여름에 마모율 더 높아

자동차 배기가스가 대기오염의 주범이라는 사실은 누구나 알고 있다. 그러나 배기가스와 만만치 않게 대기를 오염시키는 원인이 있었으니 그 주인공은 바로 타이어다.

타이어는 자동차에서 유일하게 지면과 닿는 부분이다. 도로와 맞닿기 때문에 자동차가 주행할 때 지면과의 마찰로 타이어는 조금씩 마모되기 마련이다. 타이어에 엔진의 힘이 전달되고 회전운동으로 자동차가 앞으로 나아가려 할 때 타이어 회전 진행 방향과는 반대로 지면에 닿는 타이어 부위에 마찰력이 발생한다.

이러한 마찰력은 지우개로 종이를 문지르면 발생하는 지우개가루와 마찬가지며, 이때 지우개가루가 바로 타이어 마모다.

또한 고무는 끈적거림의 정도를 표시하는 점도와 원래의 모양으로 되돌아가려는 탄성을 갖고 있는데, 이러한 점도와 탄성으로 인해 온도의 영향을 받게 된다. 특히 고무 재질로 만들어진 타이어는 계절, 즉 온도의 영향을 많이 받는다.

여름과 같이 더운 날에는 고무가 부드러워지고, 겨울에는 비교적 단단해지는데 단단해질수록 타이어의 마모율이 낮아진다. 예를 들어 말랑말랑한 지우개로 지웠을 경우 딱딱한 지우개로 지웠을 때보다 더 많은 지우개가루가 생기는 것과 같이 이치라고 보면 된다.

때문에 같은 타이어라고 해도 여름, 특히 더운 날 타이어의 마모가 많이 발생한다는 것을 알 수 있다.

타이어 속 중금속 하천으로 흘러들어

타이어가 주행과정 중 도로와의 마찰에 의해 마모되는 것은 자연스러운 현상이다. 그러나 명지대 교통공학과 금기정 교수는 “타이어에는 납을 포함한 여러 가지 중금속과 유해물질들이 포함돼 있다”며 “이러한 타이어가 도로와 마찰을 일으키면서 마모되고, 그 잔재들이 도로 위에 남아 대기오염은 물론 호우 시 하천으로 흘러들어가기 때문에 수질오염을 일으키기도 한다”고 타이어 마모가 환경을 오염시키는 원인임을 역설한다.

이처럼 마모입자가 발생할 경우 입자가 작은 것은 대기 중으로 흩어져 공기를 오염시킬 수 있으며, 입자가 큰 것은 도로 중에 잔재로 남아 있다가 호우 시 빗물과 함께 흘러들어 토양과 하천을 오염시킬 수 있다.

특히 하수도를 타고 흘러들어온 타이어 마모입자들은 하수도에서 한 번 걸러내는 것으로 오염을 방지할 수 있으나 현재로서는 처리장치가 충분치 않아 그대로 하천까지 흘러들기 때문에 더욱 문제가 된다.

물론 차량 한 대에서 발생하는 타이어 마모는 극히 소량에 불과하다. 그러나 일일 교통량이 7만 대에 육박한 국내 도로 상황을 봤을 때 이를 그저 방치하고 있기에는 문제가 심각해 보인다.

이러한 가운데 환경부를 비롯한 정부에서 타이어 마모를 규제하는 정책은 현재 전혀 없었다.

금호타이어, 내마모 성능 우수한 타이어 개발

그러나 기후변화와 함께 친환경 타이어의 중요성이 부각되고, 타이어 마모 문제가 수면 위로 떠오르면서 2006년부터 11개 국내 타이어 회사에서 타이어 마모입자(분말)가 환경에 얼마나 많은 영향을 미치는가에 대한 공동연구를 실시하기 시작했다.

이 연구를 통해 타이어에 사용된 재료가 환경에 어떤 영향을 주는지, 타이어 주행과정 중에 발생된 마모 입자가 대기, 하천 및 토양에 얼마나 분포돼 있으며 이들이 환경에 얼마나 영향을 줄 것인지에 대한 조사가 진행됐다.

이외에도 환경부 무저공해자동차사업단의 지원으로 금호타이어 중앙연구소는 2009년부터 약 2년 동안 ‘타이어 미세먼지 측정법 개발과 미세먼지 저감을 위한 High Mileage 타이어 개발’ 과제 수행을 통해 내마모 성능이 우수한 타이어를 개발하게 됐다.

이를 통해 ‘SOLUS HM(High mileage)’와 ‘KR-25’가 개발됐다. 이 제품은 장거리 주행을 하는 소비자와 하루 500km 이상 운행하는 영업용 차량을 대상으로 타이어 마모입자에 의한 환경영향을 최소화시키기 위해 유해성이 적은 친환경 소재와 내마모 성능 향상을 위해 감성이 높고 보강성이 우수한 고무를 개발해 적용했으며, 기존 타이어와 비교했을 때 내마모 성능이 60% 이상 우수하다는 결과를 나타냈다.

마모 성능 향상 ‘탄소가루’가 핵심

금호타이어 중앙연구소 장동호 박사에 따르면 타이어의 마모 성능을 좌우하는 것은 지면과 닿는 부분인 Tread Compound의 물성에 따라 결정된다. 내마모 성능이 우수하게 설계된 특수 고무의 사용과 고무를 더 단단하게 뭉치도록 만들어 보강성을 높여주는 기능성 탄소가루(Carbon Black)를 사용해 타이어 내마모 성능을 최적화하는 것이 마모 성능을 향상시키는 가장 중요한 핵심기술이다.

타이어가 검정색인 이유도 바로 이 탄소가루 때문이다. 또한 이러한 내마모 특성을 향상시키는 원재료들을 어떠한 방법으로 배합(Mixing) 하는가도 중요한 기술이다. 타이어의 수명은 마모가 얼마나 되느냐에 달려 있다. 아무리 좋은 성능을 갖고 있는 타이어라 해도 제품의 수명이 짧다면 결코 좋은 제품이라 할 수 없을 것이다.

장 박사는 “같은 재료를 사용하더라도 만드는 사람에 따라 다양한 맛을 내는 음식처럼 고무 배합 또한 어떻게 섞어주는가에 따라 Compound의 물성이 달라진다”며 “따라서 타이어 기본 성능인 연비, 제동성, 핸들링, 소음 등의 성능을 유지하면서 마모 성능을 개선시키는 것이 타이어 회사의 기술력을 나타내는 것”이라고 설명한다.

소비자 선호도·환경 생각한 타이어 개발 시급

그러나 앞서 언급한 탄소가루는 마모 성능을 향상시키는 반면 회전저항을 낮추는 데는 어려움이 따른다. 이렇듯 환경을 생각하는 이유로 무조건적인 마모 저감만을 연구하기에는 현실적으로 무리가 따른다.

유럽의 경우 환경과 안전에 대한 관심이 높아 연비 효율이 좋고, 브레이크 시 제동성능이 우수한 제품을 선호한다. 미국 역시 지역이 넓기 때문에 장시간동안 운전하기에 무리가 없고, 마모성능이 좋은 제품을 선호한다.

이러한 제품 선호도는 운전자에 따라서도 다르다. 택시의 경우 주행거리가 많기 때문에 내마모 성능이 우수한 제품을 선호하는 반면, 고속주행을 좋아하는 운전자의 경우 제동성이 우수한 제품을 선호한다.

따라서 타이어 개발도 소비자의 선호도에 따라 재질을 맞춰가야 한다. 물론 여기에 마모 성능도 향상시킨다면 그야말로 금상첨화가 될 것이다. 현재는 마모 성능을 향상시키면서 소비자의 특성에도 맞는 타이어를 만들기 위한 연구개발 단계다.

앞으로 이를 뒷받침할 정부의 지원은 물론, 타이어 마모까지 생각하는 규제정책이 시급해 보인다.

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