TBN대전 - 자동차와 생활

타이어가 왜 까만 색상일까, 미세먼지 위험성은 얼마나 될까, 공기압이 필요 없는 타이어, 친환경 소재로 발전하는 제품성

설 연휴 장거리를 운행한 차량 타이어는 그야말로 피로할 수밖에 없는데요.
오늘은 타이어가 왜 까만 색상이고 미세먼지 위험성은 얼마나 될까를 비롯 친환경 소재로 발전하는 제품성에 대해 알아보겠는데요.

자동차와 생활!

오늘은 김경배 교통전문위원과 말씀 나눠보겠습니다.

Q> 코로나 바이러스가 워낙 위협적이다 보니, 미세먼지 얘기가 주춤하고 있지만 요즘 타이어 미세먼지가 위험하다는 지적도 있죠?
네. 사실 2014년 6월 환경부의 ‘미세먼지와 타이어’ 상관관계 발표 후 계속 이어지고 있는 사회적 문제인데요. 언론 핵심이 자동차보다 타이어에서 발생된 숨 막히는 미세먼지 배출농도가 20배가 높다는 결과에 맞춰졌던 부분이 가장 큽니다.
1km를 주행할 때 마모된 타이어 분진이 100mg 발생하고 이 수치는 디젤 차량에서 배출되는 5mg의 먼지보다 20배가 더 많다는 전체 비교에만 포커스를 맞췄는데요.
크기 10 마이크로미터인 미세먼지와 2.5인 초미세먼지의 경우는 공기역학적으로 매우 미세하여 가라앉지 않고 공기 중에 지속적으로 떠다닌다는 지적도 있었고요.
하지만 세계지속가능경영협의회의와 친환경 자동차기술개발사업단은 자동차 가속과 감속/정지에서 발생되는 노면 마찰 마모분진인 고무 성분과 도로 마모입자를 분석했더니 미세먼지는 아주 극소수라고 했습니다.

Q> 요즘은 PM2.5인 미세먼지를 더 걱정하는 데 타이어 2014년 당시 분진에서는 미세먼지가 거의 안 나오는 것으로 확인 된 건가요? 그렇죠. 당시 평균직경은 100마이크로미터에 타이어마모입자 99%는 10마이크로미터 크기인 만큼 대기 중 자외선과 자연 조건에 분해 소멸된다고 결론이었습니다.
여러 대도시 교통 혼잡지역에서 채취한 대기 미세먼지 함양은 1% 미만으로 매우 낮았고 이 농도는 인체에 미치는 영향력이 없다고 단언했습니다.
특히 유럽과 북미, 일본 주요 대도시 타이어 분진을 수서 생물과 포유류 흡입 독성을 평가하는 물리화학적 특성 실험에서도 대기중 흡입은 무 영향으로 판단됐습니다.
분진실험을 담당했던 교통환경연구소 역시 세계지속가능경영협의회의가 주관한 미세먼지 결과와 비슷했지만 계속되는 의문제기로 현재 재 실험을 준비하고 있는데요.
수많은 차량 타이어와 도로 분진이 쌓여 있다가 먼지로 다시 떠올라 두 번째 큰 미세플라스틱의 원인이 되고, 해결책은 노면을 물 로 세척뿐이라는 기사가 또 심리적 뇌관을 때렸기 때문입니다.

Q> 친환경 타이어에서 에코타이어 등급은 구름저항 그러니까 바닥을 굴러가는 거리로평가하는데 노면마찰과 구름은 상대적아닌가요?
네. 타이어가 굴러갈 때 저항이 클수록 더 많은 힘과 노면과의 마찰력이 필요하기 때문에 ‘구름저항’과는 상대적인 단점을 갖게 되는데요.
구름에 장애를 주기 때문에 타이어업계에선 어떤 특성을 높이면 상반된 특성에 손해를 보게 되는 ‘트레이드-오프’ 현상을 줄이는 데 최선을 다하고 있습니다.
신소재와 트레드 그러니까 바닥면 문양인 패턴을 개발하면서 트레이드-오프를 줄이는 시작점에 돌입했는데요.
그간의 고무 덩어리라는 생각을 바꾸면서 최신 소재 개발 등 다양한 시도가 이어지면서 첨단 고분자물질의 복합체로 거듭나고 있기 때문입니다.
땅에 닿는 독특한 문양 즉 트레드는 노면과의 최대 접지를 비롯 노면 물 등을 빠르게 빼내는 역할을 하는 반면 소음과 직결되는 또 다른 ‘트레이드-오프’가 있습니다.

Q> 타이어 지문이라고 할 수 있는 트레이드문양 정말 중요하네요. 소재와 타이어공학이 잘 어우러져야 고품질이 탄생할 수 있겠네요? 네. 그래서 크게는 사계절용과 겨울전용인 윈터 타이어로 분류되지만 고속용과 저소음 타이어를 비롯 차량 특성을 맞추는 다양한 타이어들이 생산되고 있습니다.
타이어 내부에 흡음재를 넣어 공명음을 줄인 저소음타이어가 출시됐고, 타이어가 파손돼 공기압이 빠진 상태에서도 일정한 속도로 달릴 수 있는 ‘런 플랫’ 타이어는 오래 전 개발됐지만 인기를 얻지 못했습니다.
그런데 최근 소재를 바꾸면서 상용화 단계로 들어갔고, 타이어 파손부위를 스스로 밀봉시키는 기능성 타이어와 공기압까지 필요 없는 타이어도 개발 됐습니다.
런 플랫 타이어는 초창기 단점은 타이어 척추 역할을 위해 철제 구조물이 사이드 월을 지탱하면서 무겁고 운동성능이 떨어졌지만 이젠 가볍고 탄성 좋은 강화고무로 대체되면서 주행 중 파손사고 없는 안전성과 비상용 템포러리 타이어가 필요 없는 시대를 열었습니다.
지난 2008년 콘티넨탈이 개발한 셀프 실링(self-sealing) 기술은 관통된 파손부분을 스스로 메우는 타이어로 폭스바겐 파사트CC를 시작으로 현대자동차 등 세계 유명 브랜드에 납품되고 있습니다. 그리고 정부과제로 한국타이어가 여러 연구기관과 개발한 비 공기압식 유니소재 타이어가 있습니다.
바람을 넣지 않아서 펑크가 나지 않기 때문에 군사용으로 개발됐지만 친환경 타이어로 관심을 끌면서 브리지스톤은 이미 개발을 마친 것으로 알려지고 있는데요.
게다가 한 가지 소재로 만들어져서 재활용까지 쉬운 미래형 타이어 개발은 타이어 사들의 명예가 걸린 승부사가 될 것입니다.

Q> 타이어 소재가 천연고무에서 실리카로 바뀌고 있듯 상대적인 이 ‘트레이드-오프’를 줄일 수 있는 기술과 합성개발은 어떤가요? 네. 천연고무에 합성고무와 실리카를 섞는 공법으로 구름저항을 줄이고, 젖은 노면에서의 접지력을 높이면서 ‘트레이드-오프’를 극복했습니다.
첨단 합성소재 개발로 무게는 가볍고 내마모성을 높이는 타이어 수명 연장과 폐타이어를 줄이는 게 핵심인데요.
하지만 타이어의 주원료인 고무와 강화섬유, 안료, 유황, 첨가제 등의 사용문제와 검정색 등이 초기에 말씀드린 타이어미세먼지 위험성과 맞물리고 있습니다.
최고의 성능을 발휘하기 위해서 천연고무와 합성고무를 혼합하는데 천연은 이중결합이 많고, 합성은 벤젠고리가 많은 데다. 강화섬유인 강철섬유와 아라미드, 폴리에스터, 나일론도 위협감을 주는 부분이죠.

Q> 고무 가교제인 유황성분도 벤젠 만큼이나 위협적인데요. 마지막으로 타이어는 왜 모드 검정색인가요?
네. 성능을 높이는 공법으로 유황을 비롯 15가지 정도의 첨가제가 더 들어가는데요.
여기서 타이어의 품질 좌우하는 고무 접착기술 중 안료와 고무와의 접착기술은 아주 중요합니다.
아울러 비극성 물질인 고무는 밝은 색 계열의 안료를 사용할 경우 고무 사이 흡착이 부실해지면서 고속으로 회전할 때 분리되거나 타이어가 찢어지게 되는 문제 때문에 검은색 안료인 카본블랙을 배합하는 것이고 이로 인해 검은색이 된 겁니다.

네, 말씀 잘 들었습니다.
김경배 교통전문위원이었습니다.

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