나노 테크데이 2023, 셀프 힐링 고분자 코팅 등 공개
태양열 이용해 전기차 운행, 투명 태양전지 기술
[서울=뉴스핌] 채송무 기자 = #. 직장인 A씨가 출근길에 자동차 범퍼 쪽 긁힘을 발견했다. 몹시 화가 날 일이지만 A씨는 크게 걱정하지 않았다. 차에 적용된 셀프 힐링 기술 덕분에 곧바로 원래 상태로 돌아올 것을 알기 때문이다.
현대차·기아는 20일 서울 중구 명동에 위치한 커뮤니티하우스 마실에서 '나노 테크데이 2023'을 개최하고, 미래 모빌리티 실현의 근간이 될 나노 신기술을 대거 공개했다.
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| [서울=뉴스핌] 채송무 기자 = 셀프 힐링 고분자 코팅 기술을 적용한 소재 [사진=현대자동차그]2023.07.20 dedanhi@newspim.com |
현대차·기아는 이날 다른 목적과 활용도를 가진 총 6개의 나노 소재 기술을 소개하고 별도의 전시 공간을 마련해 직접 체험해 볼 수 있도록 했다.
이날 공개된 나노 소재 기술은 △손상 부위를 스스로, 반영구적으로 치유하는 '셀프 힐링(자가치유) 고분자 코팅' △나노 캡슐로 부품 마모를 획기적으로 줄이는 '오일 캡슐 고분자 코팅' △자동차와 건물 등 투명 성능 요구되는 모든 창에 적용 가능한 '투명 태양전지'이었다.
이와 함께 △세계 최고 수준의 효율을 자랑하는 모빌리티 일체형 '탠덤 태양전지' △센서 없이 압력만으로 사용자의 생체신호를 파악하는 '압력 감응형 소재' △차량 내부의 온도 상승을 획기적으로 저감하는 '투명 복사 냉각 필름'이 공개됐다.
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| [서울=뉴스핌] 채송무 기자 = 셀프 힐링 고분자 코팅 기술 적용 부품의 손상 회복 과정 [사진=현대차그]2023.07.20 dedanhi@newspim.com |
자율주행과 전동화는 과거와 비교할 수 없을 정도로 기술적 고도화가 이뤄지고 있지만, 핵심 부품에 발생한 미세한 상처나 마모는 치명적 오류를 불러올 수 있다. 예컨대 카메라와 라이다에 난 조그만 상처는 외부환경에 대한 정확한 판단에 지장을 초래한다. 대용량 모터의 초고속 회전으로 움직이는 전기차는 동력 부품의 내마모성과 내구성 확보가 반드시 필요하다.
현대차·기아는 나노 소재를 활용해 이러한 문제를 해결할 두 가지 고분자 코팅 기술을 선보였다. 먼저 살아있는 유기체처럼 상처를 스스로 치유하고, 마찰이 발생하는 부위에 캡슐이 터지면서 윤활막을 형성하는 셀프 힐링 고분자 코팅 기술을 공개했다.
셀프 힐링 고분자 코팅은 차량의 외관이나 부품에 손상이 났을 때 스스로 손상 부위를 치유하는 기술이다. 현대차·기아가 개발한 셀프 힐링 기술은 상온에서 별도의 열원이나 회복을 위한 촉진제 없이도 두 시간여 만에 회복이 가능하고 반영구적으로 치유가 가능하다는 장점이 있다.
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| [서울=뉴스핌] 채송무 기자 = 오일 캡슐 고분자 코팅 기술을 적용한 시편 [사진=현대차그룹]2023.07.20 dedanhi@newspim.com |
오일 캡슐 고분자 코팅은 부품에 저마찰과 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.
현대차·기아는 진정한 친환경 모빌리티 완성을 위해 태양전지 기반의 고효율 에너지 생성 기술도 연구하고 있다. 이날 공개한 나노 소재 기반의 태양전지는 전동화 차량은 물론 건물 등에도 다양하게 활용될 수 있어 미래 성장 잠재력이 매우 큰 기술로 꼽힌다.
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| [서울=뉴스핌] 채송무 기자 = 페로브스카이트 투명 태양전지 [사진=현대차그룹]2023.07.20 dedanhi@newspim.com |
지금까지 대부분의 태양전지는 실리콘 소재를 기반으로 제조되고 있어 건물의 창문이나 차량의 글라스처럼 투명한 성능이 요구되는 곳에는 적용이 어려웠다. 현대차·기아가 이날 공개한 '투명 태양전지'는 우수한 전기적, 광학적 특성을 지닌 페로브스카이트 소재를 이용한 태양전지 기술이다.
투명 태양전지의 활용성은 앞으로 무궁무진할 전망이다. 기존 불투명 실리콘 태양전지는 전동화 차량의 지붕 위에만 한정적으로 적용돼 왔지만, 투명 태양전지는 차량의 모든 글라스에 적용돼 더 많은 발전량으로 전기차 효율을 극대화할 것으로 기대된다.
또 건물의 창문도 대체함으로써 에너지 소비를 절감하는 동시에 외관상으로도 크게 이질감 없는 건축 설계가 가능할 것으로 보인다. 이를 위해 현대차·기아는 현대건설 등과 함께 다양한 연구를 진행하고 있다.
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| [서울=뉴스핌] 채송무 기자 =탠덤 태양전지 셀과 모듈 [사진=현대차그룹]2023.07.20 dedanhi@newspim.com |
태양광을 받는 면적이 큰 전동화 상용차에 탠덤 태양전지가 적용될 경우 전력 생산 측면에서 더 큰 효과를 낼 것으로 예상된다. 더욱이 글라스 부위에 적용 가능한 투명 태양전지까지 결합시켜 차체 대부분을 발전 시스템으로 활용할 경우 진정한 의미의 탄소중립 모빌리티에 한걸음 더 다가설 수 있게 된다.
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| [서울=뉴스핌] 채송무 기자 = 압력 감응형 소재 체험폼 [사진=현대차그룹] 2023.07.20 dedanhi@newspim.com |
현대차·기아가 이날 공개한 '압력 감응형 소재'는 별도의 센서 없이 소재에 가해지는 압력을 전기 신호 형태로 변환하는 기술로, 차량의 발열시트 폼(foam) 내부에 적용돼 탑승자의 체형 부위만 정확하게 발열시켜 준다. 필요하지 않는 부위의 발열을 억제함으로써 소비전력 절감을 돕고, 전동화 차량의 경우에는 추가 주행거리 확보가 가능해진다.
현대차·기아는 이 소재를 특수 용액에 균일하게 분산시켜 스펀지와 같은 시트 폼에 코팅하는 공정 기술을 독자 개발했다. 시트 폼의 유연한 물리적 성질을 유지할 수 있도록 용액을 최대한 얇게 코팅했으며 반복되는 마찰에도 성능을 유지할 수 있도록 내구성도 확보했다.
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| [서울=뉴스핌] 채송무 기자 = 투명 복사 냉각 필름 온도 비교[사진=현대차그룹] 2023.07.20 dedanhi@newspim.com |
마지막으로 현대차·기아가 공개한 기술은 '투명 복사 냉각 필름'이었다. 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 효과적인 복사 냉각을 위해 원적외선대의 열을 방사한다.
기존 틴팅 필름이 외부의 열 차단만 가능한 반면, 투명 복사 냉각 필름은 열이 외부로 방출되도록 하는 기능이 추가됨으로써 차량 내부 환경을 쾌적하게 하는 동시에 탄소 저감 효과까지 얻을 수 있다.
현대차·기아 기초소재연구센터장 홍승현 상무는 "오늘 공개된 나노 기반 기술들은 현대차그룹 소재 전문가들이 지속적인 노력을 기울인 결과"라며 "나노 소재 기술은 모빌리티 산업 변화를 선도할 중요한 열쇠가 될 것"이라고 강조했다.
dedanhi@newspim.com
