<사진. Graphene car components
출처. KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』>

에너지 효율성을 향상시키는 그라핀 자동차 부품

그라핀으로 제작된 자동차 부품은 이산화탄소 배출을 줄이고 자동차를 더 안전하게 만들 수 있다. 이것은 그라핀을 이용하여 더 경량이며 강건하고 에너지 효율적인 자동차를 개발하기 위해, 유럽연합의 파트너와 진행하는 프로젝트를 이끌고 있는 선더랜드 대학교(Sunderland University) 아메드 엘마라크비(Ahmed Elmarakbi) 교수의 주장이다.

이 대학교 컴퓨팅, 엔지니어링 및 기술학과(Department of Computing, Engineering and Technology) 교수인 엘마라크비(Ahmed Elmarakbi) 교수는 [The Engineer]에, [iGCAuto] 프로젝트가 그라핀으로 성능이 향상된 폴리머를 사용하여 새로운 형태의 합성물질 생산을 통해 이것이 가능할 것이라고 밝혔다.

그는 "이 아이디어는 탄소섬유나 유리섬유로 구성된 합성물질을 있는 그대로 유지하는 것이다. 우리는 폴리머 내부에 일정한 방법으로 그라핀을 임베딩시킴으로써 폴리머 특성을 향상시킬 것이다. 폴리머는 더 강력해지고 경량으로 될 것"이라고 말했다.

자동차 산업계는 자동차 전체 무게와 운행에 필요한 연료의 양 절감이 가능한 첨단의 합성물질로 제작된 구성품이 상당히 많이 필요하다고 인식하고 있다.

그런데, 이러한 무게의 경량화는 보통 자동차와 탑승자의 안전과 상충된다고 그는 말했다. "자동차의 경량화와 안전 표준 간의 트레이드-오프 때문에, 경량화를 위한 새로운 방향은 충돌 효과를 최소화하고 충돌안전성을 향상시키는 방식으로 되어야 한다. 우리가 개발할 물질은 강도의 개선, 치수적 안정성, 우수한 내구성 그리고 에너지 흡수 능력의 개선과 같은 효과를 제공하면서도 초경량을 유지하게 될 것"이라고 그는 말했다.

안전을 최우선으로, 자동차 제작회사는 2012년/2015년까지 킬로미터당 130그램 그리고 2020년까지는 95그램까지 이산화탄소 배출량을 감소시켜야 하는 등의 유럽연합 배출가스 목표 달성을 위한 자동차 생산 측면에서 도전에 직면해 있다.

엘마라크비(Ahmed Elmarakbi) 교수에 의하면, 자동차 산업계에서 경량화는 중량이 10% 줆에 따라 연비는 5~7% 정도 향상되는 것을 의미한다. "예를 들면, 만약 우리가 장기적으로 첫 번째 모델에서는 아니지만 중량 감소를 5% 이룰 수 있다면, 이것은 연료 소비량 0.0035리터/킬로미터의 감소를 의미한다. 자동차의 수명을 150,000km라고 가정하면, 이것은 500리터 정도의 연료절감을 의미하며 자동차 전체 수명에 걸쳐 차량당 이산화탄소 배출량 감소가 1.2톤에 이르는 것"이라고 그는 말했다.

그는 2025년경에는 60백만 대의 자동차가 전 세계적으로 생산될 것이며 만약 이러한 자동차에 경량화가 10%만 실현되어도 7.2백만 톤의 이산화탄소 배출 감소를 이루게 될 것이라고 덧붙였다. "우리는 자동차 개별 구성품의 무게 감소를 구성품의 성격에 따라 약 30~50% 정도 이루는 것을 목표로 하고 있다. 이 프로젝트의 미래는 거의 모든 자동차의 구성품과 구조체에 새로운 합성물질을 사용하여, 전체 자동차 무게의 30~50% 정도 감소시키는 것"이라고 그는 설명했다.

엘마라크비(Ahmed Elmarakbi) 교수에 의하면, 이것은 매우 낙관적인 목표이지만 프로젝트 범위 내에서 이루어 질 수 있으며, 이 프로젝트에는 몇 가지 분야에서 새로운 물질 적용을 단순화시켜 사용할 수 있는 새로운 합성 및 모델링 기술이 포함되어 있다. "그라핀은 우수한 특성이 있으며 낮은 용량으로도 특성의 엄청난 개선이 가능하지만, 합성물질에 기반을 둔 그라핀 모델링 기술은 여전히 매우 초기 단계"라고 그는 말했다.

이 18개월 기간의 [iGCAuto] 프로젝트는 올해 10월에 시작될 예정이다. 파트너로는 이탈리아 피아트사(Centro Ricerche FIAT), 독일 프라운호퍼 연구소 ICT, 스페인 인터퀴미카(Interquimica)사, 이탈리아 나네사(Nanesa S.r.l.)사 그리고 이탈리아 델타-테크(Delta-Tech S.p.A)사가 포함된다.

■ KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』 http://mirian.kisti.re.kr