일본산업뉴스요약

선진 머티리얼
테이진, 수지로 자동차 앞 유리창 제작
극박막으로 내마모성 높여

섬유업체 테이진은 유리를 대신해 수지로 만든 자동차용 앞창을 개발. 기존에 비해 약 35%의 경량화에 성공했다. 앞창에는 빛의 투과성과 내마모성 등 엄격한 기준이 적용되고 있어, 수지로 만드는 것은 어려웠다. 테이진은 독자적인 코팅 기술을 개발해 변형이나 구부려짐이 거의 없는 수지 패널의 성형 노하우도 갖게 되었다. 수지로 만들어진 창은 레이더 기기 등의 도입이 쉬워져 자율주행 기술의 고도화로 이어질 수 있다.

교토대학 발(發) 전기자동차(EV) 벤처기업, GLM(교토)의 시판 스포츠카 ‘토미카이라 ZZ(Tommykaira ZZ)’. 앞창은 창틀이 없는 폴리카보네이트(PC)수지로 만들어졌다. PC수지는 유리에 비해 내충격성이 200배, 무게는 2분의 1이지만, 내마모성이 낮아 와이퍼 등으로 상처가 나기 쉽다. 또한, 최대 세로 1m, 가로 1.7m 면적의 수지 창문을 사출 성형할 때 변형되거나 휘기 쉬워 설계대로 가공하기 어렵다는 점도 과제였다.

수지 창은 수지 펠릿을 사출해 녹인 후 금형에 부어서 성형하는 것이 일반적이다. 그러나 이러한 통상적인 방법의 경우, 특정 부분에 변형이 일어나고 만다. 테이진은 이를 해결하기 위해 수지를 여러 방향에서 금형에 부어보는 시험도 해보았지만, 여러 곳에서 주름이 발생. 발상의 전환이 필요했다.

테이진은 사출과 동시에 압축이 이루어져 높은 정밀도로 성형할 수 있는 기술을 성형기 제조사와 연구해 도입한 것이 ‘4축 평행 제어 초대형 사출 압축기’이다. 수지를 사출한 후, 금형이 장착된 압축기의 고정부에 움직임을 관장하는 구동부를 결합시켰다.

그러나 이번에는 수지가 분출하는 문제가 발생. 구동부의 흔들림과 이로 인해 고정부와 평행하게 밀착되지 않는 점 등, 제어의 불안정함이 그 원인이다. 이를 해결하기 위해 구동부에 장착한 실린더의 축에 상시 평행한 상태를 유지할 수 있는 위치 센서를 설치. 기울거나 옆으로 넘어지지 않고 금형 간 밀착될 수 있도록 개선했다.

또 하나의 과제인 내마모성은 ‘플라즈마 CVD 코팅’이라는 기술로 극복했다. 표면에 상처가 잘 나지 않도록 하기 위해서는 실리콘 등을 표면에 코팅하는 ‘습식 코팅법’이 있지만, 그것만으로는 자동차의 보안 기준을 충족시킬 수 없다. 테이진은 복합 형상의 PC수지 표면에 ‘유기실란(Organo-silane)’이라고 하는 화합물을 화학 증착시키는 독자적인 기술을 개발. 습식 증착재 위에 극박(極薄)의 유리성분 막을 코팅하는데 성공했다.

표면을 1천 번 긁어 어느 정도까지 상처가 나는지를 확인한 실험에서 상처가 난 면적의 비율이 습식법의 경우 5~7%였지만, 플라즈마 CVD 코팅은 유리와 거의 같은 수준인 0.5~1.5%를 달성. 7월부터 도입된 일본의 새로운 자동차 보안 기준 및 유럽 기준을 통과했다.

적외선 등으로 의한 수지 기능 열화 및 투명성 저하를 막기 위한 ‘내후성(耐候性)’도 약 70% 높였다. 수지 창은 다양한 형태로 가공이 가능해 설계의 자유도가 높다. 또한, 전파가 잘 통과하기 때문에 센서 기기 등의 탑재도 쉬워진다. 글레이징 사업추진부의 호다카(帆高) 부장은 “자율주행 발달에 기여할 수 있을 것이다”라고 강조한다.

앞으로 제조 비용을 낮춰야 하는 과제도 남아 있지만, 자동차 제조사 간 차량의 경량화 및 자율주행 기술 경쟁이 치열해고 있는 가운데, 수지 창이 유리 제조사들의 위협이 될 날도 멀지 않을 것으로 보인다.

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