Technology Brief - Technology Brief 01
초고성능 타이어코오드 개발 현황과 이슈
송석정 코오롱중앙기술원 원장
현재 세계는 이산화탄소 배출 규제 등 지구 환경문제를 해결하고자 각 산업분야에서 많은 노력을 경주하고 있으며, 한 해에 7,000만 대 이상이 생산되는 거대한 시장을 형성하고 있는 자동차 산업에서는 특히 많은 노력을 기울이고 있다.
이러한 노력 중에 하나가 타이어 라벨링 제도이다.
타이어 라벨링 제도는 타이어에 에너지 효율 등급과 젖은 노면에 대한 제동력 표시를 의무화하여 소비자들이 높은 효율의 제품을 손쉽게 판단해서 구입할 수 있도록 ’12년 12월부터 시행된 제도로서, 타이어 업체 간의 개발 경쟁을 유발하여 타이어의 초고성능화에 집중하는 계기가 되었다.
타이어는 고무로만 이루어진 것이 아니라 다양한 소재로 만들어진 여러 가지 요소로 구성되어 있다.
그중 가장 중요한 것이 타이어 고무층에 매립되어 타이어 형태를 유지하고 골격 역할을 하는 타이어코오드이다.
타이어코오드는 공기압 및 타이어에 걸리는 하중을 지탱함과 동시에 타이어의 내구성과 고속 주행성, 조정 안정성을 높이기 위해 고무 내부에 들어가는 섬유 재질의 보강재이다.
오늘날에는 폴리에스터, 나일론이 주로 사용되고 있다.
형태 안정성이 우수하며 가격이 비교적 저렴하여 가장 많이 사용되는 폴리에스터 타이어코오드는 일반 승용차에 사용되고 있다.
높은 하중의 트럭이나 버스, 중장비 및 항공기의 타이어는 강도가 우수한 나일론 타이어 코오드가 사용되며, 유럽의 아우토반이나 경기용 트랙에서 달리는 고속 주행용 차량에는 레이온 타이어코오드가 주로 사용된다.
최근 타이어코오드는 더욱 높아지는 요구 수준에 적합한 값싼 소재의 개발과 초고성능이 요구되는 특수 용도의 개발이 주된 이슈로서, 첫 번째 이슈는 최근 6,000m/min 수준의 초고속방사 기술을 이용하여 고분자 사슬의 배향성 및 교락도, 결정 및 비결정 함량, 크기 등 섬유 분자구조 제어가 가능해 짐에 따라 더욱 우수한 폴리에스터의 특성을 개발하여 나일론과 레이온 타이어코오드를 대체 가능하게 되었다.
특히, 레이온코오드의 전유물로 인식되어 왔던 주행 속도 240km/hr 이상의 초고성능(UHP-Ultra High Performance) 타이어에까지도 폴리에스터 타이어 코오드 사용이 급격하게 이루어지고 있는 상황이다.
두 번째 이슈는, 극한의 성능이 요구되는 용도의 타이어코오드 개발이다.
300km/hr 이상 주행이 필요한 F-1, 3급 경주용 자동차에 사용되는 초고속 주행 타이어는 일반 섬유소재로는 성능을 만족시킬 수가 없어서, 슈퍼섬유를 사용하고 있다.
최근 순수 국내 기술로 슈퍼섬유 소재인 아라미드 타이어코오드가 개발 및 상업화되어 명실공히 국내 기술이 세계 타이어코오드 기술을 주도하고 있으며, 후발업체들의 맹렬한 추격을 받고 있다.
뿐만 아니라 세계 최고 수준의 타이어코오드 기술을 바탕으로 이산화탄소 배출 규제에 따른 연비개선을 위한 경량화에 적합한 초고강력 타이어 코오드, 생분해가 가능한 친환경 라이오셀 타이어코오드가 개발되고 있으며, 슈퍼섬유 소재와 폴리에스테르, 나일론과 같은 범용 섬유소재를 결합하여 저속, 고속 주행환경에 따라 각각 최적의 주행 조건을 제공하는 하이브리드 타이어코오드 역시 개발되고 있다.
앞으로 슬림타이어, 경량 런플랫타이어와 같은 차세대 타이어뿐만 아니라 극한 환경용 MRG(Mechanical Rubber Goods)에 응용, 접목될 수 있을 것이다.