최근 정부의 규제로 인해 자동차 제조사들은 엄격한 CO2 배출 규제에 나서고 있다. 이에 자동차 OEM 업체들은 연료소비를 줄이기 위한 방안으로, 하이브리드와 내연기관의 효율성을 개선하는 타이밍 드라이브 시스템 개발에 박차를 가하는 중이다.
주요 타이밍 드라이브 시스템의 구성 부품을 생산하는 데 있어 중요한 것은 마모 및 마찰이다. 이는 조기 부품 고장을 유발하는 요소이므로, 우수한 내마모성을 가진 재료로 만들어야 하며 타이밍 체인 가이드는 연비 절감을 위해 저마찰을 필요로 한다. 이외에도 서포트 암은 고속에서도 체인이 제 자리를 유지하기 위해 높은 강성과 내피로도를 제공할 수 있어야 한다.
이를 해결하는 일반적인 방법은 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE - 테트라플루오로에틸렌의 합성 플루오로 폴리머)을 사용하는 것이다. 폴리머의 미세파우더로 첨가 될 때 재료의 마찰 및 마모 특성을 크게 향상시킬 수 있다. 하지만 이는 PTFE 제조 공정 중 PFOA (perfluorooctanoic acid)를 생산한다는 문제를 지닌다.
PFOA는 생체 저항성이 뛰어나 식수를 쉽게 오염시키고 야생 어류에 축적 될 수 있다. 이는 고스란히 식수를 마시고, 어류를 섭취하는 사람에게 악영향을 끼치게 된다. 이에 여러 국가의 규제 기관은 오는 2022년까지 PFOA가 포함된 물질을 완전히 금지할 것으로 예상된다.
이 가운데 DSM의 대표 제품인 폴리아미드46인 Stanyl은 자동차내연기관의 중요한 구성 요소 중 하나인 타이밍 드라이브 시스템의 탁월한 내마모성과 경량화를 가진 재료 솔루션을 제공한다. 또 환경과 건강에 악영향을 주는 PFOA가 함유돼 있지 않으며, 기존에 사용된 폴리아미드66 (PA66)에 비해 체인 가이드에서 10~20% 낮은 마찰 계수를 달성해 제조업체가 킬로미터 당 최대 1g까지 CO2 배출을 줄일 수 있게 된다.
특히 Stanyl PA46 기반의 지지대는 고온 엔진에서 우수한 강성과 피로 저항성을 제공할뿐만 아니라 최종 부품이 기계적 강도를 손상시키지 않고 더 가벼워질 수 있기 때문에 상당한 재료 비용 절감 효과를 제공한다. 이 덕분에 현재 전 세계 자동차 회사 50%의 타이밍 드라이브 시스템에 쓰이고 있는 중이다.
DSM엔지니어링플라스틱 관계자는 "당사는 보다 지속 가능한 미래를 지원하기 위해 오는 2030년까지 전체 엔지니어링 플라스틱 포트폴리오의 바이오 기반 대안을 개발하고 있다. 새로운 Bio-mass 기반 균형 솔루션 Stanyl HGR3-W는 연료 절약 수준을 한 단계 높였다"면서 "또한 전 세계 시설에서 재생 가능 에너지원을 활용하여 보다 친환경적인 오퍼레이션을 만들고 있는 중"이라고 밝혔다.
이어 "당사는 자동차 OEM 및 Tier 1 공급 업체와 긴밀히 협력하여 재료 솔루션을 발전시키고 급변하는 시장 동향과 산업 규정에 대응하고자 한다"면서 "이를 통해 고객사는 OEM의 기대를 뛰어 넘는 제품을 제조하고 지구를 위한 건강한 미래를 지원할 수 있을 것"이라고 덧붙였다.
고승민기자 ksm@dt.co.kr
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