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[오토저널] 비공기압 타이어의 산업분야 적용 현황과 표준화 방안

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글 : 오토저널(ksae@ksae.org)
승인 2020-07-01 10:06:29

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최근 타이어의 신기술로서 사용되는 것이 비공기압 타이어(Airless Tire 또는 non Pneumatic Tire)이다. 비공기압 타이어의 특징은 펑크에 의한 타이어의 손상이 없다는 것이 큰 특징이라고 볼 수 있다.

 

이에 비해 비공기압 타이어는 폭발 요인이 전혀 없으며 이물질 관통에도 승차감을 유지하는 것이 가능하며 주기적인 압력 관리가 필요없고 기온 변화에 따라 압력 변동이 없는 것이 큰 특징이라고 볼 수 있다.

 

<표 1>은 현재 비공기압 타이어를 개발하여 다양한 수송기계장치에 적용하려고 하는 것을 비교하여 나타낸 것이다. 국내에서도 타이어 제조회사인 금호타이어, 한국타이어에서도 선진 타이어 제조회사와 비교 우위를 확보하기 위하여 비공기압 타이어를 개발 보급하려고 계획하고 있으며 이러한 비공기압 타이어의 개발은 신소재 적용과 스포크의 형상, 제조공법, 타이어 트레드의 접착 등 고난이도의 기술 적용이 필요하다고 본다. 국내에서도 이러한 세게적인 추세에 맞추어 국내 중소기업인 유일산업에서도 튜닝 자동차에 적용 가능한 비공기압 타이어를 개발하여 지속적인 내구성과 실용화를 위한 준비를 하고 있다. 특히, 비공기압 타이어의 적용은 점점 증가할 것으로 에상되며 군용차량, 지게차를 비롯하여 Personal Mobility인 전기자전거, 전기오토바이, 전동 킥보드 등에 적용될 것으로 예상된다.

 

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비공기압 타이어의 경우 제조공정 및 제조방법 등의 표준화와 지속적인 기술 개발이 성공적으로 이루어지게 될 경우 타이어의 새로운 기술로 각광을 받을 것으로 예상된다. <그림 4>는 현재 승용차에 적용하고자 하는 비공기압 타이어의 종류를 나타낸 것이며 이러한 타이어의 종류에 따라 스포크 형상, 트레드 접합 등 다양한 신기술 및 신 제조공법에 대한 특허가 등록되었으며 <표 2>는 국내에 특허 등록된 현황 일부를 나타낸 것이다.

 

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비공기압 타이어에 대한 제조공법과 스포크의 형상은 비공기압타이어의 성능에 큰 영향을 주기 때문에 스포크의 형상을 곡선, 하니컴 형태 등 다양하게 개발 및 연구를 하고 최적의 성능 발휘를 위해 스포크의 진동 흡수 등 코너링시의 선회성 확보를 위한 기술 개발 연구가 진행되고 있다.

 

다음은 미래형 고성능 타이어의 특허 출원 현황을 나타낸 것이 <표 3>이며 미래형 고성능 타이어의 특허 출원 현황을 살펴보면 비공기압 타이어가 가장 많으며 비공기압 타이어에 대한 다수의 출원인도 국내의 한국타이어와 금호타이어가 다수 출원하였으며 최근에는 브리지 스톤 등이 자동차 회사와 같이 실용화에 박차를 가하고 있으며 국내에서도 타이어회사와 자동차 회사 상호 협력하여 비공기압 타이어의 실용화에 협력이 절실히 필요한 시점이라고 본다.

 

기존 공기주입 방식 대신 고무나 우레탄을 거미줄처럼 연결한 바퀴살로 형태를 유지시켜 펑크 걱정을 없앤 신개념의 비공기압 타이어도 같은 기간 총 181건이 출원됐고 한국타이어(32건, 18%)가 가장 많은 출원건수를 나타냈다. 이어서 개인(21건, 12%), 금호타이어(8건, 4%) 등 순이다.

 

현재 사용되고 있는 공기주입방식의 타이어는 타이어의 에너지소비효율 등급, 구름저항, 웹 그립 등급 등 다양한 성능 평가와 타이어에 대한 규격시험 등이 있으며 국제적인 인증 규격 등 다양한 평가방법 등이 적용되고 있다. 그러나 비공기압 타이어에 대한 구체적인 성능시험 평가방법을 비롯한 국제적인 규격이 없어 비공기압 타이어에 대한 구체적인 규격 제정과 인증 평가방법을 비롯한 공기주입식과 같은 각종 성능 평가방법에 대해 새로운 평가방법 개발과 표쥰 규격 제정 등이 시급히 필요하다고 본다.

 

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최근에는 비포장도로 전용의 특수목적용 차량에도 적용되고 있기 때문에 비공기압 타이어에 대한 규격 표시 방법 제정과 튜닝용 차량 등 특수목적에 사용되는 용도로 비공기압 타이어의 규격 제정 등이 절실히 필요할 것으로 판단되며 비공기압 타이어에 대한 국제적인 성능 평가방법 개발 및 제정이 필요하다고 판단된다. 아직까지는 국제적인 성능 평가 방법 등 타이어의 요구사항 등에 대한 구체적인 표준이 없으며 향후 이에 대한 개발이 필요하며 이에 대응하기 위한 전략이 필요하리라 본다.

이러한 성능 평가방법이 구체화되어 있지 못하여 일반 공기압 타이어와 같이 ECE R30의 최고주행속도, 소음진동은 ECE R117, 회전저항은 ISO 28580, Wet Grip 평가는 ECE R 117, 휠 성능 평가는 ECE R124, 연비평가는 ISO 288580에 의한 평가가 이루어지고 있어서 비공기압타이어에 대한 평가방법 및 성능 인증 기준의 표준화 작업이 필요한 시기가 왔다고 본다.

 

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최근 국내에서는 비공기압타이어의 개발이 본격적으로 설계, 개발, 시제품 제작 및 실용화를 위한 노력이 이루어지고 있으나 비공기압 타이어의 성능 평가를 주로 공기주입식 타이어 평가 기준에 의거하여 가혹하게 평가 시험이 이루어지고 있다. 따라서, 비공기압 타이어 상용화를 위한 제도 마련과 특히 현재 자동차 튜닝에 적용하고자 할 경우 튜닝 부품 인증 대상 품목 고시 제정, 국내외 비공기압 타이어에 대한 규격, 제도 조사 요구가 본격적으로 필요하며 비공기압타이어 시험 규격 등 성능 평가방법 제정을 위한 표준위원회 구성, 운영이 필요하다고 본다.

 

또한 타이어로부터 발생되는 미세먼지 발생 현황을 파악하기 위하여 공기압타이어에 대한 미세먼지 평가방법 및 절차, 기준 제정을 위한 표준 연구가 국내에서도 기술 개발이 이루어지고 있으며 국제적으로 타이어 제조회사들이 컨소시엄 형태를 구성하여 타이어로부터 어느 정도의 미세입자가 마모되는지 미세먼지 여부 등을 체계적으로 연구 진행 중이다.

 

따라서, 비공기압 타이어에 대한 영향 평가를 고려하여 미세먼지 발생여부 등 미세먼지 발생량 평가방법의 부합화 등 향후 비공기압타이어의 실용화를 위한 구체적인 성능, 내마모성, 인증 품목 고시에 따른 인증기준 규격안 마련 등 앞으로 비공기압 타이어의 사용화를 위한 시험평가방법 개발 연구가 필요한 시기라고 판단되며 국내에서도 자동차 회사와 타이어 제조회사 등 표준에 대한 개발 연구에 적극적으로 참여가 필요하며 국제적인 규격 제정과 시험 평가 등에 대한 전문가 양성도 필요하다고 본다.

 

 

글 / 나완용 (신성대학교)

출처 / 오토저널 2019년 10월호 (http://www.ksae.org)  

 

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