다. PP밀도, MI, 분자량분포에따라호모폴리프로필렌 (HOPELEN), 블록코폴리머 (KOPELEN), 랜덤코폴리머, 랜덤터폴리머 (RANPE- LEN) 등 PP의다양한제품을생산하고있으며, 차세대 PP 제품연구개발을국내에서도시도하고있다. KIC News, Volume 16, No. 6, 2013 13
되는큰이유다. 사용부위로는엔진룸내부품, 내외장부품, 전장부품이많다. 구체적용도로는실린더헤드커버, 엔진커버, 에어인테이크매니폴드, 인테이크에어덕트, ABS 모듈, vapour canister, FUEL 스트레이너, 연료계다층튜브, 라디에이터탱크, 냉각팬, 에어컨트롤밸브, 액셀패달, 도어미러스테이, 컨비네이션스위치, 램프리플렉터, 휠캡, 베어링테너, 시트벨트, 아우터도어핸들, 헤드레스트가이드, 공업용퍼스, coupler 등다방면에걸쳐채용되고있다. * 출처 : A&D컨설턴트, 자동차산업동향과플라스틱의신조류 Figure 2. BMW 1 series 플라스틱 219 kg 사용비율. 2.3. ENPLA 2.3.1. 폴리카보네이트 (PC) 폴리카보네이트는방향족계비정성엔프라이다. 최대의생산량을자랑하는재료임에도자동차를포함한수송용기기에서의수요비율은낮은편이다. 이는 PC의내약품성이그다지양호하지않기때문인데, 최근에는그투명성이나기계적특성 ( 내충격성 ), 치수특성, 내열성등을살린용도가증가하고있다. 사용부위로는내외장부품, 외판부품이많다. 구체적용도예로는헤드램프렌즈, 아우터도어핸들, 휠캡, 스포일러, 루프레일, 미터커버, 인스트루먼트파넬, 프론트그릴, 라디에이터그릴, 리어파넬가니시, 선바이저, 범퍼, 스위치등이다. 2.3.2. 폴리아미드 (PA): 나일론결정성엔프라로, 원료에보다많은종류가있다. 자동차분야에서는 PA6, PA66이대부분을차지한다. PA는 PC에이은생산량을가진재료로, 또한자동차분야에서의수요량이많고, 범용엔프라에서최대의사용량을보이고있다. 내열성, 내약품성, 기계적특성 ( 내충격성 ), 내마찰마모성, 내피로성에뛰어나다는점이자동차분야에서많이사용 2.3.3. 폴리아세타르 (POM) POM은지방족폴리에테르로, 결정화도가높은범용엔프라이다. POM은상온에서밸런스가잘이루어진기계적특성을가지며, 특히내마찰ㆍ마모성이매우뛰어나기때문에기어, 캠등의기능부품에많이사용되고있다. 또, 내약품성에도뛰어난점을살려자동차용도로사용되고있다. 사용부위로는엔진룸내부품, 내외장부품, 전장부품이많다. 구체적용도로는 fuel pump module, 가솔린캡, 라디에이터드렌콕, 오일탱크캡, 배출가스대책밸브, 브레이크부품, 도어락액츄에이터, 도어락사이드커버, 컨비네이션스위치케이스, 윈도레귤레이터기구부품, 선바이저부품, 이너도어핸들, 시트조절레바, 히터팬등이다. 2.3.4. 변성폴리페닐렌에텔 (m-ppe) m-ppm은비정성방향족폴리에테르의폴리페닐렌에테르와스틸렌계수지나폴리아미드, 폴리프로필렌등과의폴리마알로이이며, 스틸렌계수지와의폴리마알로이의비율이높다. m-ppe는기계적특성의균형이잘잡히고, 내열성, 치수특성, 내수성, 전기적성질이뛰어나다. 사용부위로는내외장부품, 외판부품이많다. 구체적용도로는인스트루먼트파넬, 스포일러, 미터후드, 아우터도어핸들, 사이드실프로텍터, 벤틸레이터, 휠캡, 공기청정기하우징, 프론트팬더파넬, 범 14 공업화학전망, 제 16 권제 6 호, 2013
퍼페이셔, 니켈수소전지케이스등이다. 2.3.5. 폴리부틸렌텔레프타레이트 (PBT) PBT는범용엔프라중에서는가장새로운결정성열가소성폴리에스테르이다. PBT는매우물성균형이잘잡힌엔프라로, 특히성형성, 전기특성이우수하고내열성, 내열열화성, 내약품성등도뛰어나다. 자동차용도에서는대부분이글래스섬유로강화한그레이드가사용된다. 사용부위로는엔진룸내부품, 내외장부품, 전장부품이많다. 구체적용도로는오토드라이브액츄에이터케이스, 배기가스대책밸브, 와이퍼암, 도어미러스테이, 에어플로우미터, 선루프림ㆍ프레임, 와이어하네스커넥터, 이그닛션코일커버, 에어백용통전부품, 하이트센서케이스, 아우터핸들, 전자액셀센서케이스, 모터하우징, CPU, ECU의케이스, 보조배터리용케이스등이있다. 2.3.6. GF 강화폴리에틸렌텔레프탈레이트 (GF PET) GF 강화 PET는 PBT와같은열가소성폴리에스테르이다. GF 강화 PET는 PBT보다성형성이떨어지지만내열성, 용적코스트, 치수특성, 강성, 표면광택등이뛰어나다. 사용부위로는엔진룸내부품, 내외장부품, 전장부품이많다. 구체적용도로는엔진커버, 오일필터, 기어케이스, 도어미러스테이, 와이퍼, 선루프, 대시인슐레이터, 램프리플렉터, 파워윈도레귤레이터, 스위치, 커넥터, 모터하우징, 이그닛션코일케이스등이있다. 2.4. 수퍼 ENPLA 2.4.1. 불소수지 (FR) 결정성의슈퍼엔지니어플라스틱이다. 기계적강도는반드시높은것은아니지만그유니크한성질로각종분야에있어서사용되고있다. 분자내에불소를포함한수지로, 약 10종류정도이다. 불소수지는탄소골격과불소미량의산소로된퍼 * 출처 : NETZSCH-Composites europe(2012) Figure 3. 플라스틱특성분류표. 플오로수지와불소와수소또는염소로된부분불소수지로나누어진다. 자동차분야에서의주요사용부위는바디관계, 트랜스밋션, 샷시, 전장품, 엔진관계등이다. 구체적응용예로서는산소센서ㆍ전선피복, AT 실링, 쇼크압소바용링, 악셀용푸시풀케이블, 연료배관, 리드밸브시트, 자동변속기, 도어윈도스태빌라이저, 센서케이블, 푸시풀케이블등이다. 2.4.2. 폴리페닐렌설파이드 (PPS) PPS는내열성이매우뛰어난결정성슈퍼엔지니어링플라스틱이다. 중합방법으로가교타입, 반가교타입, 직쇄타입으로나누어진다. PPS는그뛰어난내열성, 내약품성, 난연성, 치수안정성, 성형성등을살려이분야에서의채용을넓히고있다. 주요사용용도부위는전장부품, 엔진부품, 기구부품이다. 구체적응용예로는얼터네이터의브래시홀더, 전자코일보빈 / 케이스, 휴즈케이스, 각종센서부품, 각종커넥터, 각종모터부품, 연료분사에어플로우미터, 엔진마운트용올리피스, 이그닛션부품, 각종밸브부품, 워터펌프용인스프루먼트펠러, 오일필터부품, 캐브레이트부품, 램프리플렉터, AT부품등이있다. KIC News, Volume 16, No. 6, 2013 15
2.4.3. 폴리아릴레이트 (PAR) PAR은 2페놀과방향족지카르본산으로된전방향족폴리에스테르라고정의하고현재시판되고있는 PAR은비스페놀A와프탈산류의중축합계폴리머이다. PAR은전기ㆍ전자분야, 자동차분야를중심으로범용엔지니어플라스틱으로는대응하기어려운성능이요구되는분야에서용도를전개하고있다. 자동차분야에서는내열성, 투명성, 내후성, 기계적강도, 스프링특성등을살려램프주변의기능부품을중심으로채용되고있다. 구체적인응용예로는패트라이트리플렉터등각종리플렉터, 턴램프의암바캡 / 클리어캡, 보색캡, 룸램프렌즈, 컴베네이션스위치의캠등이다. 2.4.4. 액정폴리마 (LCP) LCP는용액상태에서액정성을나타내는라이트로픽액정폴리마와용융상태에서액정성을나타내는서모트로픽액정폴리마로분류된다. 사출성형에사용되는것은후자이다. LCP의용도의대부분이전기ㆍ전자분야이다. 특히용융핸더에접촉하는표면실장관련부품에많이사용되며, 급속하게신장하고있다. 자동차분야로의응용사례는아직많지는않지만, 기계적강도, 고강성, 내약품성, 내열열화성, 치수안정성, 저선팽창률을살려, 크루즈컨트롤센서부품, 연료계통의부품 ( 퓨엘펌프ㆍ임페라 ), 인히비터스위치부품, 각종센서등에사용되고있다. 2.4.5. 폴리설폰계수지 (PSU) PSU는술포닐기 (SO 2) 를포함한비정성폴리마로지크롤로지페닐슬포닐과비스페놀 A의공중합체이다. PSU는의료분야, 전기ㆍ전자분야, 식품산업분야, 배관분야등을중심으로시장전개되고있다. 자동차분야에서의사용예는비교적적지만, 내열성, 내열수성, 유전특성, 치수정도등을살려, 오토휴즈, 브레이드휴즈, 이그닛션부품, 배터리캡, 센서등에사용되고있다. 2.4.6. 폴리에테르설폰 (PES) PES는술포닐기 (SO 2) 를포함한비정성폴리마로, 지크로로지페닐술포닐을주원료로해서중축합한호모폴리마이다. PES는성형재료에서는각종전자부품분야, 전기기기분야, OAㆍAV 기기부품, 배관분야, 식품산업분야, 자동차ㆍ기계분야등으로전개하고있다. 다른용도로는에폭시계복합재의인성부여재로유용하며탄소섬유복합재는항공기용구조재로수요가늘고있다. 자동차분야에서는 PES의고강성, 치수정도, 내클립성, 내열성등을살려, 기어박스의베어링리테이너, 브레이크사프트용부시, 슬러스트워셔, 캐브레이터용코일보빈, 램프리플렉터등에사용되고있다. 2.4.7. 폴리에테르에테르케톤 (PEEK) PEEK는카르보니르기와에테르기가연결된결정성슈퍼엔지니어링플라스틱으로, 지하로게노벤조페논과하이드로키논과의중축합계폴리마이다. PEEK는자동차분야, 반도체, 액정 FPD( 플랙파넬디스플레이 ) 의제조프로세스용도 ( 클린분야 ), 전기ㆍ전자분야, 의료분야, 석유ㆍ천연가스공급시스템, 원자력발전용도, 일반공업용도로넓은용도분야에서사용되고있다. 뛰어난내열안정성, 내약품성, 강도, 내피로특성, 내열수성, 마찰마모특성등을살려각종자동차부품에사용되고있다. 구체적인응용사례로는엔진부품 ( 오일펌프ㆍ로터 ), 캠사프트베어링, 워셔, 터보차지임페라, 트랜스밋션부품 ( 실링, 플러스트워셔, 체그볼등 ), 스티어링컬럼어저스트, 볼조인트등, 기타 ( 램프소켓, 연료라이너, 컴프레서실, 진공펌프부품, 브레이크부품, 디스트리뷰터기어 ), O2센서, 도어모듈부품등을들수있다. 2.4.8. 폴리아미드이미드 (PAI) PAI는비정성의슈퍼엔지니어링플라스틱으로, 폴리이미드의성형성을개량하기위해분자내에아미드기를도입, 이미드기와아미드기를서 16 공업화학전망, 제 16 권제 6 호, 2013
로공중합시킨것으로, 방향족트리칼본산과방향족지아민으로제조된다. PAI는산업기계부품, 전기ㆍ전자분야, OA기기분야, 자동차분야, 항공우주분야등, 선단산업분야에시장전개가이루어지고있다. 자동차분야에서는그뛰어난내열성, 내마찰ㆍ마모성, 내약품성등을살려슬러스트워셔, 실링, 기어, 베어링, 엔진부품 ( 피스톤, 피스톤링, 밸브시스템등 ), 트랜스밋션부품 ( 스프루변, 폴역지변등 ), 라카암등에사용되고있다. * 출처 : REINFORCED plastics, January 2008 Figure 4. GMT. 2.4.9. 폴리에테르이미드 (PEI) PEI는비정성슈퍼엔지니어링플라스틱으로, 뛰어난내열성과강도를가진이미드결합과양호한가공성을가진에테르결합의조합이기때문에, 고기능이면서뛰어난가공성을나타낸다. PEI는전기ㆍ전자분야를주체로 OA기기분야, 자동차분야, 항공기분야, 기타산업부품분야등에시장전개가이루어지고있다. 자동차분야에서는고강성, 고인성, 내후성, 스냅피트성등의특징을살려터보차져용베어링테너, 스피드센서사프트, 기화기펌프레바, 에어컨부착너트, 커넥터등에사용되고있다. 2.4.10. 열가소성폴리이미드 (TPI) 열경화성폴리이미드본래의뛰어난성능 ( 내열성, 고강도등 ) 을헤치지않으면서, 가공성이뛰어난폴리이미드로개발된슈퍼엔지니어링플라스틱의전방향족열가소성폴리이미드이다. TPI는전기ㆍ전자분야, 항공기, 자동차, OA기기분야, 각종산업분야에서시장개발이진행되고있다. 자동차분야에서는三井화학의 TPI AURUM 은내열성, 내마찰ㆍ마모성, 강도, 강성이뛰어난점을살려, 슬러스트워셔, 실링, 부시, 오토텐셔너 ( 엔진부품 ), 피스톤링등에사용되고있다. 2.5. GMT GMT(Glass Mat Thermoplastic) 는 1960년대말미국의 Azdal에서개발되어졌다. GMT는기존의자동차부품에그우수한강성을이용하여스틸소재보다경량화소재로사용되어있으며압축성형공정의쉬운취급형상의제품에사용되고, 우수한충돌성능과고에너지흡수능력으로프론트엔드모듈, 도어모듈, 범퍼빔, 스페어휠팬등에사용되어지며자동차하부언더커버에도사용되어진다. 2.6. LFT(Long Fiber Thermoplastic) 필렛 ( 사출원재료 ) 으로만들어진 LFT-G는기존파우더형식의무기첨가제보다물성이강하여많은부분에적용되어지고있다. 도아인너모듈의경우스틸강판을프레스성형하여사용하였으나 LFT 사출소재를이용하여플라스틱으로개발적용되었다. LFT는압출기에 Glass 섬유를같이수지와함침시켜나온상태를사용하여장섬유를보유하면서도복잡한성형을요하는부품에사용되어진다. 원재료상태의 LFT는 Glass 섬유길이를길게유지하고있지만사출성형기에서성형공정을거칠때섬유의파단으로원재료보다는현저히짧은섬유길이를유지해압축성형품에비하여충격강도는떨어진다. 2.7. LFT-D(Long Fiber Thermoplastic- Direction) 용융된수지에섬유를혼입하는것으로지난몇년동안, LFT-D 성형공법이증가되었다. KIC News, Volume 16, No. 6, 2013 17
* 출처 : REINFORCED plastics, January 2008 Figure 5. 섬유강화열가소성수지의제조공정의분류. LFT-G와같은원재료의반제품단계를제거하고바로성형하는방법으로플라스틱수지에섬유와첨가제를직접혼합하여생산하는방법이다. 이는 Dieffenbacher GmbH에의해 LFT-D 기술과 ILC (In Line Compounding) 기술개발로이어져재료의유연성을증가한성형공법을개발하였다. * 출처 : DIEFFENBACHER Catalog Figure 6. 플라스틱재료의특성. 2.8. Reinforcement 강화플라스틱최근에복합소재를이용한플라스틱제품들이개발되어지고있으며 2010년 K Show에서소개된 Glass Fabric에 Thermoplastic을함침하며만든 Thermoplastic Prepreg를인서트사출한제품이소개되어큰이슈를일으켰다. 이에해외는물론국내에서도소개된기술을이용하여스틸소재를복합소재로개발하는연구를진행하고있으며 Thermoplastic Prepreg 원소재개발을이루었다. 자동차에적용가능한부품은프론트엔드모듈, 범퍼백빔, 도아임펙드빔, 스트링휠커버, 시트프레임등으로개발되어지고있다. 기존의 GMT, LFT에비하여물성이 3 4배이상의인장강도를나타내고있어자동차부품의경량화에현저한역할을할것이다. 3. 맺음말의시장은소재의다양한생산기술로자동차의다양한부품에경량화가가능 Figure 7. TEPEX make Bond Laminates. 하고제품가격을낮출수있으며, 자동차부품산업은최대규모의산업으로연평균 17% 가량성장하고있으며지속적으로성장할것이다. 점점더커지는시장의수요에맞추기위한 5가지의필요사항이다. 사용비중확대 - 자동차의차체경량화, 연비향상, 친환경차보급증가 경량화속도증대 - 자동차의경량화와성능개선 소재의모듈화 - 자동차용부품의모듈화를통한원가절감및품질향상 수퍼엔지니어링플라스틱수요의점진적확대 - 세계 PPS 시장규모의급속성장 18 공업화학전망, 제 16 권제 6 호, 2013
고유가및환경규제에따른차량경량화이슈부각 - 연비및배기가스규제에대응하기위한경량화또, 세계자동차생산 Big 3의 2012년한해연구개발비는 140억달러에달하며이중 80% 는미국내에서지출되었다. Michigan은전세계자동차산업연구개발센터허브로서의위상을유지하고있는데글로벌 10대자동차메이커중 9개업체가 Michigan에자동차연구개발센터를보유하고있으며 GM은전세계모든산업에걸쳐가장많은연구개발비를지출하고있다. 자동차시장에서영업중인해외자동차메이커들도각자연구개발센터를운영하고있는데이들의주요목적은자동차소비자들의수요와기호에적합한자동차를생산하기위한것으로판단되어지며글로벌자동차메이커들은자동차연비향상이나안전성강화뿐만아니라편의성증진, 환경보호강화, 생산비용절감, 신재생에너지자원을위한엔진개발등에도연구개발역량을집중하고있다. 현대차는지난 2007년제네바모터쇼에서유리와판넬을고분자복합재로만들어경량화를성공한플라스틱자동차 카르막 을공개하였으며, 폭스바겐은 2011년카타르모터쇼에서탄소섬유를사용한무게 795 kg의플라스틱자동차 KL1 을공개하였다. 최근일본자동차업체는바이오플라스틱의개발적용이확대되고있으며생분해성바이오플라스틱을사용한자동차는미래의탈것에요구될가장중요한기준중하나인 친환경성 을어떤소재보다만족시키는소재이다. 또한, 국내에자동차회사와수많은부품공급업체에서도많은연구개발을정부지원을받아수행하고있으며많은성과를내고있으나더많은기업들이참여로인한연구개발과더많은정부지원으로신기술개발에매진해야할것이며선진기술도입보다는원천기술개발에부단한노력을해야앞으로의글로벌경쟁력에서뒤처지지않을것이다. 참고문헌 1. 중소기업청중소기업기술로드맵 - 유무기소재 (2013). 2. LANXESS Teaser presentation, Innovation and technologies for the automotive industry (2013). 3. United States International Trade Commission, Passenger Vehicles, Industry & Trade Summary (2013). 4. OCV (Owens corning) Composite Presentation (2012). 5. Dr.-Ing. Frank Henning, Long Fibre Thermoplastics for Automotive Applications, Dieffenbacher GmbH + Co. KG, Fraunhofer Institut Chemische Technologie, Fraunhofer (2004). 6. Prof. Dr.-Ing. Michael Schemme, LFT - development status and perspective, University of Applied Sciences, Hochschul, REINFOR- CED plastics (2008). 7. REINFORCED plastics, January (2008). 8. DIEFFENBACHER Catalog, Hydraulic press systems and direct process. 9. REINFORCED plastics, Direct in-line compounding the Pushtrusion process (2006). 10. BOND Laminates Catalog. 11. Krauss Maffei, Fibrfoam Presentation (2011). 12. NETZSCH, Thermal properties of polymer, Composites europe (2012). 13. LOTTE CHEMICAL, Web site, 제품가이드. 14. KASTI, 미리안, 글로벌동향브리핑, 해외과학기술동향, EV, HV 등시장조사 (2012). 15. 데이코D&S, 부품시장동향및전망 (2007). 16. 산업기술자원부, 부품의기술개발동향 (1992). 17. 윤경환, 한국자동차공학회, 자동차부품에사용되는플라스틱재료 (2006). KIC News, Volume 16, No. 6, 2013 19
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