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자동차 소음과 진동 해결사, 폴리우레탄 [우리가 몰랐던 과학 이야기] (151)

황계식 입력 2020.08.05. 08:46
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출처=solutions.covestro.com
 
자동차는 더 가볍고 더 안전하며 더 조용하게 발전하고 있는데요. 이를 위해 자동차 소재로 각광받는 것이 바로 폴리우레탄(PU)입니다. 

자동차는 달릴 때 바퀴의 충격이 떨림과 진동, 소음 형태로 차체에 그대로 전달이 되는데요. 폴리우레탄은 충격 흡수 및 소음 차단 효과가 뛰어나 운전자와 자동차 부품을 보호하여 안전한 주행을 보장하는 역할을 합니다. 

또한 무게가 가벼워 자동차 경량화 소재로 사용돼 연비 향상과 이산화탄소 배출 절감에도 기여하고 있습니다. 운전자와 자동차 안전은 물론이고 환경까지 생각한 PU에 대해 자세히 알아보도록 하겠습니다. 

◆폴리우레탄이란?
출처=adozasrolerthetoen
 
PU는 고분자 화합물로서 알코올기와 아이소사이안산기의 결합으로 만들어집니다. 탄성과 내마모성, 가공성이 우수해 산업 및 소비재로 다양하게 쓰이고 있는데요. 대표적으로 스판덱스라 불리는 합성섬유와 침구 매트리스 폼이 있으며, 방수 페인트와 자동차 내장재, 냉장고, 건축자재, 전자제품 등 다양하게 이용되고 있습니다. 

PU의 대표적인 기초 원료로는 MDI(메틸렌 디페닐 디이소시아네이트·Methylene diphenyl diisocyanate)와 TDI(톨루엔 디이소시아네이트·Toluene Diisocyanate), 폴리올스(Polyols) 등이 있습니다. 이 중에서 TDI는 한화솔루션과 밀접한 관련이 있는데요. 한화솔루션은 TDI를 비롯한 TDI 유도체인 ‘L-75‘, ‘IL-50’ 및 염산(HCI), TDA(톨루엔디아민·Toluenediamine) 등을 생산하는 등 국내 PU 산업 발전에 일익을 담당하고 있습니다. 한화솔루션에서 생산된 TDI는 원료 배분을 통해 PU로 가공·제조되고 각종 생활·산업용품에 적용되어 우리가 활용하는 제품으로 탄생합니다. 

◆폴리우레탄의 특징
폴리우레탄폼. 출처=purios.com
 
PU는 성형방식에 따라 폼(foam)과 비폼(non-foam) 형태로 나뉩니다. 다시 폼은 연질폼, 반경질폼, 경질폼으로 구분됩니다. 연질폼은 부드러워 힘을 가해도 쉽게 원상태로 돌아오는데, 주로 쿠션재나 흡음재로 사용됩니다. 경질폼은 딱딱하고 형태가 변형되면 복원이 힘든 특징을 지니고 있으며 주로 단열재나 충전재로 쓰입니다. 마지막으로 반경질폼은 충격 흡수가 뛰어나 자동차 내장재와 전자제품 등에 이용됩니다. 
◆자동차 안전을 책임지는 폴리우레탄
출처=오토월드(autoworld)
 
PU가 가장 많이 활용되는 분야 중 하나가 바로 자동차인데요. 쿠션 시트 등 인테리어는 물론이고, 부품과 타이어까지 적용되고 있습니다. 

◆안락한 쿠션 시트

자동차에서 PU가 가장 많이 사용되고 있는 곳은 바로 시트입니다. 시트는 편안하고 안전한 승차감에 영향을 미치는 중요한 요소 중 하나인데요. 

PU는 우수한 쿠션감으로 운전자의 등과 허리를 지지하는 폼으로 쓰입니다. 

◆자동차 흡·차음재

자동차는 주행 중 차체에서 다양한 소음이 발생하는데요. 이러한 소음을 없애기 위해 흡음재와 차음재가 활용되고 있습니다. 

또한 이산화탄소 배출량 감소를 위해 흡·차음재 소재도 경량화가 요구되면서 무게는 가벼우면서도 효과적으로 소음을 차단할 수 있는 PU폼이 적용되고 있습니다. 

◆진동과 충격 흡수

PU는 충격을 흡수하는 기능이 뛰어나 운전자에게 전달되는 진동을 흡수할 필요가 있는 곳이나 충격에 민감한 부품에 대부분 이용되고 있는데요. 자동차 바닥에 까는 카펫부터 천장, 트렁크 등에도 PU가 들어갑니다. 

또한 전기차 배터리에도 PU가 적용되는데요, 진동과 충격으로부터 배터리를 보호하는 역할을 수행합니다. 

◆고성능 타이어

PU 타이어는 일반 고무 제품과 비교했을 때 내마모성과 내구성, 내충격성이 뛰어난데요. 

특히 소음 감소에 탁월해 최근 전기차 타이어로 주목받고 있습니다. 전기차는 내연기관이 없어 타이어의 노면 마찰에 따른 소음이 더 큰데요, PU 타이어는 노면에 의해 발생하는 타이어 내부 소음을 흡수해 최소화할 수 있습니다. 
 
PU는 자동차 외에도 휴대폰과 OLED(유기발광다이오드) 등 정보기술(IT) 제품의 충격 흡수용 부품과 소재로도 사용되고 있는데요. 이러한 PU의 기초 원료로 쓰이는 것이 바로 한화솔루션의 TD입니다. 생활의 편리함은 물론이고 안전과 환경까지 보장하는 PU 안에는 한화솔루션의 기술이 함께하고 있다는 사실도 기억해주세요. 

한화솔루션·케미칼 블로거 

*이 기고는 한화솔루션·케미칼과 세계일보의 제휴로 작성되었습니다.

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