친절한 솔루션
옥수수로 자동차용 친환경 소재를 만든다고?
친환경에 대한 소비자의 인식과 사회적 기준이 높아지면서 자동차 인테리어 부품을 중심으로 옥수수 등에서 추출한 원료를 기반으로 한 바이오 플라스틱이 주목받고 있다. 바이오 플라스틱이 운전자 안전과 직결되는 자동차 부품에 널리 사용되기 위해서는 품질과 내구성 측면에서 뛰어난 제품개발이 이뤄져야 하며, 이를 위한 신뢰성 평가가 필수적이다.
자동차 부품 시장에 부는 친환경 소재 바람
최근 자동차의 환경규제는 주행과정에서 발생하는 유해 배기가스와 온실가스 감축을 위한 규제에서 탄소중립을 위한 자동차의 생애주기 전체에서 발생하는 이산화탄소량을 단속하는 방향으로 전개되고 있다. 이에 따라 전기차나 수소차 등 차량을 구동하는 방식을 통한 무공해 자동차의 개발 외에도 자동차의 원료 및 가공·제조·수송·유통·폐기에서 소모되고 발생하는 환경오염을 정량화하여 평가하는 전과정평가(LCA, Life Cycle Assessment)를 통해 탄소배출량 저감과 개선을 위한 연구가 활발히 진행되고 있다.
자동차의 탄소저감에 가장 큰 역할을 하는 것은 단연 친환경 소재다. 대기 중의 이산화탄소를 광합성을 통해 고정한 천연원료로 생산된 친환경 소재는 폐기 후 분해 시 지구의 이산화탄소 총량을 증가시키지 않는 측면에서 탄소중립이 가능하다. 이는 직간접적으로 발생하는 온실가스의 총량을 측정하는 탄소발자국과 유럽연합(EU)에서 추진하는 탄소국경세 등 다양한 환경규제에 대한 부담을 감소시킬 것으로 전망된다.
현재 자동차에 적용되고 있는 친환경 소재는 차량 내·외부에 사용되는 바이오 페인트, 비건 가죽과 친환경 원단을 이용한 차량용 시트, 바이오 플라스틱 복합재를 적용한 자동차 내장부품 등이 있다. 우리나라에서는 현대의 아이오닉5, 쏘나타, 제네시스와 기아의 EV6 등에 적용하고 있으며, BMW, 벤틀리, 벤츠, 볼보 등의 수입차 브랜드에서도 다양한 친환경 부품을 사용하고 있다. 하지만 자동차 탑승자의 안전에 직결되는 차량 부품의 경우 높은 강성과 내열성이 요구되기 때문에 친환경 소재 적용에 아직은 어려운 실정이다. 이에 최근 국내·외 자동차 메이커에서 부품용 고강도, 고내열성 바이오 플라스틱의 적극적인 개발을 추진 중이다.
옥수수 기반의 자동차용 바이오 플라스틱 개발
범용 플라스틱보다 고강도, 고내열성의 물성을 나타내어 구조 및 기계 부품에 적합한 플라스틱을 ‘엔지니어링 플라스틱’이라고 한다. 자동차에 사용되는 엔지니어링 플라스틱은 금속 소재가 대부분 차지하던 부품을 대체할 뿐만 아니라 최대 50%까지 차량의 경량화가 가능하다. 이를 통해 연비 저감의 효과까지 실현할 수 있다. 자동차용 엔지니어링 플라스틱은 2028년까지 연평균 36% 성장할 것으로 전망되며, 이를 바이오 플라스틱으로 개발할 경우 경량화 효과뿐만 아니라 탄소중립 측면에서 친환경적인 연구가 될 것으로 기대된다.
국내 업체에서 개발한 대표적인 바이오 소재는 옥수수 유래 개발품이다. 현재 전 세계 옥수수 생산량은 연간 약 11억 톤으로 다방면에서 사용된다. 바이오 소재의 경우 옥수수 전분으로 자일리톨과 올리고당 등을 생산하고 남은 찌꺼기를 화학적으로 가공한 물질이다. 옥수수 기반의 바이오 소재는 플라스틱, 코팅제, 접착제, 페인트의 생산이 가능하며, 이 소재를 이용한 바이오 플라스틱은 내구성, 내열성, 투과성이 우수하여 전자제품의 외장재와 자동차의 부품, 식품 용기 등에 사용이 가능하다.
이에 따라 옥수수 기반 바이오 플라스틱을 자동차용 엔지니어링 플라스틱으로 적용하기 위한 연구개발도 활발히 진행되고 있다. 또한 바이오 접착제의 경우, 자동차의 경량화를 위한 다양한 소재의 추세에 따라 기존 철강 소재의 용접공정을 대체한 구조용 접착제로써 바이오 엔지니어링 플라스틱과 친환경 자동차 개발에 시너지 효과를 나타낼 것으로 기대된다.
친환경 소재 개발 위한 제품검증으로 ESG 경영 실현
자동차 적용을 위한 친환경 제품에 관한 국내 연구는 삼양사, LG화학, 한화솔루션, GS칼텍스, CJ제일제당 등의 기업에서 활발히 진행하고 있다. KCL은 삼양사와 함께 산업부 소재부품기술개발사업 ‘바이오매스 함량 50% 이상의 바이오 점착접착 소재’와 ‘바이오매스 기반 생분해성 폴리카보네이트(PC) 및 부품 개발’에 참여하고 있다. 현재 개발 중인 자동차용 바이오 접착제, 바이오 엔지니어링 폴리카보네이트 제품의 분해 환경에 따른 친환경 인증과 물성평가 및 신뢰성평가를 통한 제품 적용성 검증에 주력하고 있다. 이러한 친환경 소재 개발 및 평가활용 촉진을 통해 우리나라 산업 생태계의 ESG 경영 실현을 위한 다양한 노력을 지속해나가고 있다.
문의 | KCL 고분자소재센터 032-460-5170