McLaren과 Bcomp, 재생 가능 아마섬유로 최초 F1 시트 제작

영국 McLaren에 따르면 모터스포츠와 그 이상을 더욱 변화시킬 선구적 돌파구로, 재생 가능 직물 섬유로 제작된 최초의 포뮬러 원(F1) 자동차 부품인 천연섬유 레이싱 시트가 개발되었다.

지속가능 경량 제조사 Bcomp(스위스 Fribourg)와 협력해 Carlos Sainz와 Lando Norris용 신규 레이싱 시트는 직물 구조를 통해 아마섬유 기계적 물성을 최적화해 필요 강도와 강성을 갖추면서 탄소섬유 대비 75% 낮은 CO2 발자국을 달성했다. 1981년 탄소섬유 모노코크 섀시 최초 도입 차량인 McLaren MP4/1 F1 레이싱카가 오늘날까지 레이싱카 설계에 큰 영향을 미쳤듯, 아마섬유는 훨씬 저렴하고 진동을 줄이며 안전성을 높이고 더 지속가능한 대안이다.

McLaren F1 팀 대표 Andreas Seidl은 "천연섬유 복합재 활용은 McLaren의 선구적 복합재 소재 혁신 최신 사례다. 탄소섬유와 동등한 성능을 제공할 뿐 아니라 진화하는 지속가능성 프로그램의 또 다른 진전이며, F1 야심찬 지속가능성 전략을 행동으로 옮기려는 우리 의지를 강조한다"고 설명했다.

McLaren F1 기술 디렉터 James Key는 "수십 년간 F1은 모터스포츠뿐 아니라 자동차 산업과 그 이상을 변화시킨 기술의 혁신 연구실이었다. 스포츠는 점점 더 환경친화적 옵션 개발 길을 계속 가야 하며, 우리 천연섬유 복합재 개발·적용이 이 여정 가속화와 클린 모빌리티 진화의 사례다"고 덧붙였다.

아마섬유 특성과 안전성

주로 린넨 생산에 쓰이는 아마는 매우 다재다능한 식물이다. McLaren에 따르면 아마는 CO2 중립 원료이며 섬유는 생분해된다. 시트 수명 종료 시 새 기반 소재로 분쇄하거나 잔여 폐기물 없이 열재활용 가능해 매립지행을 피할 수 있다.

나뭇잎 뒷면 얇은 맥에서 영감받은 Bcomp 독자 powerRibs 기술은 시트 한쪽에 3D 그리드 구조를 제공해 Bcomp 방적·직조 아마섬유 보강 직물 ampliTex를 보강한다. 아마섬유를 꼬아 굵은 실을 만든 powerRibs는 ampliTex 아마 직물에 결합돼 백본 역할을 한다.

McLaren F1 팀에 따르면 기존 탄소섬유 시트 설계를 Bcomp가 역설계하고, 신규 설계를 최적화·제작했으며, 프리시즌 테스트에서 문제없이 주행했다.

Bcomp CEO 겸 공동창업자 Christian Fischer는 "지속가능성과 탈탄소화는 글로벌 이슈이기에 모터스포츠가 탄소 대안을 포용해 대규모 모빌리티 응용 분야로의 광범위한 채택 길을 여는 것을 보니 환상적이다. McLaren은 복합재와 지속가능성 양면에서 스포츠 선구자였다. 완벽한 매칭이자 영예로운 협업이다"고 화답했다.

왜 시트부터 시작했나? 규정 변화 활용

팀에 따르면 현재 F1 기술 규정상 이 영역에서 기술 활용 기회가 명확했다. 2019년부터 최소 드라이버 체중 80kg 의무화되었다. 미만 시 밸러스트로 보충해야 하지만, 차체 다른 부위 배치가 무게 분포 개선에 도움될 수 있음에도 드라이버 시트 직근 영역에만 배치해야 한다.

McLaren F1 수석 복합재 엔지니어 Steve Foster는 "2019년 새 규정으로 시트가 드라이버 체중 예산에 포함되어 결과적으로 오버엔지니어링되었다. Carlos 72kg, Lando 68kg로 여유가 있어 안전 중요 부품인 시트에 추가 바이오복합재 소재로 충분한 강도와 강성 확보가 가능했다"고 설명한다.

이 충분한 강도와 강성은 아마섬유 관형 구조가 저밀도·고강성 제공해 중량 감량과 동시 진동 감쇠, 파단·비틀림·압축 저항 향상 기회로 이어진다. 팀은 아마섬유가 동등 탄소 소재 대비 9% 더 가볍다고 덧붙인다.

"'현저히 더 좋다'고 할 때 Bcomp ampliTex 아마 직물과 powerRibs 기술로 5배 더 좋다는 의미다"라며 팀은 말한다. 더 큰 진동 흡수와 내충격성으로 드라이버 시트용 천연섬유 소재가 적합하다. 콕핏 진동 감소와 편안함 개선으로 특히 공격적인 커브가 많은 서킷에서 장거리 레이스 중 드라이버 피로 효과를 줄인다.

아마섬유 안전성 향상도 추가된다. 탄소섬유와 달리 파단 시 취성 파쇄와 파편 비산이 없다. "ampliTex와 powerRibs 복합재는 덜 취약하며, 파단해도 부드러운 파편이 powerRibs 도움으로 주 구조물에 붙어 에너지를 분산한다"고 Fischer는 설명한다. 연성 파단 거동은 F1 레이싱카 다른 측면(프론트 윙 엔드플레이트, 플로어)에도 유망하며, 트랙 위 충돌 시 파편과 펑크 위험 감소 기대된다.

예산 상한제 대응 및 적용 확대 전망

2021년 도입될 예산 상한제로 다수 F1 팀은 성능 유지·개선하며 비용 절감 필요해진다. 팀은 더 스마트하게 일해야 하며, Bcomp 솔루션으로 기존 탄소섬유 대비 원자재 비용 최대 30% 절감해 다른 성능 개선 영역에 예산 투입 가능해진다.

Fischer는 "차량 비중요 반구조 영역(드라이버 시트 등)뿐 아니라 차량 외부에서도 큰 잠재력 본다"고 말한다. Foster가 밝힌 즉각적 추가 적용 범위는 차량 외부다. "지능적으로 사용하면 아마섬유가 중량과 비용 줄이면서 성능 유지·개선한다. 피트 기어, 트럭 패널, 포장 케이스, 타이밍 스탠드, 금형 툴 등 차량 외부 응용 분야가 다양하다."

McLaren 팀은 천연섬유 복합재 레이싱 시트가 시작에 불과하다고 말한다. "이 시트는 F1에서 천연섬유 복합재 성공적 적용의 첫걸음이다. Bcomp와 협력해 지속가능한 대안으로 동등 중량·성능으로 교체 가능한 다른 부품 식별하겠다. 탄소중립 경주에 은탄환은 없다. 대신 우리 차량과 운영 모든 요소를 지속 평가해 성능 개선, 효율 증대, 환경 영향 감소 방식을 찾아야 한다"고 Seidl은 결론 맺었다.