소재 과학과 전자공학이 자동차 타이어를 혁신하는 방식

최초의 자동차 타이어는 단순한 고무 스트립이었지만, 업계의 진화는 Charles Goodyear의 가황 고무 발견으로 시작되었습니다. 1846년 Robert Thomson이 최초의 가황 고무 공기 타이어를 특허냈습니다. 이는 최초의 자동차가 등장하기 수십 년 전으로, 성능과 안전에 대한 끊임없는 추구에 불을 지폈습니다.

Michelin 형제가 탈착식 타이어를 도입하면서 시장이 다시 한번 변했고, 1970년대에 등장한 공기압 래디얼 타이어의 길을 열었습니다. 이는 오늘날 대부분의 승용차에서 표준으로 남아 있습니다.

오늘날 제조업체는 안전성, 내구성, 성능, 지속가능성의 균형을 맞춥니다. 이러한 전체론적 접근은 기존 트레드 설계를 훨씬 뛰어넘는 돌파구를 이끌고 있습니다.

현재 타이어 기술

소음은 엔진 소음이 없는 전기차에서 타이어 소음이 더 두드러지게 들리므로 현대 차량의 주요 관심사입니다. 타이어 소음의 두 가지 주요 소스는 패턴 소음(트레드에 갇힌 기포가 생성)과 공동 소음(타이어 내부에서 공기가 휠에 진동하며 생성)입니다. 이러한 소음 해결은 이제 핵심 설계 목표입니다.

2019년 3월 출시된 Bridgestone의 QuietTrack은 공기가 타이어 회전 시 압축되지 않고 배출되도록 하는 여러 개의 짧은 대각선 홈과 타이어 트레드 홈의 밀리미터 높이 톱니 모양 돌기가 고주파 소음을 추가로 분해하며, 전체 설계가 눈길과 젖은 노면에서의 접지력도 향상시킵니다.

Figure 1. QuietTrack 타이어는 소음을 줄입니다. 전기차에 필수적 기능입니다. (출처: Bridgestone)

타이어 내부에는 직경 5mm까지 펑크의 최대 80%를 봉인할 수 있는 점성 실런트 층인 Contiseal이 적용되어 있습니다. 이 기술은 펑크 가능성을 크게 낮추고 도로변 타이어 교체의 필요성을 없앱니다.

신흥 타이어 기술

2017년 소개된 Goodyear의 Eagle 350 Urban은 AI 구동 센서가 장착된 구형 컨셉 타이어로, 노면 데이터에 반응하여 실시간으로 모양과 트레드 패턴을 조정합니다. 제동, 핸들링, 효율을 개선하고 즉석 펑크 수리까지 가능하게 합니다.

비공기압 Oxygene 타이어는 공기압을 완전히 배제한 선구적 설계입니다. 재활용 타이어 분말로 3D 프린팅된 사이드월에는 도로에서 물과 공기 중 CO₂를 흡수하는 살아있는 이끼가 서식하여 광합성과 산소 생성을 지원합니다. 또한 Li-Fi로 IoT 네트워크와 연결되어 V2V 및 V2I 통신을 가능하게 합니다.

2020년 Goodyear의 reCharge 타이어는 트레드를 재생하는 생분해성 액체 캡슐을 도입했습니다. AI가 각 운전자 프로필에 맞춰 컴파운드를 맞춤화하여 타이어가 변화하는 노면 조건에 동적으로 적응할 수 있게 합니다.

Pirelli의 Cyber 타이어는 5G를 통해 데이터를 직접 전송하여 타이어, 차량, 운전자, 외부 도로 인프라 간의 실시간 통신 루프를 구축하는 이정표를 세웠습니다.

Figure 2. Pirelli는 5G 네트워크와 상호작용하는 최초의 타이어 회사라고 주장합니다. (출처: Pirelli)

2024년 출시 예정인 Michelin의 Uptis는 조립식 에어리스 휠 구조를 사용하여 펑크, 파열, 평평해짐의 위험을 제거합니다. 원자재 소비, 타이어 폐기물, 스페어 타이어 필요성을 줄여 더 지속 가능하고 자원 효율적인 솔루션을 제공합니다.

참고로, Tesla용 Goodyear 맞춤 타이어에는 소음 저감 폼이 적용되며, Citroën의 자율 컨셉 19_19에는 건조 조건에서 딱딱해지고 젖으면 부드러워지는 타이어가 장착됩니다.

앞으로의 연결된 도로

연결성은 자동차 안전과 성능의 초석이 될 것입니다. 5G와 IoT는 타이어가 중요한 데이터를 중계하여 ADAS(첨단 운전자 보조 시스템)와 자율 주행을 강화하도록 할 것입니다. Goodyear의 AndGo 플랫폼은 예측 분석으로 플릿 운영자를 서비스 네트워크와 연결합니다.

지속가능성도 설계 선택을 주도할 것입니다: 3D 프린팅, 재활용 및 친환경 소재, 마모 감소는 모두 타이어 스크랩과 환경 영향을 낮출 것입니다. 내구성 있는 비공기압 타이어와 2-in-1 타이어-휠 컨셉은 운전자 없는 플릿에 필수적인 안전성 향상과 유지보수 감소를 약속합니다.

수십 년간의 점진적 변화 후, 타이어 산업은 변혁적 도약을 앞두고 있습니다.

>> 이 기사는 원래 자매 사이트인 EDN에 게재되었습니다.