보다 친환경적인 자동차를 만드는 방법
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보다 친환경적인 자동차를 만드는 방법
  • 제임스 앳우드(James Attwood)
  • 승인 2022.03.29 10:58
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우리 삶의 모든 영역에서 환경성과 개선에 대한 압력이 높아지고 있다. 자동차 제조업체들은 배기가스 배출 감소를 넘어 무엇을 하고 있을까?

배기가스 감축에 대한 지속적인 논쟁(자동차 산업에서 뿐만 아니라 더 넓은 영역)에서 볼 수 있듯이 탄소 배출량을 줄이는 것에 관한 한 간단한 해결책은 없다. 

비록 전기자동차는 배기가스 배출을 하지 않지만, 불편한 사실은 전기자동차가 그들의 동력인 전기만큼만 깨끗하다는 것이다. 폴스타와 볼보의 라이프 사이클 분석에서 나타난 것처럼, EV를 생산하는 것은 내연기관을 사용하는 비슷한 자동차를 생산하는 것보다 탄소 집약적이다.

이는 전기자동차가 단지 시작에 불과하다는 것을 의미한다. 지속가능성을 향한 자동차 산업의 움직임은 미래의 자동차 생산과 제작 방법의 모든 측면에 영향을 미칠 것이다. 자동차 산업이 탄소 발자국을 줄이려고 시도함에 따라 자동차가 어떻게 변화하고 있는지에 대한 몇 가지 예를 들어보자.

 

차체와 섀시

지속 가능한 해결책을 찾는 자동차 구매자들은 친환경 사용에 주목할지 모르지만, 가장 큰 성과 중 일부는 자동차의 프레임과 차체에 사용되는 재료의 탄소 영향을 줄이는 데 있다.

공급업체와 협력하면 다음과 같은 이점이 있다. 기아는 협력업체를 대상으로 탄소배출량 모니터링 시스템을 가동하고 앞으로 화석연료를 사용하지 않고 생산된 '친환경강'만 사용하겠다고 약속했다. 철강 생산이 전 세계 온실가스 배출량의 8%를 차지하는 점을 감안하면 상당한 영향을 미칠 수 있다. 

스웨덴 합작기업 하이브리트는 전통적으로 사용하던 코킹 석탄을 재생에너지와 수소로 대체해 철강 생산에 나섰다. 볼보그룹이 최근 첫 고객 물량을 인도받았다.

차체 신소재를 평가하는 자동차 회사에는 폭스바겐도 포함된다. 예를 들어, ID 라이프 콘셉트에서는 재활용 페트병으로 만들어진 탈부착 가능한 지붕과 보닛을 선보였는데, 이것은 전통적인 방법보다 가볍고 생산 비용이 저렴하다.

 

페인트

자동차를 도장하는 것은 생산 공정에서 가장 자원 집약적인 부분 중 하나이며, 페인트 숍이 환경에 미치는 영향을 줄이기 위해 노력하는 것은 제조업체들의 지속가능성 추진의 주요 초점이 되었다.

예를 들어, 람보르기니는 2019년에 우루스를 생산하기 위한 산타가타 공장 확장의 일환으로 환경 발자국을 30% 줄일 수 있도록 설계된 새로운 페인트 숍을 열었다. 이는 부분적으로 고품질 단열재 및 LED 조명을 사용했기 때문이기도 하지만, 도장 라인의 오븐에 전력을 공급하는 공정에서 열을 회수하는 애프터버너를 통해 용매 방출을 줄이고 사용하는 색상의 95%를 수성 페인트로 전환했기 때문이기도 하다. 새로운 에어 마이닝 시스템으로 뿌려진 페인트의 80%가 차체에 달라붙도록 했다. 

하지만 자동차 도장 작업이 환경에 미치는 영향을 줄이는 가장 간단한 방법은 자동차 도장 작업을 중단하는 것이다. BMW i 비전 서큘러 콘셉트와 ID 라이프는 특수 양극 처리된 금속으로 만들어져 도장이 필요치 않은 외부를 특징으로 한다. 예를 들어, ID 라이프는 재활용 목재 칩과 바이오 기반 경화제를 사용하는 마감재를 사용하며, 가공 없이 완전히 재활용할 수 있도록 설계되었다. 이 기술은 아직 양산차에 적용되지 않았지만 제조사들이 적극적으로 들여다보고 있는 부분이다.

 

인테리어 트림과 소재

자동차에 새로운 인테리어 재료를 도입하는 것은 단순히 새 천을 고르고 시트 덮는 것만큼 간단하지 않다. 자동차에 사용되는 것은 재료에 대한 엄청난 수요를 유발한다. 벤틀리의 색상 및 트림 책임자인 마리아 멀더는 회사의 차량에 사용할 수 있는 잠재적인 신소재의 소싱, 테스트 및 평가에 최소 7년이 걸린다고 말한다. 이에 비해 폭스바겐과 같은 주류 브랜드의 경우 4년 정도가 소요된다.

멀더는 "현재까지 제작된 벤틀리의 약 80%가 아직 주행 중이므로 최소 100년 이상 지속될 것으로 확신하는 소재만 사용할 것"이라고 말한다. "항상 흥미로운 신소재를 찾고 있다. 우리는 패션을 예의주시한다. 의류에 사용된 신소재를 보게 되면 자동차 산업을 위한 응용방법을 연구한다."

벤틀리는 컬러·트림 부서에 특정 '선반'을 두고 있다. 관심이 있지만 아직 자동차용으로 검증되지 않은 소재들을 보관하는 곳이다. 멀더는 그 선반에 재료들이 "7년 이상" 보관될 수 있다고 언급했다. 

또한 지속 가능한 물질을 도입하는 것이 환경에 가장 적은 영향을 미치는 물질로 바꾸는 것만큼 간단하지 않다. 특히 순환 경제 원칙을 따르면서, 사용하는 모든 재료가 완전히 재활용되기를 원한다면 더욱 그렇다. BMW의 지속 가능한 소재 전문가인 안나 골드호퍼는 “사용하기에 가장 좋은 재료가 꼭 생산과정에서 이산화탄소가 가장 적은 재료인 것은 아니다”라고 지적한다. “왜냐하면 사용하기 전에 색을 입히거나 가공을 해야 하는 재료라면 순환형이라고 할 수 없기 때문이다.”

재활용 페트병으로 만든 안전벨트와 시트 커버는 이제 비교적 흔하다. 르노 조에와 폴스타 2에서 찾아 볼 수 있다. 최근의 피아트 500과 판다 하이브리드는 바다에서 건져 올린 어망과 플라스틱 등 재활용 폐기물로 만든 시켈 실이 포함된 시트 트림을 최초로 탑재한 생산차량이다.

자동차 회사들이 바꾸려고 하는 것은 단지 눈에 띄는 재료들만이 아니다. 예를 들어, BMW는 삼섬유로 만든 폼을 포함하여 내부 도어 패널 제작에 사용할 천연 재료를 평가해 왔다. 골드호퍼는 다음과 같이 말한다. “단순히 적은 양의 이산화탄소를 배출해 생산하는 것 외에도 여러 가지 이점이 있다. 더 가볍기 때문에 차의 효율을 높이는 데 도움이 되며, 천연 섬유가 자라기 때문에 탄소 흡수원의 역할을 한다. 즉, 자라는 동안 이산화탄소를 흡수하므로 이산화탄소 순배출량을 마이너스로 만들 수 있다.”

마찬가지로, 폴스타는 향후 인테리어 패널에 사용할 비콤프의 파워립과 엠프리텍스 재료를 평가하고 있다. 두 재료 모두 아마 합성물로 만들어지는데, 작물 순환 과정에서 재배되는 경우가 많아 식량작물과 경쟁하지 않고 생산할 수 있다. 또한 기존의 자동차 패널 소재보다 가볍고 튼튼하다.

 

페인트 숍은 환경 관련 개선을 위한 핵심 영역이다<br>
페인트 숍은 환경 관련 개선을 위한 핵심 영역이다

가죽

폴스타를 비롯한 일부 신생 자동차 회사들은 가죽이 없는 인테리어를 약속했지만 벤틀리 등 프리미엄 브랜드 고객들에게는 가죽이 여전히 인기 있는 옵션으로 남아 있다. 벤틀리는 대안을 찾고 있지만, 멀더는 가죽의 사용이 "우리 브랜드의 핵심 부분"이라고 말한다. 

어쨌든 벤틀리는 식품 산업의 부산물로 가죽을 얻는 소수의 유럽 제조업체에서 소싱된 가죽을 사용하는 것이 책임감 있고 지속 가능한 접근법의 일부가 될 수 있다는 것을 증명하기 위해 노력하고 있다. 벤틀리는 모든 공급업체가 (벤틀리가 회원으로 있는) 레더 워킹 그룹에 의해 설정된 높은 생산 기준을 충족하고 있으며, 각 가죽의 사용을 극대화하기 위해 절단 공정을 개선했다고 말한다.

비록 많은 벤틀리 고객들 사이에서는 계속해서 가죽에 대한 수요가 있을 것이지만, 가죽 생산에는 이산화탄소와 메탄이 연관된다. 부산물을 사용하더라도 마찬가지이다. 일부 자동차 구매자들은 어떤 동물 제품으로부터도 멀리 떨어질 방법을 모색할 것이다. 시트에서는 여전히 그 제품의 느낌을 원하는 채로 말이다. 그래서 벤틀리는 대안을 면밀히 조사하고 있다.

벤틀리와 다른 자동차 회사들이 주시하고 있는 한 가지 유망한 옵션은 비제아의 와인 패브릭 이다. 이름에서 알 수 있듯이 와인을 생산하는 동안 버려지는 포도 껍질, 줄기, 씨앗으로 만든 비건 가죽이다. 지금까지, 멀더와 그녀의 팀은 이것이 양산 자동차에 사용하기에 적합한지 아직 결정하지 못했지만, 테스트는 계속되고 있다.

포도 껍질 가죽이 충분히 이상하지 않다는 듯, 자동차 업체들이 평가하고 있는 다른 옵션으로는 파인애플 섬유로 만든 피나텍스, 선인장을 이용한 데저텍스 등이 있다.

 

타이어 

단지 자동차 자체가 무엇으로 만들어지는가만의 문제가 아니다. 자동차가 무엇을 딛고 서 있는지도 지속가능성에 영향을 미칠 수 있다. 이에 따라 타이어의 지속가능성을 높이려는 움직임이 일고 있다. 미쉐린은 모토 E 바이크 경주대회에서 40% 재활용 바이오 기반 소재로 만든 타이어를 시험적으로 사용해 왔다. 미래에는 더 나아갈 수 있다. 폭스바겐의 ID 라이프는 지속 가능하게 생산된 고무, 재활용 고무, 쌀 껍질 및 식물성 오일을 혼합하여 만든 타이어 콘셉트를 보여준다. 

 

보다 지속 가능한 생산 방법

벤틀리는 환경 친화적인 가죽 소재를 찾기 위해 분투 중이다<br>
벤틀리는 환경 친화적인 가죽 소재를 찾기 위해 분투 중이다

자동차를 만드는 실제 과정이 환경에 미치는 영향을 줄이는 것도 기업들이 탄소중립에 도달하기 위해 노력하는 핵심 분야다. 이를 위한 가장 확실한 방법은 '친환경' 에너지로 전환하는 것이다. 벤틀리의 크루 공장은 1378면의 주차 공간을 덮는 1만 개의 태양광 패널과 공장 지붕에 설치된 2만815개의 패널을 갖추고 있어 7.7MW 전력의 발전 능력을 가지고 있다. 이는 1750 가구 이상에 전력을 공급할 수 있는 수준이다.

산타가타에서는 람보르기니가 지역 바이오가스 열병합발전소와 거래를 하고 있다. 이 과정에서 발생하는 과잉 에너지는 물을 가열하는 데 사용되며, 람보르기니 공장으로 보내져 매년 약 1800톤의 이산화탄소를 감축한다. 

벤틀리의 지게차 250대 이상은 전기로 전환되었고, 회사의 공장과 윈스포드 창고 사이에서 부품을 운반하는 10대의 HGV 트럭은 가수 처리된 식물성 기름을 사용하여 현장에서 생산된 재생 가능 연료로 운행되도록 전환되었다. 벤틀리는 이러한 전환이 회사 물류 차량의 테일파이프 이산화탄소 배출량을 86% 이상 줄였다고 말한다.

지난해 벤틀리는 도장 과정에서 발생하는 폐수의 오염물질을 고압펌프를 이용해 제거하는 역삼투화 플랜트로 폐수 탈환 시스템을 업그레이드해 공장과 지반에서 사용할 수 있는 순수한 물을 만들어냈다. 벤틀리는 2020년 한해 35만 리터의 물을 재활용할 수 있었다.

 

모토 E 타이어: 40% 재활용 바이오 기반 소재<br>
모토 E 타이어: 40% 재활용 바이오 기반 소재

                                           

                                          전기차의 배터리는 어떨까?

전기차의 환경영향에 가장 크게 관련된 것은 배터리 생산이다. 또한 EV 배터리에 사용되는 코발트와 같은 희귀 원소는 콩고 민주공화국의 광산에서 주로 발견되는데, 이 광산들은 안전 기준에 대해 자주 비판받고 있다. 기술이 발전함에 따라 가능한 다양한 해결책이 제시되고 있다. 예를 들어, 볼보는 자동차에 사용되는 자원의 정확한 출처를 추적하기 위해 블록체인을 사용하고 있다.

배터리 수명을 극대화하기 위한 과정도 증가하고 있다. 포르쉐는 전용 수리 센터와 수리가 필요한 곳으로 이동할 수 있는 전문 ‘플라잉 닥터’ 기술자를 이용해 타이칸의 유닛을 위한 고압 배터리 수리 프로세스를 개발했다. 이 기술자들은 타이칸 배터리를 분해하고 28개 또는 33개의 모듈 중 어떤 모듈이 손상되었는지 확인한 다음 개별 유닛을 교체하는 방법에 대해 교육받는다. 이렇게 하면 폐기할 뻔 했던 배터리 전체를 계속 사용할 수 있다.

하지만 궁극적인 목표는 배터리를 재활용하는 것이다. 여러 자동차 회사들은 배터리를 개별적인 요소로 분해하도록 설계된 프로토타입 공장을 개발하고 있으며, 추가 요소를 채굴하는 대신 이러한 물질을 분리하여 미래 자동차 배터리에 재사용할 수 있는 공정을 진행하고 있다.


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