1941년 8월, 헨리 포드는 카메라 앞에서 도끼로 한 이상한 프로토타입의 트렁크를 내려쳤다. 금속은 구부러지지 않았는데, 그것이 금속이 아니었기 때문이다. 이 자동차는 대포 섬유가 포함되어 있다고 알려진 플라스틱으로 만든 차체를 장착하고 있었다. 거의 한 세기가 지난 지금, 천연섬유가 다시 자동차에 탑재되었는데, 이번에는 BMW, Mercedes, Porsche의 양산 차량에 탑재되었다. 헨프카의 역사는 전전 PR 쿠데타부터 무게와 배출량을 줄이는 최첨단 바이오 복합재료까지 이어진다.
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들판의 차체를 꿈꾼 포드
„Soybean Car“로 알려진 프로토타입은 1941년 8월 13일 Dearborn Days에서 공개되었다. 강철 튜브 프레임 위에 약 6밀리미터 두께의 14개의 플라스틱 판이 장착되었다. 이 차량의 무게는 약 900킬로그램으로 비교 가능한 강철 차체보다 약 3분의 1 정도 가벼웠다. 바로 이 무게 이점이 포드의 동기였다. 왜냐하면 질량이 적으면 연비가 낮아지고 적재량이 높아지기 때문이다.
판에 실제로 헨프가 포함되었는지는 오늘날 명확하게 입증할 수 없다. 원래 레시피는 전해지지 않았다. 대중적인 표현은 대두, 밀, 헨프, 아마, 라미의 혼합물을 언급한다. 건설에 주도적으로 참여한 로웰 E. 오벌리는 포르말데히드가 포함된 페놀 수지에 대두 섬유로 재료를 설명했다. 재료과학자들은 잘 알려진 베이클라이트와 유사한 기존의 페놀 플라스틱일 가능성이 더 높다고 생각한다. 1942년 1월 13일, 포드는 플라스틱 차체 구성에 대한 특허를 받았다.
이 차는 대량 생산에 도달하지 못했다. 미국이 전쟁에 참전하면서 산업은 무기 생산으로 전환했고, 프로젝트는 사라졌다. 포드의 실험은 여전히 차량이 반드시 금속으로 만들어질 필요는 없다는 강력한 상징으로 남아 있다. 특히 헨프 함량이 자주 강조되는 이유는 사실보다 당시 많은 산업 역할을 했던 식물에 대한 매력 때문이다. 포드는 농업 정책 목표도 추구했다. 자동차 제조는 미국 농업에 새로운 시장을 제공하고 공장을 부족해지는 강철로부터 독립적으로 만들어야 했다.
자동차 제조에서 헨프가 합리적인 이유
헨프 섬유의 매력은 강도 대 무게 비율에 있다. 플라스틱 매트릭스의 강화재로서, 유리섬유와 유사한 강도를 달성할 수 있지만 현저히 가볍다. 그러한 천연 섬유 복합재료로 만든 부품은 일반적으로 유리섬유 강화 플라스틱으로 만든 비교 가능한 부품보다 30~40% 가볍다. 무게가 적으면 내연기관의 연비를 낮추고 전기 자동차의 주행 거리를 연장한다.
생태 발자국도 추가된다. 헨프는 단 한 시즌에 자라며, 이 과정에서 이산화탄소를 고정하고 거의 식물 보호가 필요하지 않다. 천연 섬유가 석유화학적으로 생성된 섬유를 대체하는 경우, 부품의 화석 원료 요구량이 크게 감소한다. 제조업체 정보에 따르면, 내부 시스템의 플라스틱 사용량을 최대 70%까지, 관련 CO2 부하를 최대 60%까지 줄일 수 있다. 이 수치는 개별 부품을 나타내며 전체 자동차가 아니지만 방향을 명확히 한다. 점점 더 엄격해지는 차량군 배출 기준과 지속 가능한 재료에 대한 증가하는 수요를 고려할 때, 절약된 모든 그램과 피한 모든 킬로그램의 석유 플라스틱이 중요해진다.
섬유의 다목적 사용은 자동차 산업의 특별한 경우가 아니다. 건축 자재에서 씰까지 식물은 산업 응용 분야를 찾는다. 우리의 헨프로 수도관을 밀폐하는 방법에 관한 기사에서 볼 수 있다. 차량에서 섬유는 주로 강도와 가벼운 무게가 시각적으로 완벽한 표면보다 중요한 곳, 즉 실제 클래딩 뒤에 있는 지지 부품에 도달한다.
BMW, Mercedes 및 Porsche의 천연 섬유 르네상스
포드 시대와 달리, 천연 섬유는 오늘날 현대 차량의 필수적인 부분이다. BMW는 이미 i3 및 i8 모델에서 헨프 및 관련 섬유를 도어 트림 및 대시보드 캐리어에 사용했다. 레이싱 카 M4 GT4에서 제조업체는 이전에 탄소 섬유 강화 플라스틱으로 만든 거의 모든 요소를 천연 섬유 복합재료로 교체했고, 양산 차량을 모터스포츠에서 이러한 재료의 일관된 사용의 예로 만든다.
Mercedes-Benz도 무게를 줄이고 지속 가능성을 개선하기 위해 실내 부품에 천연 섬유를 통합한다. 한편 Porsche는 718 Cayman의 GT4 Clubsport 변형에 순수 탄소 섬유 대신 아마와 헨프의 섬유 혼합물로 만든 도어와 리어 윙을 설치했다. 이는 천연 섬유 복합재료가 더 이상 틈새 현상이 아니라 프리미엄 및 모터스포츠 차량으로 진입했음을 분명히 한다.
이러한 발전은 더 긴 전통의 일부이다. 자동차 산업에서의 헨프에 대한 개요는 헨프가 수십 년 동안 자동차 제조에 어떻게 반복적으로 도입되었는지 조명한다. 빨간 실은 항상 동일하다. 합리적인 비용과 더 나은 환경 기록으로 더 가벼운 부품.
키트에서 바이오 복합재료까지: Renew 스토리
섬유 함량을 얼마나 높일 수 있는지 알고 싶은 사람은 미국인 브루스 디츠젠에게 도달한다. 잭 헤러의 책 „The Emperor Wears No Clothes“에 영감을 받아 그는 2015년부터 차체와 실내장식이 짜인 헨프 약 65%와 바이오 에폭시 약 35%로 이루어진 스포츠카를 만들었다. 기초는 제거된 첫 번째 세대 마즈다 MX-5였다. 그 결과 디츠젠은 „Renew“라고 불렀다.
디츠젠은 그의 헨프 패널이 강철판보다 훨씬 충격에 강하고 흠집을 더 잘 견딘다고 홍보한다. 그러한 진술은 제작자 자신에게서 비롯되었으며 독립적인 테스트 벤치 값이 아니지만, 기술이 목표로 하는 것을 보여준다. Renew는 소량 생산 및 시연 프로젝트로 남아 있으며, 주로 한 가지를 달성했다. 이는 헨프 자동차라는 오래된 아이디어를 공공 의식으로 되돌리고 CO2 중립성의 생각과 연결시켰다.
시리즈 제조업체와 Renew 같은 프로젝트 사이의 차이는 요구 사항에 있다. BMW와 Porsche가 측정 가능한 이점을 달성하기 위해 개별 부품에 섬유를 선택적으로 사용하는 반면, 디츠젠은 차량의 가능한 한 많은 부분을 재생 가능한 원료로 만들려고 시도했다. 두 접근 방식 모두 다른 방향에서 동일한 목표를 추구한다.
기술의 한계: 습도, 화재 및 재활용
이점이 설득력 있게 들릴지라도, 천연 섬유 복합재료에는 명백한 약점이 있다. 헨프 섬유는 친수성이므로 물을 끌어당긴다. 습도를 흡수하면 팽창하고, 치수 정확도를 잃을 수 있으며, 섬유와 플라스틱 매트릭스 사이의 접착력을 약화시킬 수 있다. 따라서 보호된 실내 공간에서 선호적으로 사용되며 고도로 풍화된 외부 표면에서는 덜 사용된다.
화재 거동에서도 천연 섬유는 기존 재료에 열등하다. 낮은 화염 저항성과 열 안정성은 높은 온도에서의 사용을 제한하므로 난연 처리가 필요하다. 또한 유리섬유 복합재료의 충격 및 인장 강도에 도달하지 못하는 경우가 많으므로 적절한 부품 선택을 제한한다.
재활용에서의 균형은 모호하다. 순수 천연 섬유는 생물 분해 가능하지만, 대부분의 복합재료는 섬유를 열경화성 수지에 연결하며, 이는 분리하기 어렵다. 수명이 다하면 많은 내부 시스템이 연소 처리장에 끝난다. 적어도 천연 섬유는 순수 석유 플라스틱보다 더 깨끗하게 연소하며, 연구는 완전히 생물 분해 가능한 매트릭스에서 작동한다. 헨프는 차체를 넘어 미래의 이동성에서도 역할을 한다. 예를 들어, 에너지 저장에서. 전기 자동차용 헨프 배터리에 관한 우리의 기사에서 설명할 수 있다. 따라서 헨프 자동차는 과거의 호기심이라기보다는 지속 가능한 차량 기술의 구성 요소이다.
자주 묻는 질문
헨리 포드의 자동차가 정말 헨프로 만들어졌을까?
불확실하다. 1941년에 공개된 프로토타입은 강철 프레임 위에 플라스틱 판을 장착했다. 안에 헨프 섬유가 포함되었는지는 레시피가 전해지지 않아 입증할 수 없다. 참여한 한 명의 건설자는 페놀 수지의 대두 섬유에 대해 언급했다. 전문가들은 베이클라이트와 유사한 플라스틱을 가능성이 더 높다고 생각한다.
오늘날 어떤 자동차 제조업체가 헨프 섬유를 사용할까?
BMW는 i3, i8 및 M4 GT4와 같은 모델에서 헨프 및 관련 섬유를 사용한다. Mercedes-Benz는 실내 부품에 천연 섬유를 설치한다. Porsche는 718 Cayman GT4 Clubsport에서 순수 탄소 섬유 대신 아마와 헨프의 혼합물로 만든 부품을 사용했다. 초점은 일반적으로 클래딩, 캐리어 및 스포츠 부품에 있다.
헨프 복합재료 부품은 얼마나 많은 무게를 절약하나?
천연 섬유 복합재료 부품은 종종 유리섬유 강화 플라스틱으로 만든 비교 가능한 부품보다 30~40% 가볍다. 내부 클래딩에서 제조업체에 따라 플라스틱 사용량을 최대 70%까지 줄일 수 있다. 무게가 적으면 소비량이 낮아지거나 주행 거리가 늘어난다.
자동차에서 헨프의 가장 큰 단점은 무엇일까?
천연 섬유는 습도를 흡수하여 팽창 및 접착력 저하를 초래할 수 있다. 화염 거동과 열 안정성은 합성 섬유보다 나쁘다. 또한 열경화성 복합재료는 재활용하기 어렵다. 따라서 헨프는 일반적으로 보호된 실내 공간에 위치한다.
거의 완전히 헨프로 만든 자동차가 있을까?
Sollten Autohersteller mehr Hanf-Biokomposite in Fahrzeugen verwenden?
가장 가까운 것은 브루스 디츠젠의 Renew이다. 그의 차체는 짜인 헨프 약 65%와 바이오 에폭시 약 35%로 구성되어 있으며, 개조된 마즈다 MX-5를 기반으로 한다. 이는 양산 차량이 아니라 시연 프로젝트이다.
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