총 6개의 나노 소재 기술 소개…미래 모빌리티에 적극 활용
현대차그룹 '나노 기술 미래 모빌리티 열쇠'
[더팩트｜박지성 기자] 현대자동차그룹이 흠집도 스스로 복구하는 고분자 코팅 기술 등 다양한 나노 기술을 공개했다. 현대차그룹은 나노 기술을 통해 미래 모빌리티에 적극 적용해 나가고 차별성을 가진 경쟁력을 만들어 나갈 것이라고 밝혔다.
20일 현대차그룹은 서울 중구 명동 커뮤니티하우스 마실에서 '나노 테크데이 2023'을 개최했다. 나노 기술이란 작은 크기 단위에서 물질을 합성하고 배열을 제어해 새로운 특성을 가진 소재를 만드는 것을 뜻한다. 1나노미터는 10억분의 1미터로, 머리카락 굵기의 10만분의 1에 해당된다.
행사에서 현대차그룹은 각기 다른 목적과 활용도를 가진 총 6개의 나노 소재 기술을 소개하고 별도의 전시 공간을 마련해 직접 체험해 볼 수 있도록 했다.
전시 공간에는 경험해보지 못한 기술들이 맞이하고 있었다. △스크레치 등을 자가 치유하는 '셀프힐링' △나노 캡슐로 부품 마모를 줄이는 '오일 캡슐 고분자 코팅' △자동차와 건물 등 투명 성능 요구되는 모든 창에 적용 가능한 '투명 태양전지' △모빌리티 일체형 '탠덤 태양전지' △압력만으로 사용자의 생체신호를 파악하는 '압력 감응형 소재' △차량 내부의 온도 상승을 저감하는 '투명 복사 냉각 필름' 등이 전시됐다.
먼저 셀프힐링 기술은 마치 사람의 '피부 재생'처럼 보였다. 차량의 외관이나 부품에 손상이 났을 때 스스로 손상 부위를 치유하는 기술로, 상온에서 별도의 열원이나 회복을 위한 촉진제 없이도 두 시간여 만에 회복이 가능하고 반영구 치유가 가능하다. 이 기술은 셀프 힐링 소재가 코팅된 부품에 상처가 나면 분열된 고분자가 화학적 반응에 의해 맞닿아 있던 원래 상태로 돌아가려는 성질을 활용한 것이다.
오일 캡슐 고분자 코팅 기술은 부품에 낮은 마찰과 내마모성을 부여해 제품의 부가가치를 향상시킨다. 나노 캡슐이 포함된 고분자 코팅을 부품 표면에 도포하면 마찰 발생 시 코팅층의 오일 캡슐이 터지고 그 안에 들어있던 윤활유가 흘러나와 윤활막을 형성하는 원리다. 오일 캡슐은 액체와 고체 윤활제의 장점을 모두 갖췄으며 비용도 고체 윤활제보다 저렴하다.
투명 태양전지는 우수한 전기적, 광학적 특성을 지닌 페로브스카이트 소재를 이용한 태양전지 기술이다. 페로브스카이트는 빛을 전기로 바꾸는 광전효율이 높아 태양전지로 제작했을 때 발전효율이 실리콘 태양전지 대비 30% 이상 높다.
페로브스카이트의 특징은 불투명하다는 것이다. 그러나 현대차그룹은 투과성을 극대화하기 위한 연구를 지속 해왔으며 그 결과 광흡수층 두께 조절을 통해 태양광 발전과 물리적인 투명 상태를 구현해냈다.
현대차그룹은 실리콘 태양전지 위에 차세대 태양광 소재인 페로브스카이트를 접합해 만든 '탠덤 태양전지'에 주목하고 있다. 두 개의 태양전지를 적층해 서로 다른 영역대의 태양광을 상호 보완적으로 흡수해 35% 이상의 에너지 효율 달성이 가능한 기술이다. 현대차그룹은 울산과학기술원(UNIST)과 공동연구실을 출범하고 고효율의 탠덤 태양전지를 개발 중이다. 자체 시험 평가에서 30% 이상에 달하는 에너지 효율을 기록했다.
태양전지를 통해 현대차그룹은는 친환경차의 후드, 루프, 도어 등 태양광을 직접 많이 받는 부위에 적용해 일상 주행이 가능한 전력을 생산할 수 있을 것으로 예상하고 있다. 현재 일 평균 태양광 발전만으로(국내 평균 일조량 4시간 기준) 20km 이상의 추가 주행거리를 확보하는 것을 목표로 하고 있다.
압력 감응형 소재는 별도의 센서 없이 소재에 가해지는 압력을 전기 신호 형태로 변환하는 기술로, 차량의 발열시트 폼 내부에 적용돼 탑승자의 체형 부위만 정확하게 발열시켜 준다. 필요하지 않는 부위의 발열을 억제함으로써 소비전력 절감을 돕고, 전동화 차량의 경우에는 추가 주행거리 확보가 가능해진다.
소재 개발에는 탄소나노튜브(CNT)가 활용됐다. 탄소나노튜브는 수 나노에서 수십 나노미터 지름을 가진 탄소 집합체로, 튜브 모양의 구조를 갖추고 있어 가볍고 튼튼하며 전기전도도 및 열전도도가 뛰어나다는 특징이 있다.
투명 복사 냉각 필름은 차량의 유리에 부착돼 더운 날씨에도 별도의 에너지 소비 없이 차량 내부의 온도 상승을 낮추는 친환경 기술이다. 다층 필름 구조로 이뤄진 이 소재는 외부로부터 들어오는 자외선, 가시광선, 근적외선과 같은 열을 차단하고 복사 냉각을 위해 원적외선대의 열을 방사한다.
현대차그룹이 실제 차량에 적용해 자체 시험한 결과에 따르면 복사냉각 필름을 부착한 차량은 기존 틴팅 필름 적용 차량보다 최대 7℃가량 실내 온도가 낮아지는 효과를 볼 수 있었다. 여름철 차량 탑승 직후 에어컨 사용량을 크게 줄일 수 있게 됨으로써 차량 운행주기 탄소배출량은 약 0.3~0.8% 저감될 것으로 예상된다.
홍승현 현대차그룹 기초소재연구센터장 상무는 "오늘 공개된 나노 기반 기술들은 소재 전문가들이 노력을 기울인 결과"라며 "나노 소재 기술은 모빌리티 산업 변화를 선도할 중요한 열쇠가 될 것"이라고 말했다.
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