자동차 범퍼는 왜 플라스틱일까?

 

자동차 부품 중에서 ‘범퍼’에 가장 먼저 플라스틱이 적용됐다는 사실, 알고 계셨나요? 과거 자동차 범퍼는 장식과 충격흡수를 위해 ‘철’로 만들었었는데요. 하지만 1970년대 독일 폴크스바겐 골프에 우레탄폼 플라스틱 범퍼를 적용하면서 본격적인 플라스틱 범퍼 시대가 시작됐습니다. 그렇다면 자동차 범퍼는 왜 ‘플라스틱’ 소재로 만들어질까요? 오늘은 자동차 안전은 물론 성능까지 좌우할 수 있는 자동차 범퍼에 대해 알아보도록 하겠습니다. 

 

 

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충격을 흡수하는 범퍼구조

 

 

자동차 범퍼는 자동차 전면과 후면에 장착되어 충돌 시 외부충격으로부터 충격을 흡수해 자동차와 자동차에 탑승하고 있는 운전자와 승차자를 보호하는 역할을 하는데요. 크게 ‘범퍼 커버’, ‘충격완화장치(에너지 업소버)’, ‘내부 지지대(백 빔)’으로 구성됩니다.

 

'범퍼 커버'는 범퍼 자체가 파손되는 것을 막아주는 역할을 하며, 충돌 시 가장 먼저 닿는 부분이기 때문에 잘 깨지지 않도록 탄성이 있는 유연한 플라스틱 재질로 만들어집니다. 이는 보행자와의 충돌 시 보행자에게 충격을 가하지 않도록 보호하는 기능도 수행합니다.

 

범퍼 커버 안에는 '에너지 업소버(energy absorber)'가 있는데요. 충격흡수를 위해 폴리프로필렌 발포 소재가 주로 사용됩니다. 그리고 대부분의 충격을 흡수하는 것은 바로 ‘백 빔(back beam)’인데요. 차체 보호를 위한 범퍼의 뼈대 역할을 합니다. 주로 철, 알루미늄 등이 사용되며 최근에는 고강도 경량 복합 플라스틱 소재가 적용되고 있습니다. 

 

 

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자동차 성능을 높이는 경량화 범퍼

 

 

범퍼 소재가 점점 플라스틱으로 교체되고 있는 것은 자동차 성능과도 연관이 있습니다. 범퍼 중량이 많이 나가게 되면 연비가 떨어지게 되는데요. 자동차 성능강화를 위해 범퍼는 단단하면서도 무게는 나가지 않은 경량화 복합소재가 사용되고 있습니다. 

 

자동차 무게를 약 10% 줄이면 연비는 3~8% 개선되며, 이산화탄소 등 배출가스가 줄어들며 가속과 조향성능이 향상되며 제동거리는 5% 단축되는 효과가 있는데요. 따라서 자동차 범퍼 경량화를 위해 주로 ‘복합 PP’가 적용되고 있습니다. 

 

 

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고강도 경량 범퍼 소재 '복합PP'

 

 

자동차 범퍼 소재로 주로 사용되고 있는 ‘복합 PP’는 폴리프로필렌(PP)에 탄성체(elastomer)를 혼합한 플라스틱 복합소재인데요. 폴리프로필렌은 성형 가공성, 경량 면에서 균형이 뛰어나 자동차 플라스틱 중에서도 가장 많이 사용되고 있습니다. 

 

한화토탈은 높은 충격강도와 탁월한 성형성, 내후 안전성을 갖춘 ‘고충격성 복합 PP’를 생산하고 있는데요. ‘고강성’, ‘준강성’, ‘연질범퍼’ 등 다양한 강성등급을 갖추고 있는 것이 특징입니다. 

 

 

특히 자체개발한 촉매와 폴리프로필렌 디자인 기술로 사출가공을 통해 부품을 만들 때 외관에 물결무늬처럼 보이는 플로우 마크(flow mark)’가 생기지 않는 ‘FMF PP(Flow Mark Free Polypropylene)’을 개발했는데요. 이는 도장을 하지 않아도 되어 원가절감에 기여하는 효과를 주었습니다. 이러한 기술력을 바탕으로 한화토탈 FMF PP는 유럽 및 일본 주요 자동차 부품에 적용 중이며, 2017년에는 '세계일류상품'에 선정되기도 했습니다.

 

자동차와 사람을 보호할 뿐만 아니라, 자동차 성능과 연비개선까지. 자동차 범퍼가 플라스틱 소재로 만들어지는 이유 속에는 이렇게 과학적인 원리가 숨겨져 있었습니다. 미래에는 찌그러져도 자동으로 복원되는 범퍼기술까지 개발되고 있다고 하는데요. 화학 소재 발전이 가져온 범퍼 기술의 무궁무진한 변신, 기대해도 좋을 것 같습니다.

 

 

 

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