화섬정보 11. 2

독일계 특수화학기업 Lanxess는 메르세데스-벤츠 S-Class 고급 세단 하부 48V 내장 배터리를 수용하는 하우징(housing)에 Tepex dynalite 복합소재를 공급함. Tepex dynalite는 연속 섬유 강화 열가소성 플라스틱 복합소재로 복잡한 대형 구조부품을 경량화하여 생산하는 데 사용되며, 무게가 가볍고 높은 비틀림 강성과 심미성을 보유하고 있음. 또한, 동 소재는 높은 기계적 응력을 견딜 수 있으며, 유사한 판금류 소재에 비해 약 30% 가벼운 특징이 있음.

<Lanxess의 Tepex dynalite로 제조한 전기차 배터리 하우징>

 동사의 관계자에 따르면, Tepex dynalite는 폴리아미드6(이하 PA6) 기반의 섬유 복합재로 높은 강성과 강도를 자랑하며, 차량이 충돌할 때 배터리 하우징이 손상되지 않도록 보장할 수 있음. 또한, 그는 Tepex dynalite로 만든 배터리 하부케이스는 하중 구획이 잘 되어 있어 물과 배터리 전해질과 같은 유체의 인설과 퇴적을 방지할 수 있다고 함.

메르세데스-벤츠 S-Class 고급 세단의 배터리 하우징 제품은 하이브리드 성형 공정을 거쳐 PA6를 기반으로한 Tepex dynalite 102-RG600(2)를 2겹의 연속 유리 섬유 강화 원단으로 강화하여 만들어짐. 또한, 생산과정에서 Lanxess의 PA6 Durethan BKV60H2.0EFDUS060은 배터리용 패스너(fasteners)를 통합하고 립(rib)구조로 복합재를 강화하는 백 사출(back-injection) 재료로 사용됨.

Lanxess측은 배터리 시스템 하우징은 성형물의 구조가 깊고, 생산과정에서 변형을 많이 시켜야 하기 때문에 매우 복잡한 성형과정을 거쳐야 한다고 함. 복합재료는 판금과 달리 유연하게 팽창되지 않고 섬유의 이동에 대응하여 변형을 주어야 하기 때문에, 성형 공정 중에 외부에서 지속적으로 서서히 힘을 가해야 함. 섬유의 움직임이 너무 크면 성형 과정에서 뒤틀리거나 응력이 누적되면서 구조가 파괴되고 나머지 과정에 영향을 미칠 수 있음.

이에 대응하여 동사는 다양한 가상 계산 모델을 통해 최적의 3D 절단 구조와 성형 동작을 설계하는 등 성형공정을 정확하게 시뮬레이션하면서 생산효율을 향상하는 방안을 추진함. 동사는 배터리 하우징의 성형 공정 중 어느 단계에서 직물에 주름이 형성되고 섬유가 파손되는지 파악하였으며, 계산과 시뮬레이션을 통해 부품의 둥근 모서리가 부하를 견딜 수 있도록 함.

동사의 관계자 Vonberg는 전기자동차(EV) 부품시장의 잠재력을 높게 평가하고 있다고 밝혔으며, 그는 Lanxess의 복합소재가 금속보다 훨씬 가볍기 때문에 자동차 후드 내부에 완벽한 배터리 하우징과 구성 부품들을 완벽하게 탑재시킬 수 있다고 함.