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자동차의 미래를 지탱하는 귀금속

자동차의 미래를 지탱하는 귀금속

의외로 알려지지 않은 자동차에서의 귀금속의 역할에 대해 소개해 드립니다.

자동차를 둘러싼 환경

철, 알루미늄, 구리 등 많은 금속이 구성 부품으로 사용되는 자동차이지만, 귀금속도 포함되어 있다는 것을 알고 계십니까? 의외로 알려지지 않은 자동차에서의 귀금속의 역할에 대해 소개해 드립니다.

일본이 자랑하는 공업제품인 자동차. 그 보급에 의해 우리의 생활은 향상되었지만, 그 한편으로 에너지 고갈이나 온난화, 환경 오염, 안전성 등의 문제가 생겨나게 되었습니다. 그 중에서도 연비 향상이나 배기가스의 청정화 등 지구환경 보전에 대한 노력은 두드러져, 1960년대에 미국에서 자동차 배출가스 규제가 시작된 이후 점점 엄격해지는 규제를 자동차 업계에서는 그때마다 뛰어난 기술로 해결해 왔습니다. 2014년 9월부터 EU 각국에서 'EURO 6'이 시행되어 입자상 물질(PM)과 질소산화물(NOx)의 배출량이 더 엄격하게 규제되는 등, 자동차에는 더욱 높은 기술 혁신이 필요해졌습니다. 이 흐름은 선진국에만 국한되지 않고, 자동차 발전 도상국인 중국이나 태국, 브라질, 그 외의 지역으로도 확대되고 있습니다.

전기 자동차, 연료전지 자동차 등 차세대 자동차의 일반 판매도 개시되어 우리를 둘러싼 자동차 환경은 큰 변혁기를 맞고 있습니다. 2010년에 전 세계에서 8,000만 대가 생산된 자동차는 2050년까지는 연간 2억 대까지 증가하고, 하이브리드를 포함한 왕복 엔진 탑재 차도 2040년의 생산 대수는 연간 1.3억 대까지 늘어날 것으로 예측되고 있습니다. 확대되는 자동차 시장에서의 관련 비즈니스도 2040년까지 2010년 대비 40% 증가가 예상되고 있습니다.

IEA

Energy Technology Perspectives: Mitigation Potential in Transport, Presentation COP 20 side-event, 4th December, Lima, Peru,;

http://www.iea.org/etp,

http://www.iea.org/media/workshops/2014/cop20/PHILIBERT_GAGNE_Transport_day_Lima.pdf; IEA Publishing.

Licence: http://www.iea.org/t&c/termsandconditions

자동차에 빼놓을 수 없는 귀금속의 역할

세계 곳곳에서 계속 확대되고 있는 자동차 시장에서 자원 절약, 배기가스 대응, 안전∙쾌적성 향상 등, 자동차에 요구되는 요건은 더욱 엄격해지고 있습니다.

최근에는 직분사 엔진, 다운사이징 과급 엔진, 클린 디젤 엔진, 하이브리드 등 파워 유닛도 다양화하는 가운데, 연비・출력 성능의 지속적 향상, 혹독한 환경하에서도 항상 성능을 유지할 수 있는 내구・신뢰성, 배기가스에 포함되는 환경오염 물질을 감소시켜 무해화하는 환경 성능 등이 요구되고 있습니다. 이렇게 폭넓은 요건을 만족시키기 위해 귀금속이 자동차용 부품으로 사용되고 있습니다.

엔진 유닛

자동차용 부품으로서 귀금속이 가장 크게 활약하는 것이 자동차의 심장부인 엔진 유닛입니다. 연료를 엔진에 공급하는 연료 펌프 유닛, 연료의 잔량을 계측하기 위한 센서와 분사장치, 엔진의 연소실 내에서 혼합기를 연소시키기 위한 점화 플러그 외에, 배기가스에 포함된 환경오염 물질인 탄화수소(HC), 일산화탄소(CO), 질소산화물(NOx), 입자상 물질(PM)을 그대로 방출하지 않도록 하는 배기가스 센서와 산소 센서, 엔진을 최적의 상태로 제어하는 엔진 컨트롤 유닛(ECU), 또 ECU가 기능하기 위해 필요한 다양한 정보를 검지, 계측하는 다수의 센서에 귀금속이 도입되고 있습니다.

※각 부품명을 클릭하시면 상세내용을 확인할 수 있습니다.

1. 엔진 컨트롤 유닛 (Engine Control Unit, ECU)

각종 센서에서 보내지는 정보를 집약해서 최적의 점화 시기 등 엔진 시스템을 전자 제어하는 유닛에는 반도체가 이용되며, 각종 귀금속이 사용되고 있습니다.

【사용되는 귀금속】반도체 귀금속 재료

2. 연료센더 (Fuel Sender)

연료탱크 내에 있는 플로트 지지점 쪽에 있는 접동 접점(브러시)과 브러시를 마주 보는 기판에 의해 형성되며, 접점 이동량을 전기적으로 검지해서 연료 잔량을 계측합니다. 바이오 연료 대응이나 순도가 낮은 조악한 가솔린 사용 시 내구성이 요구되기 때문에 브러시나 마주 보는 기판에 귀금속이 사용되고 있습니다.

【사용되는 귀금속】스프링성 귀금속 접점, 후막 페이스트

3. 엑셀 포지션 센서 (Accelerator postion sensor)

엑셀 페달의 변위량을 전기 신호로 바꾸어 검지하는 센서. 밸브의 개방도 조정과 같은 엔진 전자 제어, 트랙션 컨트롤이나 횡활 방지 장치와 같은 차량 제어에 사용됩니다.

【사용되는 귀금속】스프링성 귀금속 접점, 후막 페이스트

4. 스로틀 센서 (Throttle sensor)

전자 제어식 연료분사장치 도입 엔진이나 트랜스미션의 제어계 부품의 하나. 스로틀 밸브의 회전 각도를 검출해서 컴퓨터에 출력합니다. 이 신호로 가속 연료 증량(가속 시에 연료 분사량을 일시적으로 증가) 등 엔진 제어를 하거나, 트랜스미션 제어를 합니다.

【사용되는 귀금속】스프링성 귀금속 접점, 후막 페이스트

5. 에어 플로 센서 (Air flow sensor)

전자 제어식 연료분사장치에서 엔진이 흡입하는 공기량을 측정하는 센서.

【사용되는 귀금속】백금계 가는 선 재료

6. 연료 인젝터 (Fuel injector)

배기가스의 청정화를 위해 치밀한 제어가 요구되는 연료분사장치의 피에조 전극 형성에 귀금속이 사용되고 있습니다.

【사용되는 귀금속】후막 페이스트

7. 스월 센서 (Swirl sensor)

실린더 내에 와류(스월)를 생성시키는 밸브의 회전각을 검출하기 위한 센서로, 연소 속도나 희박 연소 한계를 향상시켜 연비를 향상시킵니다.

【사용되는 귀금속】스프링성 귀금속 접점, 후막 페이스트

8. 스파크 플러그 (Spark plug)

실린더 내에서 압축한 가솔린과 공기의 혼합기를 연소시키기 위해 불꽃을 발생시키는 스파크 플러그. 1분간 수천 회의 점화・폭발이 반복되는 가혹한 환경에 견딜 수 있는 성능이 요구됩니다. 첨단 방전 전극재에 귀금속을 사용함으로써 10만 킬로미터 주행에도 대응하는 내구성이 생겨 스파크 플러그 교환 시기를 대폭 연장할 수 있게 했습니다.

【사용되는 귀금속】백금계 가는 선 재료

9. 산소 센서

촉매 전후에 장착되어 배기가스 중의 산소 농도를 검출하는 센서. 공연비가 이론 공연비보다 진한 경우에는 전압이 발생하고, 옅은 경우에는 전압이 발생하지 않는 기전력 특성을 가지고 있습니다.

【사용되는 귀금속】후막 페이스트

10. 배기가스 정화촉매

가솔린 엔진의 배기가스 정화장치로 사용되는 삼원 촉매로는 질소산화물(NOx)을 질소(N2), 탄화수소(HC)를 물(H2O)과 이산화탄소(CO2)로, 일산화탄소(CO)를 이산화탄소(CO2)로 바꾸는 등, 세 가지 환경 오염물질을 하나의 촉매로 정화시키고 있습니다.

【사용되는 귀금속】귀금속 화합물

11. 배기온 센서

DPF(Diesel Particulate Filter, 디젤 미립자 제거장치) 및 배기가스 정화장치의 촉매 컨버터 등에 부착되어 촉매 온도를 검출하는 센서. 촉매가 정상적으로 작동하는 온도역인지 아닌지를 판단하기 위해 계측합니다.

【사용되는 귀금속】후막 페이스트, 백금계 가는 선 재료

스위치

파워 윈도나 에어컨 등 편리한 장비에 이용되는 각종 스위치의 온오프나 다단계 스위치 위치 검출, 전기를 흘려 보내기 위한 릴레이(계전기) 등은 -30℃~90℃ 범위의 차량 실내 온도의 고저차 등에도 견딜 수 있는 신뢰성 높은 귀금속이 사용되며, 또한 그 수도 증가하고 있습니다. 귀금속을 사용한 전기 접점은 도전성, 내구성, 신뢰성 등이 뛰어나며, 미세 전류부터 폭넓은 부하에 대응하고 있습니다.

※각 부품명을 클릭하시면 상세내용을 확인할 수 있습니다.

1. 회전스위치

방향 지시등, 전조등, 와이퍼 등

【사용되는 귀금속】귀금속 클래드재, 스프링성 귀금속 접점, 후막 페이스트

2. 버튼스위치

파워 윈도, 에어컨, 카 스테레오, 카 내비게이션 등

【사용되는 귀금속】
전기 접점 재료, 귀금속 클래드재, 리벳 접점, 크로스 바 접점, 스프링성 귀금속 접점

기타 부품

귀금속을 사용한 자동차 부품에는 다양한 종류가 있습니다.

※각 부품명을 클릭하시면 상세내용을 확인할 수 있습니다.

1. 룸 미러/사이드 미러의 반사막

【사용되는 귀금속】스퍼터링 타깃・증착재

2. 리드선 커넥터

【사용되는 귀금속】도금 프로세스, 귀금속 소재, 귀금속 클래드재

재활용

지금까지 소개한 대로 자동차의 각부에 귀금속이 사용되고 있으며, 역할이 다한 자동차는 재활용함으로써 귀중한 자원이 됩니다. 천연 광석 1톤 가운데 백금 함유량은 3~7g인데, 이것은 반지 1개 분량에 해당하며, 배기가스 정화장치에서 사용되는 촉매를 비롯해 자동차 전체로는 약 4대 분량에 상당합니다. 【회수・정제, 사용한 촉매 재활용】

다나까귀금속이 자동차 분야에서 짊어져야 할 사명

자동차의 IT화, 전장화가 진행되는 가운데, 자동차 부품의 원재료로서 귀금속은 앞으로도 큰 역할을 할 것입니다. 그리고 지속적인 환경 대응이 요구되어 더욱 보급 대수가 늘어남에 따라 더 많은 귀금속이 필요하게 됩니다. 이런 자동차를 둘러싼 상황에서 자동차 제조를 중단하지 않기 위해서는 귀금속의 안정된 공급과 비용 절감이 중요한 과제입니다.

저희 다나까귀금속은 앞으로도 귀금속 조달에서 재료 가공・공급, 재활용까지의 자원 순환을 종합적으로 실현하는 시스템을 제공해 나갈 것입니다. 또 귀금속이 필요한 부분에 핀 포인트로 작용하는 '소귀금속화'로 귀금속 사용량을 절감함으로써 뛰어난 비용 대 성능 비율을 제공할 수 있도록 매일 연구를 거듭하고 있습니다. 그리고 귀금속의 특성을 최대한 살린 새로운 제품과 높은 기술력을 통해 자동차의 미래에 공헌해 나가고자 생각하고 있습니다.

*참고 문헌 및 데이터

  • International Energy Agency http://www.iea.org
  • 일반사단법인 일본자동차공업회 홈페이지 http://www.jama-english.jp/
  • 사단법인 자동차기술회 자동차 용어 일영사전
  • 산에이쇼보 자동차 정보 사전 다이샤린