폴리머 인사이트 #09. 자동차에 필수! 사이드 미러를 위한 PA 소재
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화학이야기

폴리머 인사이트 #09. 자동차에 필수! 사이드 미러를 위한 PA 소재

2018년 10월 2일

자동차에 필수! 사이드 미러를 위한 PA소재

보조자 대신 등장한 사이드 미러

자동차 운전석과 조수석 쪽 문에 달려 뒤를 후방을 볼 수 있게 해주는 반사경, 사이드 미러. 자동차 전체 크기에서 사이드 미러가 차지하는 비율은 매우 낮습니다. 하지만 이 작은 사이드 미러가 없다면 어떨까요? 운전자가 차선을 바꿀 때나 주차를 할 때 후방의 장애물을 손쉽게 확인할 수 없게 될 것입니다. 그만큼 사이드 미러는 오늘날 자동차 운전자들에게 없어서는 안 되는 중요한 매개체입니다.

 

사이드 미러(Side mirror) 자동차 운전석과 조수석 쪽 문에 달려, 후방을 볼 수 있게 해주는 반사경

 

처음부터 사이드 미러가 자동차에 달려 있지는 않았습니다. 사이드 미러의 등장은 약 100년 전으로 거슬러 올라가야 합니다. 그 전에는 자동차에 사이드 미러가 없었습니다. 사이드 미러가 등장하게 된 계기는 자동차 경주 때문이었습니다. 자동차 경주에서는 두 사람이 한 팀을 이루었습니다. 한 명은 운전자, 한 명은 보조자였습니다. 보조자는 조수석에 앉아 오늘날 사이드 미러와 같은 역할을 맡았습니다. 자동차 제작자이자 뛰어난 드라이버였던 레이 하룬(Ray Harroun)은 자동차 속도를 높일 방법을 고민합니다. 그는 자동차를 1인승으로 바꿔서 가볍고 빠르게 달릴 수 있도록 했습니다. 하지만 고민은 이어졌습니다. 바로, 조수석에 앉아 후방의 상황을 알려주는 보조자였습니다. 보조자가 없다면 사고의 위험이 커지기 때문입니다.

그는 아내가 거울을 보며 뒷머리를 손질하는 모습에서 아이디어를 떠올립니다. 그는 자동차에 거울을 달면 되겠다고 생각합니다. 이렇게 탄생한 게 최초의 ‘사이드 미러’입니다. 그는 ‘사이드 미러’를 단 자동차를 타고 1911년 미국에서 열린 인디애나폴리스500’ 에 출전했습니다. 그리고 이 대회에서 놀랄만한 기록을 세우며 우승을 거머쥡니다. 그 당시로써는 엄청난 속도, 평균 시속 120km로 우승한 것입니다. 레이 하룬(Ray Harroun)이 몰았던 노란색 32번 마몬 스포츠카는 현재 인디애나폴리스 명예의 전당에 전시되어 있습니다. 다른 참가자들이 자동차가 규정을 위반했다고 항의했지만, ‘사이드 미러’가 속도를 높이는 불법 장치는 아니었기에 결국 문제가 되지는 않았습니다.

이렇게 자동차의 역사에 등장한 ‘사이드 미러’는 현재 룸미러와 사이드 미러로 나누어 점차 발전하게 됩니다. 처음에는 자동차의 모양이 좁고 긴 데다, 도로가 한쪽 방향 통행이었기에 사이드 미러의 필요성이 크게 느껴지지 않았습니다. 그래서 처음에는 장식으로 사이드 미러를 달았다고 합니다. 하지만 점차 여러 차선이 생기고 운전자가 뒤를 주시해야 할 일이 많아지면서 안전상의 이유로 운전석 쪽에 사이드 미러를 달기 시작했습니다.

사이드 미러의 구조

사이드 미러는 자동차 산업의 발전과 함께 성장했습니다. 초기 사이드 미러는 금속 프레임에 거울만 붙은 구조였습니다. 이 당시 사이드 미러는 자동차의 전륜 펜더(Fender, 타이어를 덮고 있는 부분을 말함) 부근에 지지대를 달고 그 지지대에 맞는 거울을 단 모양이었습니다. 이후 자동차 운행에 사이드 미러가 꼭 필요해지면서 국가에 따라 규정을 정했습니다. 이를테면 주행 중 바람에 흔들림이 적어야 하며, 운전자 체형에 맞게 조절할 수 있도록 제작해야 하는 등의 규칙이 생긴 것입니다. 이런 규칙에 따라 사이드 미러의 구조와 재질, 사용하는 소재 등도 변화했습니다.

 

사이드 미러의 구성요소: 사이드 미러는 여러 플라스틱 부품, 모터, LED, 열선, 카메라 등 다양한 부품으로 이루어졌습니다.(플라스틱 부품, 카메라, LED)

 

2018년 최근 사이드 미러는 여러 플라스틱 부품, 모터, LED, 열선, 카메라 등 다양한 부품으로 이루어졌습니다. 사이드 미러의 차체는 미러 베이스와 연결되고, 미러 프레임은 여러 부품의 구조를 지탱합니다. 안전장치지만 자동차에서 점점 디자인이 중요해지듯, 사이드 미러 역시 잘 어울리고 보기 좋은 디자인으로 진화하고 있습니다.

사이드 미러용 소재의 요건

사이드 미러용 소재의 필요 조건: 진동을 견딜 수 있는 강성, 자외선에도 변하지 않는 특성

 

사이드 미러용 소재의 요건 중 하나는 진동을 견딜 수 있는 강성입니다. 고속으로 달릴 때 사이드 미러가 떨리면, 좌우와 후방 시야 확보가 어려워지고 이는 바로 운전자의 안전 문제로 이어지게 됩니다. 그렇기에 사이드 미러의 소재에는 높은 굴곡탄성율(Flexural Modulus)이 요구됩니다. 일정한 힘으로 소재를 누를 경우, 해당 소재가 깨지거나 변형되기 전까지 견딜 수 있는 강도가 높은 소재가 적합합니다. 일반적으로 엔지니어링 플라스틱(Engineering Plastic, EP)인 폴리아마이드(Polyamide, PA) 소재에 유리섬유(Glass Fiber)가 보강된 제품을 사이드 미러용 소재로 사용합니다. 사이드 미러용 소재는 주로 PA6 혹은 PA66에 유리섬유(Glass Fiber) 30~63% 정도를 보강한 소재입니다.

사이드 미러 제조사와 자동차 제조사들은 사이드 미러를 조립한 후 진동과 내구성, 고온과 저온에서 얼마나 견디는지 등 20여 가지에 이르는 실험을 하여 최종적으로 적합한 재질과 선정된 재질에 적합한 설계를 하게 됩니다. 진동을 견딜 수 있는 강성 다음으로 사이드 미러 소재에 요구되는 성질은 자외선(Ultraviolet Ray, UV)에도 변하지 않는 외관 품질입니다. 사이드 미러는 자동차 외부에 달려 있기에 오랜 시간 태양 빛에 노출됩니다. 자외선(Ultraviolet Ray, UV)에 산화되지 않기 위해서는 적절한 내후안정제를 적용해야 합니다.

예를 들면 PA6에 GF50wt%를 기본 조성으로 하고UV 안정제, 카본 블랙(Carbon Black)을 사용해 기후에 견디는 내후성을 키워주는 것입니다. UV 안정제 중에서 고분자 안정제의 경우 그 효과는 탁월하지만 원가 상승의 요인이 되므로 적용할 때 신중히 처리해야 합니다. 또 카본 블랙(Carbon Black)은 자외선 차단 특성이 가장 뛰어나기 때문에, 일반적인 자동차용 부품에 UV안정제 역할을 하는 하는 안료로써 많이 사용합니다. 이렇게 개발된 사이드 미러용 소재는 다양한 테스트를 거쳐 평가 항목에서 합격 판정을 받아 적용되게 됩니다.

사이드 미러용 PA 소재의 미래

 

자동차에서 사이드 미러는 꼭 필요한 안전장치입니다. 낮에도 밤에도, 비가 오거나 흐린 날에도 운전자의 눈이 되어주기 때문에 여러 상황에도 견딜 수 있는 견고함이 필요합니다. 또 자동차가 고속으로 달릴 때도 흔들림이 적어야 합니다. 그래야 운전자는 자동차 뒤의 상황을 정확한 판단할 수 있습니다. 고강성, 높은 내후성에 만족하는 소재 개발이 무엇보다 필요하며 그에 따라 각 기업에서는 뛰어난 소재를 개발하기 위해 많은 시간과 노력을 쏟고 있습니다. 더불어 자동차에 따라 요구되는 소재의 특성 및 조건도 다양하며 사이드 미러용 PA 소재는 더욱 다양하게 개발되어야 할 것입니다. 글로벌 시장을 위해 앞으로도 사이드 미러용 PA 소재 개발을 위해 놀라운 상상력과 기획력, 연구와 실행력이 필요하리라 예측됩니다. 변화하는 미래의 자동차에 걸맞은 사이드 미러용 PA 소재 개발이 더욱 중요한 이유입니다.

 

내용 출처 : LG화학 테크센터 <폴리머 인사이트> 2018 여름호 P.18 ‘사이드 미러용 PA 소재 개발’(EP.TS1팀)

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