산업기술/제조/경영

Nikkei Monozukuri_2023.12 뉴스 초점 (p17~20)

‘JMS 2023’, 부품/재료도 EV에 초점
타이어와 안테나에도 혁신 기술

‘도쿄 모터쇼’에서 새롭게 명칭을 바꿔 개최된 ‘JAPAN MOBILITY SHOW 2023’(2023년 10월 26일~11월 5일, 도쿄 빅사이트). 자동차뿐만 아니라 폭넓은 모빌리티 기술들이 한자리에 모였다. ‘전동화로의 시프트’가 점차 선명해지고 있는 가운데, EV를 의식한 부품·재료 기술 등이 방문객의 눈길을 끌었다.(닛케이모노즈쿠리 취재반)

■ THK
부품 제조사의 컨셉트카 -- EV 볼 나사 및 가이드 장치 응용

THK가 선보인 4인승 전기차(EV) 컨셉트카 ‘LSR-05’는 실제로 주행이 가능한 4WS(4 Wheel Steering) 차량이다. EV용 기계 부품을 개발할 때의 기술 검증용으로 개발한 것으로, THK의 강점인 볼 나사 기구나 가이드 장치, 면진 기술 등을 활용했다. THK의 데라마치(寺町) 대표이사는 “기술 검증 뿐만이 아니라, 미래 모빌리티의 새로운 형상을 제안한 것”이라고 개발의 의의를 강조했다.

THK가 자체 개발한 가변 자속형 인휠 모터로 후륜을 구동한다. 타이어의 회전축 방향으로 신축(伸縮)하는 볼 나사 기구를 내장하고 있어, “가변 자속형 인휠 모터의 코일과 자석의 위치 관계를 변화시켜 저속 주행 시의 고토크와 고속 주행시의 고회전을 양립했다”(THK). 원호(圓弧) 운동을 얻을 수 있는 THK의 가이드 장치를 사용해 해당 모터를 지지함으로써 후륜의 조타를 가능하게 했다.

액티브 서스펜션에도 볼 나사 기구를 내장해 노면에 맞춘 차고 조절과 자세 제어가 가능하도록 했다. 예를 들어, 일시적으로 차고를 낮춰 고속주행 시 공기저항을 줄이거나, 비접촉 급전 기능에 있어서 지면의 송전 코일과 자동차에 탑재되어 있는 수전 코일과의 거리를 좁혀 급전 효율을 높일 수 있다. 서스펜션 상부에는 자성유체(MR유체)를 이용한 댐퍼를 설치하여 전자제어에 의해 감쇠력을 조정할 수 있도록 했다.

■ 혼다, 미쓰비시케미칼
재생 아크릴 수지 -- 콘셉트 EV의 바디에 채택

혼다는 미쓰비시케미컬그룹과 공동 개발 중인 재생 PMMA(폴리메틸메타크릴레이트, 이하, 아크릴수지)를 바디 부품에 채택한 컨셉 EV를 출품했다. 폐차에서 후미등이나 바이저 등 아크릴수지제 부품을 회수하여 화학처리를 통해 원료로 되돌려 놓은 아크릴수지를 사용. 이것을 고무입자와 혼합하여 기존에는 강판이 사용되던 바디 부재에도 적용할 수 있도록 내충격성을 높였다.

양사는 2021년부터 폐차의 후미등에서 수거한 아크릴수지를 케미컬 재활용을 해 신품과 동등한 성능을 가진 후미등으로 재생하는 실증실험을 진행하고 있다. 이것을 이번에 바디 부품으로까지 확장한 것이다.

도어나 보닛과 같은 내충격성이 요구되는 부품에 적용하기 위해 고무입자를 배합해 유연성을 갖게 했다. 아크릴 수지는 디자인성 향상과 도장이 불필요해지는 점 등, 강판에는 없는 이점을 전망할 수 있다.

■ 산덴
냉매가 흐르지 않는 EV 열 관리 제안 -- 유럽 PFAS 규제에 선제적으로 대응

산덴은 EV의 에어컨과 배터리 모터 등, 모든 컴포넌트를 냉각수(쿨런트)로 가열 및 냉각하는 ‘통합열관리시스템(ITMS) 3.0’을 개발해 선보였다. 2026년 양산 개시를 목표로 한다.

ITMS 3.0에는 냉매 배관이 없다. 대신 냉각수를 배터리나 모터, 에어컨 기기 등, 가열·냉각에 관련된 모든 기기에 보낸다. 콤팩트하게 일체화된 냉매 유닛(CRU)에서 열 또는 냉열을 만들어내고, CRU 내에서 냉매에서 냉각수로 열이나 냉열을 이동시키고 냉각수로 각 컴포넌트의 온도를 제어한다.

열의 수송 수단을 냉각수로 통일한 것은 냉매 규제에 대응하기 위해서다. 유럽에서는 냉매의 주성분인 유기불소화합물(PFAS)의 제조 및 사용을 제한하는 움직임이 있다. “가까운 미래에는 R-1234yf 등 현재 주류인 불소계 냉매를 사용할 수 없게 될 가능성이 높다”(산덴)라고 보고 있다.

■ 도요타방직
EV용 절전 시트 -- 탑승자를 직접 냉난방

'도요타방식이 선보인 ‘서멀 컴포트 시트'는 시트로부터의 온열이나 냉기를 통해 탑승자 주위의 공기 온도를 국소적으로 제어할 수 있는 것이다. 냉난방에 내연 엔진의 폐열을 이용할 수 없는 EV용으로 개발. 차내 전체의 온도를 올리거나 내리는 것보다 적은 전력을 통해 효율적으로 탑승자가 쾌적함을 느끼게 할 수 있다.

헤드레스트에 송풍기와 송풍구를 설치하여 탑승자의 목둘레나 등을 향해 온도를 조절한 공기를 내보낸다. 송출된 공기는 탑승자의 등과 등받이 사이로 들어가기 때문에 탑승자는 등에서 온감/냉감을 얻는다. 등받이에는 난방을 위한 히터도 설치되어 있어 좌석 등 시트 표피 아래에도 온도를 제어한 공기를 통과시킬 수 있다.

탑승자의 등과 등받이 사이가 너무 밀착되지 않는 구조가 포인트이다. 공기로 부풀어 오르는 작은 에어백을 탑승자의 견갑골 근처에 마련. 에어백이 부풀어오르면 등받이 면에 돌기가 생겨 공기가 파고드는 틈이 확보된다.

■ 스미토모(住友)고무
신개념의 전천후 타이어 -- 우천·저온 시 고무가 연화

스미토모가 출품한 ‘액티브트레드(Active Tread)’는 젖은 노면이나 겨울철 빙판길 주행 시 고무가 부드러워지는 전천후 타이어이다. 날씨나 기온에 상관없이 타이어가 노면에 밀착되기 쉬워진다. 젖은 노면을 상정한 [1] TYPE WET와, 저온에 의한 노면 동결 등을 상정한 [2] TYPE ICE가 있으며, 2024년 가을에 발매될 예정이다.

시제품에 채택된 트레드 부분(타이어가 노면에 닿는 부분)의 형상은 기존 전천후형 타이어와 거의 같다. 두 가지 타입 모두 차이는 주로 고무 재료에 있다.

[1]TYPE WET은 물에 닿으면 타이어 고무가 부드러워지는 기술이다. 타이어 표면에서 노면의 물이 흡수되어 물 분자가 고무 내부의 결합제로 작용하면 폴리머와 보강제가 분리되어 고무의 성질이 변화한다. 폴리머가 움직이기 쉬워져 고무의 부드러움이 증가한다.

[2] TYPE ICE는 저온에서도 고무의 부드러움을 유지하는 기술이다. 노면이 얼어붙은 경우에도 타이어가 노면에 잘 밀착되어 안전주행에 기여한다.

■ 닛파츠(日本発条)
밀어 넣는 도중에 딱딱해지는 용수철 -- 사각단면으로 34% 경량화

닛파츠가 선보인 것은 딱딱하고 부드러운 2가지 용수철 상수를 갖춘 'XT 코일스프링'이다. 픽업 트럭 등 비교적 많은 화물을 적재할 수 있는 차량에 대해 화물이 있을 때와 없을 때의 승차감을 바꾸고 싶다는 차체 제조사의 요구에 대응해 개발했다.

코일스프링에 사용되는 선의 굵기를 중간에 바꿔 비슷한 기능을 구현한 제품은 있었지만, XT코일 스프링은 선의 굵기뿐만 아니라, 단면 형상을 바꿔 34% 경량화했다. 여기에 손상 등을 막는 코팅 기술도 도입했다.

1개의 코일스프링 안에 가는 선재를 감은 신축성이 큰(용수철 정수가 작은) 부분과 굵은 선재를 감은 신축성이 적은(용수철 정수가 큰) 부분을 마련. 밀어 넣으면 용수철 정수가 작은 부분이 먼저 줄어들고, 그 후 용수철 정수가 큰 부분이 줄어들기 시작한다.

용수철 전체로 보면 중간까지는 줄어들기 쉽고, 그 후로는 줄어들기 어려워진다. 굵기뿐만 아니라, 단면 형상도 정사각형으로 변한다. 동등한 크기의 경우, 각선(角線)이 원형선보다 휘어지기 어렵기 때문에 경량화할 수 있었다고 한다.

■ AGC
5G 유리 안테나 -- 미국의 원격 배차 서비스에 한몫

AGC는 자동차의 유리에 매립하거나 붙여 사용할 수 있는 통신용 안테나를 출품했다. 5G(제5세대 이동통신 시스템)에서의 Sub6 대(6GHz 이하 주파수대)에 대응한다. 고속이면서 안정적인 통신 환경을 확보하면서 안테나 자체에 돌기가 없어 자동차 디자인을 해치지 않는다.

유리 내부에 매립하는 경우에는 그물망 모양의 도전부를 2장의 유리에 끼우고, 유리 표면에 비접촉 급전부를 장착하여 사용한다. 5G 뿐만 아니라 LTE 규격까지 폭넓은 주파수대를 수신할 수 있다. 기존 5G 등 셀룰러 방식의 통신용 안테나는 인스트루먼트 패널  안이나 샤크 핀 안테나 안에 저장할 필요가 있었다. 하지만 공간적 제약 때문에 5G 통신을 안정적으로 통신할 수 있는 성능의 안테나를 탑재하지 못하는 것이 과제였다.

이미 원격 조작으로 자동차를 운전해 유저에게 배차하는 서비스를 전개하고 있는 미국의 스타트업 Halo.car가 원격 조작 시스템용으로 AGC의 유리 안테나를 채택하고 있다.

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■' 예상 밖'에 대비하는 다이내믹SCM
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■ 닛케이xTECH 러닝 INTERVIEW
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