기존 수소차 시장에서는 일반적으로 차량이 강철 또는 알루미늄으로 제조됐고, 가압 연료 탱크의 무게와 비용 때문에 적재 용량을 제한했다. 이에 현재 제조업계에서는 금속 수소 탱크 소재의 설계를 단순화하고 부품 중량을 줄이면서 생산 비용까지 절감할 수 있는 엔지니어링 열가소성 수지로 대체하고 있다.

다만 엔지니어링 열가소성 수지를 생산하기 위해 선택하는 재료는 급속한 수소 충전 및 감압과 40~85°C 사이의 극심한 온도 변화로 인한 기계적 스트레스를 견뎌낼 수 있어야 한다. 여기에 고압 환경에서 수소를 안전하게 저장된다는 것을 보장하는 규정까지 준수해야 한다.

이 모든 것을 아우르는 소재가 DSM에서 출시한 Akulon® Fuel Lock이다. Akulon Fuel Lock은 강철 대안보다 70% 더 가벼운 것은 물론, 기계적 강도가 우수하고, 치수 안정성 및 내충격성을 제공해 압력용기 유형 IV를 생산하는 데 이상적이라는 평가다. 또한 Akulon Fuel Lock 탱크 라이너는 압력 용기에서 수소의 침투 누수를 줄이는 데 탁월한 벽을 제공해 차량 안전과 연료 효율성을 향상한다.

특히 독특한 화학 구조 덕분에 기존에 사용되던 수지인 고밀도 폴리에틸렌(HDPE), PA11에 비해 우수한 특성을 제공한다. 기존 HDPE는 다양한 탱크 제조 애플리케이션에 사용되지만 기포가 생기기 쉽고, 85°C로 가열할 때 안전 기준을 초과한다. 반면 Akulon Fuel Lock은 85°C로 가열될 때 HDPE보다 더 높은 안전 범위를 달성하고, -40°C 환경에서 수행된 빠른 충전 테스트로 저온 조건에서도 잘 작동함을 검증한 바 있다.

가공 비용도 크게 절감 가능하다. Akulon Fuel Lock은 가볍고 얇은 벽 디자인을 생산하고, 복합재층 생산 중 경화 시간을 단축할 수 있다. 또한 다용도 폴리아미드는 사출 성형, 회전 성형, 블로우 성형 및 튜브 압출 공정과 호환되므로 부품 공급업체의 경우 기존 생산 설정에 쉽게 적용할 수 있다. 이외에도 DSM은 투과 작용 예측을 포함해 실제 CAE (Computer-Aided Engineering) 지원도 제공한다.

DSM 담당자는 “당사는 자동차 및 운송 업계가 환경 보호 목표를 달성할 수 있도록 지속 가능한 엔지니어링 열가소성 수지를 시장에 출시했다”며 “이를 통해 기존 수소차 시장의 복잡한 설계, 성능 및 비용 문제를 해결할 수 있는 방법을 모색하는 등 글로벌 시장 공략에 속도를 낼 것”이라고 밝혔다.

한편 DSM은 바이오 기반 소재, 재활용 기반 소재, 안전 소재 등 지속 가능한 에너지 및 자원 솔루션 개발을 선도하는 기업이다. 고성능 플라스틱의 글로벌 공급 기업으로서 자동차, 전자제품, 생활용품 등 각 산업 분야에서 더 강하고 가벼우며 안전한 플라스틱 솔루션을 개발 및 제작해 세계 약 50여 국가, 200여 도시에 보급하고 있다.

출처 / 디에스엠 엔지니어링 머티리얼즈 코리아