△ 왼쪽부터 이형탁 GS칼텍스 책임, 현대자동차 박상선 책임·박재한 책임·서경배 연구원.

현대자동차와 GS칼텍스가 개발한 3세대 자동차 선루프(지붕창) 프레임이 51주 차 IR52 장영실상을 받았다. 3세대 자동차 선루프 프레임은 유리섬유를 적용해 기존 프레임에 비해 무게와 가격을 대폭 낮춰 주목받았다. 

선루프 프레임은 자동차 지붕에 있는 창인 '선루프'의 골격이다. 개방감과 채광, 환기 성능 등으로 선루프는 대형화되고 있지만 창이 커질수록 무게가 무거워진다는 단점이 있다. 1세대 선루프 프레임의 경우 값이 저렴하면서도 강도가 높은 강철 소재를 활용했지만 프레임 자체가 무거워 주행 안정성과 연비가 떨어지는 단점이 있었다. 이를 극복하기 위해 개발된 2세대인 탄소섬유 기반 CFRP 프레임은 강철 소재 수준의 물성을 유지하면서도 무게를 크게 줄였다. 그러나 탄소섬유 가격이 지나치게 비싸 이를 대체할 수 있는 경제성이 높고 가벼운 제품에 대한 요구가 늘어났다. 

이에 현대차·GS칼텍스 연구팀은 탄소섬유를 경제적이면서도 국내에서 수급이 가능한 유리섬유로 대체하기 위한 연구에 뛰어들었다. 일반 유리섬유로 탄소섬유를 대체할 경우 섬유의 뭉침·꼬임 현상으로 인해 시간이 지날수록 부품이 크게 뒤틀리게 된다. 연구진은 마치 칼국수와 같이 판판한 선으로 되어 꼬임과 뭉침을 크게 줄인 '칼국수 이어폰'에서 아이디어를 얻어 문제를 해결했다. 기존의 원형 단면 유리섬유를 판판한 모양 유리섬유로 대체해 뭉침과 꼬임 현상을 줄인 것이다. 또한 탄소섬유 대비 부족한 유리섬유 물성을 향상시키기 위해 섬유를 기존보다 6배 이상 길게 만들었다. 그 결과 기존 탄소섬유를 뛰어넘는 물성을 달성하면서 가격도 크게 낮춘 3세대 프레임이 개발됐다. 1세대 강철 프레임에 비해 중량은 절반 이상 줄고, 2세대 탄소섬유 기반 프레임보다 가격은 24% 낮다. 3세대 선루프 프레임은 지난해 기아 K5·K8·쏘렌토와 현대차 투싼·아이오닉5·싼타페에 적용돼 2020년 기준 국내 660억원, 해외 2000억원 등 총 2660억원의 매출을 기록했다. 2024년까지 총 1조7000억원의 매출을 목표로 하고 있다. 



■ 주최 : 과학기술정보통신부 

■ 주관 : 매일경제신문사 한국산업기술진흥협회 

[이새봄 기자]
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