경주용 차량 시트쉘에 재활용 탄소 섬유가 적용되어 강도는 높이고 중량은 낮추는 효과를 내고 있다.

재활용 탄소 섬유로 채운 시트쉘(seat shell)이 경주용 차량에 적용되면서, 친환경 기술은 모터스포츠 분야에 먼저 도입될 것으로 보인다. Recaro Automotive(이하 “Recaro”)의 제품 및 브랜드 담당 글로벌 부사장 Nicole McElroy는 “FIA 인증 시트 쉘은 모터스포츠 분야에 처음 사용되지만 앞으로 더 많은 분야로 확장할 것”이라고 밝혔다.

동 시트 쉘은 2023년 상반기에 생산을 시작하며, 다양한 경주 트랙 및 드리프트 대회에서 처음 선보일 예정이다. 카레이서들에게 시트 쉘은 중량은 낮추면서 구조적인 부하 및 에너지 흡수 강도를 제공한다. Recaro의 유리섬유 시트쉘 포트폴리오를 대체하는 신제품은 이전 제품보다 중량은 1.4kg 낮추면서 운전자의 필요를 충족한다.

재활용 탄소 섬유는 폐기물 순환에 포함된 부품에서 첨단 소재를 만드는 미 사우스캐롤라이나주 소재 기업인 Carbon Conversions가 공급한다. Recaro의 각 시트쉘은 유리 단섬유(chopped strand)의 10~11%를 탄소 섬유로 대체한다. 재활용 소재의 비율은 향후 더 높아질 예정이다. McElroy 부사장은 “대체할 수 있는 한계치까지 그 비율을 계속 높여나갈 것”이라고 언급했다.

쉘 구성

재활용 탄소섬유와 더불어 시트 쉘은 Chomarat가 상표를 등록한 C-Ply 다축 직조섬유(NCF)를 사용하여 일반적으로 직조 섬유를 사용할 때 발생하는 중량과 비용을 추가하지 않고 원하는 방향으로 탄소 섬유를 조절한다. Chomarat 북미 법인 판매 및 마케팅 책임자 John Leatham은 “단일 NFC 소재에 각도를 최대 네 개까지 포함하여 성능 최적화와 부품 적층(lay-up) 과정 간소화를 달성할 수 있다”고 설명한다. Chomarat는 복합 소재와 기술 섬유 전문 기업이다.

쉘 구성에 사용되는 다른 소재로는 브레이드 직조(braided woven) 탄소 섬유, 직조 유리 섬유(유리 단섬유 스트립[discontinuous glass fiber strip] 대체) 및 폴리에스터 수지를 대체하는 바이닐 에스터 에폭시(vinyl ester epoxy) 수지가 있다. McElroy는 “수지 소재를 변경하면 소재 강도가 높아진다”고 언급했다.

미국은 Recaro가 재활용 탄소 섬유 시트쉘을 개발하고 생산하기 위한 중심지이다. McElroy는 “공급망 발자국이 지속가능성의 일부를 차지하고 있다”며, “현재 모터스포츠에 사용되는 시트쉘 제품은 전량 수입되고 있으며, 동유럽이 대부분을 차지하고, 중국과 한국, 베트남에서도 일부 수입된다”고 설명했다. Recaro의 새로운 시트쉘은 미주 유통 지역으로 공급될 예정이다.

글로벌 탄소섬유 생산(2021년 12만~15만톤으로 추정)에 비해 탄소 섬유 회수 속도가 빨라지고 있다. Carbon Conversions는 2021~2022년 동안 약 140만kg를 회수했다. 동 기업이 회수한 소재는 소비자 가전과 레저용품, 일반 공산품, 항공 우주 및 자동차 등 여러 업계에서 활용되고 있다.

사업개발 담당 부사장 Keith Graham은 “무엇보다 당사의 re-Evo MCF(금속도금탄소섬유)는 재활용된 비직조 탄소섬유로서 Honda의 2세대 《Acura NSX》 바닥재에 사용된 자격 요건을 갖춘 소재”라고 설명했다. 그는 재활용 탄소 섬유 채택 속도가 느리지만, 기업들은 “다른 첨단 복합 소재처럼 동 소재를 효과적으로 사용하는 능력을 증명할 수 있다는 점을 더욱 확신하고 있다”고 덧붙였다.

Carbon Conversions는 현재 대중 교통에 사용에 적합한 소재를 만들고 있으며, 2024년 및 2025년에 생산을 시작할 예정이다.