동그라미의 과학, 타이어 기술의 진화: 수레바퀴에서 최첨단 기술의 집합체로

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안전한 타이어를 만드는 타이어 보강재

 

 

타이어는 자동차와 노면 사이에서 한정된 접촉면을 가져 차의 무게를 지탱하고 노면의 충격과 진동을 흡수하는 역할을 합니다. 타이어의 구조를 살펴보면 크게 트레드(Tread), 카커스(Carcass), 비드(Bead)로 구성돼 있죠. ‘트레드’는 도로와 직접 접촉하는 부분으로 가속과 제동, 승차감 등과 관련이 있습니다. ‘카커스’는 타이어의 모양을 유지해주는 뼈대. 덕분에 자동차의 하중을 견디고, 외부의 충격을 흡수합니다. ‘비드’는 타이어를 림에 고정해 높은 압력의 공기가유지되도록 돕죠. 추가적으로 트레드와 카커스 사이에 있는 ‘벨트’는 주행 시 노면 충격을 감소시킵니다. 또 트레드가 노면에 닿는 부위를 넓게 유지해 주행 안정성을 높입니다.

이 중에서 벨트와 카커스, 비드에 쓰이는 소재를 타이어 보강재라고 하는데 타이어의 형태를 유지하고 내구성을 높이는 핵심 소재로 우리 몸의 근육과 뼈대에 해당한다고 볼 수 있습니다. 벨트에는 ‘나일론 타이어코드’와 ‘스틸코드’, 카커스에는 ‘폴리에스터 타이어코드’, 비드에는 ‘비드 와이어’라는 타이어 보강재가 쓰입니다. 전기차, 수소차 시대에도 타이어의 내구성, 안전성, 주행성 등을 좌우하는 타이어 보강재는 여전히 중요한 소재로 손꼽힙니다.

 

 

 

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미래 자동차에 걸맞은 콘셉트 타이어 기술

 

수레, 기차, 자동차 등 다양한 운송 수단을 탄생시키고 인류 역사를 바꿔놓은 ‘바퀴’는 오늘날에도 끊임없이 진화하고 있습니다. 자동차 산업의 패러다임이 빠르게 전환되면서 타이어 업계의 움직임도 분주해진 것이죠. 미래 자동차를 구현한 콘셉트카에 장착되는 콘셉트 타이어는 이러한 기술력을 시험해보는 장입니다.

이미 몇 년 전에 타이어 마모를 실시간으로 정확하게 측정할 수 있는 센서 기술을 적용한 타이어도 등장했습니다. 스마트 변형 센서가 타이어 내부에 장착돼 자동차 주행 시 도로와 접촉할 때 발생하는 타이어 변형을 측정, 이를 바탕으로 자동차 휠에 걸리는 부하와 타이어 마모 조건을 추정할 수 있게 해주죠.

미쉐린 타이어는 3D 프린트 기술을 사용해 날씨나 기후에 상관없이 도로 위를 안전하게 달릴 수 있는 타이어 개발을 밝힌 바 있습니다. 굳이어 타이어는 사이드 휠에 공기를 정화하는 녹조를 주입, 달리는 노면에서 수분과 이산화탄소를 흡입하며 광합성으로 산소를 배출하는 친환경 타이어의 개념을 발표하기도 했습니다.

자동차의 성능과 안전을 책임지는 첨단 기술의 집합체인 타이어. 전기차•자율 주행차 시대에 걸맞은 동그라미의 혁신은 계속됩니다.

 

 

 

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전기차•수소차 시대를 이끄는 효성첨단소재의 친환경 타이어코드

 

고강도 섬유 타이어코드

타이어의 형태를 잡아주고 타이어 성능에 영향을 주는 주요 보강재. 일반 코드보다 10~20% 더 강도가 높고, 코드의 두께를 줄여 압연 고무 사용량을 절감할 수 있습니다. 코드 및 압연 고무 경량화에 따라 타이어의 회전 저항을 줄여 자동차 연비를 개선하고, 온실가스 배출량을 저감하는 데 도움이 되죠. 전기차, 수소차 타이어에 적합한 타이어코드로 꼽힙니다.

 

스크랩 원료를 사용한 강선 타이어코드

강선 제품의 주재료인 와이어 로드(Wire Rod)는 생산 시 부산물로 철 스크랩(Scrap)이 발생하고, 생산 과정에서 온실가스도 배출됩니다. 이 철 스크랩을 원료로 해 원부자재 사용량 절감과 온실가스 배출량을 감축하는 친환경 제품을 생산하고 있습니다. 2019년 일부 제품에 적용해 상용화했으며 앞으로 기술 개발에 따라 적용 제품을 확대할 예정입니다.

 

라이오셀 타이어코드

목재에서 추출한 셀룰로스를 원료로 생산한 타이어코드. 고속 주행용 타이어의 보강재로 쓰이는 레이온 타이어코드는 제조 과정에서 황산 사용으로 유해 물질이 발생하는데, 이를 대체하는 라이오셀 타이어코드는 유해 물질 발생이 거의 없어 대기오염과 수질오염을 방지할 수 있습니다.

 

친환경 타이어코드 공정

타이어의 수명을 연장해 폐타이어 발생을 줄이는 데에 도움이 되는 친환경 딥 레시피(Dip Recipe)를 개발해 현재 상용화 단계에 접근 중입니다. 보통 타이어코드 제조의 마지막 공정에서는 화학 물질을 섞어 만든 액체 형태의 케미컬 딥(Chemical Dip)에 타이어코드를 적셔 열을 가해 건조합니다. 이때 사용되는 케미컬 딥을 대체할 수 있는 친환경 딥을 개발한 것이죠.

 

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