GE 소재를 활용한 혁신적 어플리케이션으로 차량 내외부에 첨단 기술을 구현한 현대 ATDV

GE플라스틱스(GE Plastics)는 현대(Hyundai)의 첨단 기술 실연 차량(advanced technology demonstration vehicle: ATDV)인 칼마큐(QarmaQ)를 통해 고기능성 복합재료 및 열가소성 플라스틱 소재들을 활용한 30개 가량의 다양한 첨단 어플리케이션을 선보여 주목 받고 있다. 이 크로스오버 유틸리티 차량 (CUV:crossover utility vehicle)은 GE플라스틱스와 현대의 공동 프로젝트로 기존에 금속 및 유리, 열경화성 수지 등으로 제조되었던 부품을 플라스틱으로 대체하여 디자인의 자율성과 실용성을 구현하고 있다. 이 차량은 일래스틱 프론트 (Elastic Front*), 외관, 인테리어, 조명, 언더후드 등 5가지 주요 부분에 GE의 첨단 기술을 내장하고 있다.

GE 플라스틱스의 소재를 사용하여 얻게 되는 혜택은 매우 다양하며, 60kg의 중량 감소를 통해 연 평균 80 리터의 연료를 절감하며, 보행자 안전성을 향상시키고 정교한 3D 디자인이 가능해진다는 점 등이 있다.

환경적 혜택들

칼마큐는 플라스틱 소재 사용을 통해 얻을 수 있는 커다란 환경적 혜택을 실현하고 있다. 예를 들어, GE에코메지네이션 제품인 Xenoy iQ* 과 Valox iQ*은 플라스틱 폐기물 85%를 활용한 것으로 차량의 주요 부품에 사용되며, 이는 쓰레기로 매립 처리되었을 약 900 여 개의 PET병을 재활용한 것과 같다. 차량 내부 도색 작업을 없애는 솔루션은 페인팅 작업과정에서 유발되는 휘발성 물질의 방출량을 감소하는 데 일조한다. GE의 Flexible Noryl* 수지는 보다 가는 전선 및 케이블 코팅을 통해 중량을 감소시키면서도 부피면적 당 보다 많은 전력을 전달한다.:

GE플라스틱스의 소재는 다음과 같은 어플리케이션에도 사용되고 있다.

일래스틱 프론트

이 독특한 보행자 안전 시스템은 에어백이나 기계적인 팝업(pop-up) 유압장치를 필요로 하지 않으며 GE소재 고유의 특성을 이용해 기능을 수행한다.

에너지흡수구조 및 GE의 플라스틱 소재 고유의 특성은 칼마큐의 미래지향적 스타일에 완벽하게 통합되어 있다. 또한 차량의 각 임팩트존(impact zone)은 사고 시 접촉 가능성이 높은 보행자의 신체부위와 상호 연관되어 있다.

- 보행자 하퇴부 보호기능 (Lower Leg Protection)

• 글로벌 에너지 흡수장치: GE플라스틱스는 Xenoy iQ 수지를 이용, FMVSS/CMVSS, 그리고 유럽 및 일본의 보행자 안전관련 Phase I ,II 조항을 모두 충족하는 에너지 흡수 디자인을 개발했다. 이 부품은 두 가지 기능을 동시에 지니고 있어, 보행자의 하퇴부에 접촉 시 충격 에너지를 흡수할 수 있을 정도로 부드럽고 유연하면서도 저속 주행 중 장애물 혹은 물체에 부딪쳤을 시에 대비해 충분히 단단하게 제작되었다.

- 보행자 대퇴부 보호기능 (Upper Leg Protection)

• 범퍼: CUV의 후드는 다른 차량들보다 높아 이 부분이 보행자의 둔부에 충격을 줄 수 있으므로, 그릴/범퍼의 탑 부분과 후드 앞부분의 접합부위 주변의 에너지 흡수 기능은 매우 중요하다. Xenoy iQ HMD 수지의 물리적 특성(탄성율 및 연성)이 별도의 복잡한 구조나 기계적 솔루션 없이도 이를 가능케 한다.

• 후드: 신규 개발 복합재료인 HPPC소재 기술- GE의 Xenoy iQ 수지-을 이용한 경량의 후드가 디자인 및 재료적 특징을 통해 에너지 흡수기능을 제공한다. HPPC 열가소성 샌드위치 복합재료는 기존 소재의 중량의 약 절반가량 감소시키는 솔루션을 제공하여 충돌 시 부상을 줄이는데 일조한다.

- 머리부위 임팩트존

• 프론트 휀더: GE의 Xenoy iQ HMD를 이용하여 사출성형된 대형의 수직 랩어라운드(wraparound) 휀더가 칼마큐를 통해 제네바에서 첫 선을 보였다. 휀더의 탑 부분 역시 차체 앞 부분의 수평후드 표면의 일부를 형성하기 때문에, 보행자의 머리부위와의 충돌 시 충격을 흡수한다. 한편, HMD 기술은 까다로운 OEM 의 갭 단차 허용치 조건을 충족시키면서도 대형품의 성형이 가능하도록 해준다는 점도 주목할 만 하다. HMD Xenoy수지는 독특한 나노테크놀로지 세동(fibrillation)을 통해 대형 보디 판넬 부품의 치수견고성을 향상시킨다.

• 후드: Xenoy iQ 수지로 제조된 HPPC 후드의 수평적 표면은 머리부위 충격에 치명적인 후드 부위에 중요한 에너지 관리 기능을 제공한다. HPPC는 충돌 관리 기능 외에도 기존 금속 소재의 대체 물질로서 강하고, 내구성이 높은 동시에 유연하고 가볍다는 점에서 뛰어나다.

외관

보다 넓은 면적을 활용하고 전체를 감싸는 랩어라운드 디자인은 Lexan* 하이-테크 투명 플라스틱수지 글레이징을 통해 칼마큐의 중량을 최대 29kg까지 획기적으로 감소시켰다.

• 작동 가능한 측면 글레이징: Lexan 측면 글레이징은 고객에게 전면 개방형 주행 체험기회를 제공하는 한편, Lexan 글레이징 표면 위에 내마모 및 기후성이 강하고 유리와 유사한 PECVD(plasma-enhanced chemical vapour deposition) 층을 제공하는 Exatec* 900 시스템을 이용하고 있다.

• 일체형 파노라마 선루프/프렉탈 안테나: UV 차단 기능의 Lexan 폴리카보네이트 (PC) 파노라마형 선루프는 완전한 모듈형으로 디자인되어, 조명으로부터 원격 조정에 이르기까지 모든 기능을 제공한다. Exatec와 FICOSA 의 Fractal Antenna® Design과 GE의 Lexan 글레이징으로 제조된 시스템은 멀티밴드안테나 통합을 위한 텔레매틱(telematic) 플랫폼으로 사용될 수 있다. 부가적으로 차체 내부 분위기의 향상을 위하여 Exatec 900el 전자발광 내부 조명 밴드를 이용 할 수도 있다.

• 도어: GE의 HMD Xenoy iQ 수지로 제작되어 금속대비 최대 50% 의 중량 감소 효과를 지니고 있으며 디자인과 파워, 그리고 실용성을 겸비함과 동시에 모든 사이즈의 승객들을 수용할 수 있도록 제작되었다.

• 통합형 리프트 게이트: 하위 어셈블리로 디자인되었으며 후방 조명, 와이어링, 센서 및 모든 필수 전자 부품들이 리프트 게이트에 통합되었다. 시스템에 구현된 드라마틱한 형태의 글레이징은 Lexan PC로 만들어졌으며 사이드 윈도우에서 성능이 입증된 동일한 Exatec 900 코팅 기술을 이용했다. 이러한 경량화된 부품은 Exatec의 와이퍼 및 서리 제거장치 기술의 사용을 가능케 함은 물론, 운전자 시야와 관련한 규제사항을 충족시키고 있다.

• 정밀 트렁크 글레이징: GE의 Lexan 글레이징은 성능 및 안전성은 그대로 유지하면서 뛰어난 표면과 후방 시계 (back-vision) 를 제공한다.

• 미러: GE의 센싱 기술과 GE플라스틱스가 개발한 새로운 열전도성 플라스틱 수지인 Statkon*을 사용으로 미러(안개 및 서리 제거 기능성)를 통한 선명한 시계가 확보된다

내부

• 디스플레이 및 인스트루멘테이션: GE의 Illuminex* 광학 디스플레이 필름은 “무코팅(coating-free)” 확산기술을 이용하여 LCD 백라이팅 분야의 광학적 요구를 충족시킨다.

• 도어: 직물 처리된 도어의 가장자리 윗부분은 Cycoloy* CY8540 수지로 주조되어 직물이 늘어나거나 손상되지 않도록 한다.

• 인스트루먼트 클러스터, 대시보드, 도어장식: 아름다운 ‘알프스 백색’의 Lexan Visualfx* 특수수지는, 청명한 Lexan 수지로 바깥층이 성형되어 깊이감 있는 최상급의 광택감을 표현한다.

• 통합 에어백 도어: Lexan EXL 수지는 에어백 도어를 인스트루먼트 판넬과 통합하여 뛰어난 미관과 함께 영하 40도에서도 훼손되지 않을 정도로 안전성을 높인 혁신적 설계를 가능케 했다.

• 필라 트림: Lexan EXL 1414H 수지는 저온 충격에도 견뎌내며, 특히 필라 트림 뒤의 에어백 디자인에 적합하다.

• 좌석 뒤/중앙 콘솔: 깊이감 있는 고광택 ’세라믹’ 백색으로 신규 개발된 백색의 정전 방지Geloy* XTW 수지는 기후 변화에 강하며 UV 차단력이 뛰어니다. 안료 착색기법으로 페인트 사용량을 줄였다.

• 벤트 및 스위치: Lexan Visualfx 특수 효과 수지의 광전도성은 차체 내부의 벤트 및 스위치들이 보석과도 같은 빛을 발현하도록 한다.

조명 시스템

• 프론트 렌즈: 청명한 고내열 Lexan XHT 수지로 성형하여, 광학적 성능은 그대로 유지하면서도 보다 컴팩트한 구성이 가능하다.

• 헤드램프: 칼마큐를 통해 처음 선보인 GE의 Nightfx*수지는 무색 투명한 물질로서, 일정 강도의 빛에 노출되면 밝은 색을 띄며 빛을 발현한다. 현대는 자사 브랜드로 독특한 조명 시그너처를 개발했다.

• 헤드램프 베젤: 직접 메탈라이징이 가능한 Valox iQ 수지는 아름다운 고급형 디자인이 가능하다. 또한 값 비싸고 환경을 오염시키는 래커링을 필요로 하지 않는다.

• 헤드램프 반사경: 이 부품들은 GE의 새로운 직접 메탈라이징이 가능한 Extem*수지로 성형된 반사경들과 함께 극도의 내열성을 제공한다. 이들 또한 래커링을 필요로 하지 않으며, 재활용이 가능하다.

언더후드

• 커넥터: Valox iQ 수지는 폐기시 매립량 및 에너지 소비량, CO2 배출량을 현저히 감소시킨다.

• 와이어 코팅: GE’s Flexible Noryl 수지는 보다 작은 묶음 사이즈의 팩에 보다 많은 와이어를 담고 있다. 오늘날 자동차 회사들이 보다 세련되고 개성적인 디자인을 향한 고객들의 기호에 지속적으로 부응하는데 발맞추도록 돕기 위해 고객의 요구 사항을 반영할 수 있는 보다 넓은 공간을 제공한다.

칼마큐 프로젝트 파트너

- GE센싱 (GE Sensing)

• 안락한 내부 공간을 위한 IR 센서: 체온을 체크 함으로써 정확한 내부 온도를 표시한다. 고감도와 신속한 반응시간을 특징으로 한다.

• NDIR CO2 센서: 차체 내부로 유출되는 CO2 를 감지하며, 새로운 친환경 냉매 사용이 가능하다.

• 방출 물질 컨트롤용NOx 센서: 차량의 배기장치가 깨끗한 상태로 작동하는지 모니터링한다. 높은 정확도가 특징이며, 정교한 방출물질 센서가 다양한 질소산화물을 감지한다.

• 원거리 타이어 압력 모니터링 (RTPM)용 NPX센서: 차량 주행 시 타이어 기압을 모니터링하며, 공기 누출 등으로 인하여 저기압 상태 혹은 기압 결핍 상태가 되면 알람이 작동하여 안전한 주행을 보장한다.

- 모멘티브 퍼포먼스 머터리얼스(Momentive Performance Materials)

• 실리카 타이어: NXT 실란으로 제작된 실리카 타이어는 칼마큐의 연료경제성을 최대 5% 까지 향상시킬 수 있으며, CO2 방출량을 감소시키고, 타이어의 견인력, 조종력, 그리고 수명을 향상시킨다. NXT Z* 실란 및NXT LowV* 실란은 또한 타이어로부터의 에탄올 방출량을 감소시킨다.

• 시트 삽입: 청록색의 실리콘 탄성중합체 시트삽입은 가죽과 누벅 같은 전통적인 소재들과도 완벽하게 어울릴 수 있도록 고안되었다. LSR 탑-코트(Top-Coat) 기술을 이용한 표면 처리는 진짜 가죽과 유사한 촉감을 제공한다. 운전석 부분(운전대, 기어 변환 레버 등)의 터치 감도와 관련한 기타 어플리케이션들은 기계적인 고정력을 지닌 동일 소재 기술을 기반으로 개발되었다.

- 루미네이션 (Lumination)

• Tetra* Contour LED 내부 조명: 차체 지붕에 숨겨진 Lumination의 백색 할로 Tetra Contour LED 조명 시스템은 파노라마형 선루프에 백열광을 더하여 준다. 이 소재는 네온에 비해 최대 40%의 에너지 효율성을 가진다.

- 카보텍 (Carbotech)

• 리프트 게이트: 탄소복합재료 프레임이 Lexan 글레이징과 결합되었다. 복합재료 프레임에 의해 전달되는 강도 및 견고성이 대형 리프트 게이트 제작을 가능케 하며, 기존의 구조물에 비해 중량을 약 50% (10.4kg) 가량 감소시킨다.

- 비스티온 (Visteon)

• 형광발색 조명 엔지니어링: 이 투명한 형광발색 물질은 빛을 받지 않은 상태에서도 색을 발현하며, 빛에 노출되면 더욱 빛난다. 아름다운 형태의 헤드램프는 광학 엔지니어링 및 광도 측정이 가능한 디자인으로 설계되었다.

현대의 칼마큐에 대한 보다 상세한 정보는 http://www.hyundai-motor.com 에서 볼 수 있다.

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