[지속가능효성] 친환경 타이어와 효성첨단소재의 친환경 타이어코드 소재

 

타이어가 자동차보다 환경오염 물질을 더 많이 배출한다는 사실, 알고 있나요?

 

매년 전 세계에서는 약 1,350만 톤, 국내에서는 약 35만 톤의 폐타이어가 배출됩니다. 폐타이어의 50% 정도는 매립되어 토양과 수질을 오염시키고, 나머지 50%는 재활용되지만 대부분 연료로 사용되면서 심각한 대기오염과 탄소배출을 일으키죠. 게다가 한 연구에 따르면, 자동차가 뿜어 대는 배기가스에 포함된 오염물질은 0.02mg/km, 일반적인 주행 시 타이어가 생산하는 미립자는 36.5mg/km, 자동차 배기가스보다 타이어가 약 1,850배 더 많은 오염물질을 배출하고 있다고 합니다.

 

그야말로 타이어는 만들어지는 순간부터 사용되고 폐기되는 모든 과정에서 환경을 오염시킨다고 봐야 할 것 같아요. 어쩌면 지구 입장에서는 배기가스 없는 친환경 차를 생산하는 것보다 친환경 타이어를 개발하는 일이 더 절실할지도 모르겠습니다. 그런데 어떤 타이어를 친환경 타이어라고 부를 수 있을까요?

 

 

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친환경 타이어의 조건

 

친환경 타이어라는 단어에서 짐작할 수 있는 조건이 몇 가지 있어요.

 

첫째, 연비 개선에 도움을 주는 타이어. 회전저항이란 게 있어요. 자동차가 달릴 때 타이어가 지면과 맞닿아 회전할 때 에너지가 100% 전달되지 않고 손실(열)이 발생하는데 이것을 타이어 회전저항이라고 합니다. 회전저항을 줄이면 당연히 연비가 향상되고 오염물질 또한 줄일 수 있겠지요.

 

둘째, 내구성을 높여 교체 주기를 늘린 타이어. 타이어 옆면에는 ‘Treadwear’라고 불리는 마모지수가 적혀 있어요. 타이어의 수명을 결정하는 중요한 수치 중 하나죠. 마모지수가 클수록 교체 주기가 길어져 폐타이어의 배출량을 감축할 수 있습니다.

 

 

셋째, 생산 공정에서 발생하는 오염물질을 줄인 타이어. 타이어 제조공정은 제품 특성상 원료로 사용되는 천연고무, 합성고무 및 첨가제로 사용하는 각종 화학물질(카본블랙, 돌가루, 탈크, 톨루엔, 자일렌 등)에 의해 유해한 작업 환경이 조성됩니다. 환경영향 저감 시설을 설치하거나 오염물질이 덜 발생하는 소재의 개발은 ESG 경영을 위해서라도 중요한 조건으로 작용합니다.

 

넷째, 친환경 소재로 만든 타이어. 타이어를 만드는 데 사용되는 재료 중 약 80%는 석유에서 얻은 물질입니다. 석유를 정제해 얻은 물질을 대체할 친환경 소재의 개발과 적용이 꼭 필요하죠.

 

다섯째, 주행 시 미세 마모입자 발생량을 줄인 타이어. 앞서 말했듯 트레드와 도로의 마찰로 발생하는 타이어 마모입자는 타이어 마모의 5~10%가 공기 중으로 유입돼 발생합니다. 공기 중에 있을 때에도 인체에 무해한 독성을 가지지만, 비에 씻겨 강이나 바다로 흘러들어 다양한 생태계에 영향을 미칠 수 있어요.

 

넓은 의미에서 친환경 타이어가 가져야 할 조건 다섯 가지 정도를 꼽아봤는데, 사실 미래 타이어가 가져야 할 요건으로 어느 하나 빼고 생각할 수 없을 정도로 중요한 요소들입니다. 실제로도 다양한 타이어 제조업체들이 이 모든 걸 고려해 타이어를 개발하고 있습니다.

 

 

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친환경 타이어 시장 현황

 

 

글로벌 타이어 기업인 A사는 탄소 중립을 위해 지속가능한 원자재 사용 비율을 2030년까지 40%, 2050년까지 100%로 늘린다는 계획을 발표했습니다. 그리고 이미 2017년에 선보인 컨셉 타이어에서 그들의 꿈꾸는 미래를 엿볼 수 있는데요, 이 타이어는 휠과 타이어 일체형으로 공기가 들어가지 않고, 재충전이 가능하며, 맞춤 조절이 가능합니다. 또한 환경에 미치는 영향을 최소화하기 위해 천연고무, 대나무, 종이, 깡통, 목재 등 천연자원뿐 아니라 플라스틱 폐기물, 폐타이어칩과 같은 재활용 재료로 만들어졌죠. 최근엔 트레드의 수명을 증가시킨 제품을 출시하며 그들의 목표를 실천해가고 있습니다.

 

B사는 올해 초 공기 주입 없이 달릴 수 있는 타이어를 공개했습니다. 하중 지지 성능을 구현하고 주행 중 필요한 충격 흡수를 위해 생물 세포 구조에서 착안한 디자인을 적용했죠. 이는 생물의 세포 구조를 3차원으로 입체 구조화시켜 주행 중 노면으로부터 발생하는 충격을 흡수합니다. 또한, 서로 다른 강성의육각·사각 형태의 셀 구조가 유기적으로 맞물려 보다 안정적인 하중 지지가 가능합니다. 또한, 이 기업 역시 친환경 원료 비율을 높이려 노력하고 있어요. 현재 26%인 지속가능 원료 비율을 2025년 55%, 2050년 100%로 늘릴 계획입니다.

 

C사에서는 일반 타이어와는 전혀 다른 타이어를 선보인 적이 있는데요, 이 타이어의 휠에는 녹색 이끼가 가득 채워져 있습니다. 이끼들이 도로 표면에 있는 수분을 흡수하고 햇빛을 받아 광합성을 일으키고, 이 광합성 작용으로 타이어가 공기 중의 이산화탄소를 흡수하여 산소를 배출합니다. 또 다른 특징은 바로 전기를 자체 생산한다는 것입니다. 식물의 광합성 작용으로 발생하는 소량의 전기를 저장해두었다가 각종 센서와 타이어 측면의 LED를 밝히는 데 사용한다고 합니다.

 

D사는 친환경 소재 개발에 박차를 가하고 있습니다. 2016년부터 해바라기씨 기름을 활용해 제품을 개발하고 있는데 3년간의 성능 평가를 거쳐 현재 생산설비 구축 마무리 단계에 있다고 합니다. 또 회전저항을 낮춰줄 고무보강재로 유리와 모래의 주성분인 실리카를 사용하고 있는데요, 2017년부터 해외 업체와 함께 쌀겨에서 실리카 성분을 추출하는 기술을 연구해오고 있어요. 지금은 실리카와 동등한 수준의 성능을 발휘하는 원료 개발을 완료했습니다. 이렇게 개발된 소재는 다음 세대 타이어에도 적용되겠죠?

 

E사는 최근 미국 ‘2022 IDEA 디자인 어워드’ 컨셉 디자인 부문에 두 개의 컨셉 타이어를 출품해 본상(Finalist)을 수상했어요. 그중 하나는 타이어의 마모로 발생하는 미세 플라스틱으로 인한 대기 오염을 방지하는 친환경 타이어입니다. 트레드 사이의 흡입구를 통해 주행 중에 발생하는 미세 플라스틱을 실시간으로 중앙 캡슐에 저장해 효과적으로 분리배출할 수 있도록 디자인됐습니다.

 

 

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효성첨단소재가 개발한 친환경 타이어코드 소재

 

여러 타이어 제조기업에서 개발을 완료했거나 개발 중인 제품을 살펴봤는데요, 공통점이 있어요. 환경오염에 취약한 기존 소재를 대체할 친환경 소재 개발을 위해 노력하고 있다는 것입니다. 이러한 친환경 소재를 적용하려는 노력은 PET 타이어코드 세계 1위를 점유하고 있는 효성첨단소재에도 당연한 이야기입니다.

 

 

효성첨단소재는 식물성 원료에서 추출한 원료로 생산되는 ‘산업용 Bio-PET 원사’와 폐PET병에서 추출한 원료를 사용한 ‘고강도 Recycled PET 원사’를 개발해 타이어코드에 적용하고 있으며, 더 다양한 친환경 니즈에 대응하기 위하여 ‘Bio-based Nylon’ 원사 및 타이어코드 개발도 진행 중입니다.

 

이런 노력으로 최근 타이어코드 업계 세계 최초로 친환경 소재 국제 인증인 ISCC(International Sustainability & Carbon Certification) PLUS 인증을 획득하는 성과를 내기도 했는데요, ISCC PLUS는 유럽연합(EU)의 재생에너지지침(RED, Renewable Energy Directives)에 부합하는 지속가능성 및 저탄소 제품에 대한 국제 인증제도입니다. ISCC PLUS 인증은 원료부터 생산과정, 유통과정 전반에 걸쳐 엄격한 검증을 받아야 하므로 국제적으로 높은 신뢰성을 인정받고 있습니다. 이번 인증은 친환경 원재료인 ‘Bio-based PET’, ‘Mechanical Recycled PET’, ‘Chemical Recycled PET’를 적용하여 타이어코드를 생산하는 공정에 대한 것입니다.

 

Bio-based PET
폴리에스터 원료로 사용되는 원유 기반의 에틸렌글리콜(Ethylene Glycol, EG) 대신 사탕수수와 옥수수 등을 이용한 촉매반응과 발효를 통해 추출한 Bio-EG로 생산된 친환경 폴리에스터 소재

Mechanical Recycled PET
폐PET병을 세척, 파쇄하여 다시 가공하는 물리적 방식으로 재활용한 PET

Chemical Recycled PET
폐PET병을 고온 고압으로 해중합(PET 원료 상태까지 되돌림)하여 다시 가공하는 화학적 방식으로 재활용한 PET

 

효성첨단소재 또한 글로벌 타이어 제조 기업들과 발맞추기 위해 2050년까지 모든 PET 타이어코드를 친환경 소재로 전환할 계획입니다.

 

 

EU의 자동차 배출가스 기준 ‘EURO7’의 발표를 앞두고 있습니다. 2035년 내연기관차 퇴출을 앞두고 마지막 배출가스 기준이 될 텐데요, 2025년 유로7 도입이 확정되면 자동차 제조사들은 더 엄격한 측정환경에서 기존 배출가스의 4배가량을 줄여야 합니다. 그런데 이번 유로7에는 브레이크 패드에서 발생하는 분진까지 규제 대상에 포함할 계획이라고 해요. 이러한 의도는 내연기관 차가 아닌 전기차 때문인데요, 내연기관 차에 대한 규제가 끝나고 전기차 시대가 되어도 환경 규제가 계속될 거란 이야기죠. 브레이크 패드 다음은 당연히 타이어가 되지 않을까요?

 

조금만 기다리면 정말 획기적으로 변한 타이어를 만나볼 수 있겠군요. 미래 지향적인 디자인뿐 아니라 펑크를 걱정하지 않아도 되는 타이어, 친환경 소재로 만들고 달리면서도 공기를 정화하는 타이어 말입니다. 타이어까지 완벽히 친환경인 시대, 그때가 무척 기대됩니다.

 

 

참고 자료

상용차신문 <미쉐린, 에어리스 컨셉 타이어 공개>

머니S <한국타이어, 친환경 비공기 타이어 ‘한국 아이플렉스’ 실차주행테스트 완료>

모터그래피 <공기 없는 타이어 현실로? 한국타이어, '아이플렉스' 공개>

BIZION <굳이어, 산소를 만드는 '친환경 타이어' 개발>

아시아경제 <펑크 없애고 컴퓨터 심고…미래車 타이어의 산실>

한국세정신문 <금호타이어, '독일 iF 디자인 어워드' 본상 수상>