차 무게10㎏↓ 이산화탄소4.5%↓
환경규제로 경량화 소재 급부상
시장규모 2027년 1600억달러 예상
양사가 추진하는 철강+플라스틱
접합기술 개발이 소재 완성 관건
여기에 최근 세계 각국의 배출가스 규제 강화 등 환경규제로 차량 경량화는 이제 선택이 아닌 필수로 부상하고 있다. 경쟁상대인 철강 대표주자인 포스코와 화학 대표주자 SK종합화학이 8일 차량용 경량화 복합소재 개발을 위해 손을 잡은 이유는 각자의 약점인 경량화 한계와 가격 경쟁력 문제를 서로 보완해 줄 수 있어서인 것으로 풀이된다.
SK종합화학 관계자는 "전반적인 기술개선 작업이 계속 진행 중이며, 국내와 중국 주요 완성차 업체들은 예전부터 조금씩 거래를 늘리는 중"이라며 "최근 북미·유럽으로 공급처를 확대하고 있다"고 말했다.
이어 "자동차용 PP(폴리프로필렌) 생산량도 공정 효율화 등으로 기존보다 약 10% 늘렸고, 판매물량도 이에 맞춰 점진적으로 늘어나는 중"이라고 덧붙였다.
◇친환경 규제에 경량화 소재 급부상…연 7% 이상 성장 예상
두 회사가 공동 연구개발하기로 한 철강·플라스틱 복합소재는 금속의 물성을 유지하면서도 가벼운 플라스틱을 접목해 '가벼우면서도 강한' 소재를 만드는 것이다. 업계에 따르면 일반적으로 자동차 무게 10㎏을 줄이면 연비는 2.8% 향상, 이산화탄소 4.5% 감소, 질소산화물 8.8% 감소 등을 기대할 수 있다.
이 때문에 약 5~6년 전 국내 화학업계에서도 경량화 소재 개발 열풍이 불었다. 당시 나왔던 대안 중 하나는 CFRP(탄소섬유 복합재)인데 무게는 철의 4분의 1에 불과하면서도 강도는 철의 5배 이상인 초고강도 섬유다. 하지만 가격 경쟁력 확보가 쉽지 않아 아직까지 철을 대체하기는 쉽지 않다.
그러나 세계 각국의 연비규제 강화와 친환경차 시대의 개막 등으로 이 시장 역시 전기차용 배터리처럼 예상보다 빨리 열릴 수 있다는 분석도 일부에서 나오고 있다.
예를 들어 프랑스 정부는 2020년 3월부터 국제표준 자동차 연비측정 시스템(WLTP)을 도입해 이전보다 엄격한 측정테스트로 배출가스를 측정했고 이산화탄소 배출량에 따라 탄소세를 부과하고 있다. 2022년에는 자동차의 무게에 따라 탄소세를 부과하는 방안도 발표했다.
미국 역시 바이든 정부 출범 이후 탄소세 도입을 검토하는 등 친환경 정책에 속도를 내는 중이고, 최근 2100조원 규모의 경기부양책이 국회를 통과함에 따라 친환경 규제를 활용한 자국 일자리 창출 움직임이 본격화 될 것으로 보인다.
업계에 따르면 세계 자동차용 경량화 소재 시장은 2019년 890억 달러 수준에서 2027년 1600억 달러로 연 평균 7% 이상 성장세를 보일 전망이다. 이는 바이든 정부 출범 전 집계인 만큼, 전기차용 배터리 만큼이나 빠른 성장세를 보일 가능성도 ◇가격·성능 등 금속·플라스틱 복합재 유력 대안…접합기술 개발 관건=있다.
사실 이 같은 한계를 극복하기 위한 다양한 연구개발은 1990년대부터 있어 왔다. 예를 들어 알루미늄이나 마그네슘, 티타늄과 같은 금속을 쓸 경우 강철보다 가벼우면서 더 강하지만 공정이 복잡하고 비용이 많이 든다. 탄소섬유를 금속이나 플라스틱에 첨가하는 방법도 비용 문제를 해결하기 쉽지 않다.
대신 금속에 엔지니어링 플라스틱을 붙이면 가격 접근성을 한층 높일 수 있다. 폴리에스터(PBT), 나일론(PA), 폴리페닐렌 설파이드(PPS) 등이 주요 대안으로 꼽힌다.
다만 서로 물성이 다른 금속과 플라스틱을 어떻게 붙일 수 있을지가 업계의 오래 된 숙제다. 양 사가 금속 표면에 형성되는 미세한 구멍으로 플라스틱이 흡수되도록 하거나 또는 금속 표면에 형성되는 코팅막과의 화학적 반응으로 접합력을 강화하는 방식 등이 주요 대안으로 꼽힌다.
박정일기자 comja77@dt.co.kr
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