● 고무/특수수지팀 | 김정백 jbkimrub@lgchem.com

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기.획.기.사.❶

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01 서 론

고무는상업적측면에서사용되는천연고분자중에서

가장 많이 사용되면서 중요한 재료입니다. 고무가 콜럼

버스에의해유럽에소개되기전까지는아메리카대륙에

서마야인들에의해수백년간사용되었습니다. 제1,2차

세계대전을거치면서천연고무와유사한성상을지니는

합성고무개발이점진적으로이루어졌고, 가중되는천연

고무의 입수난과 자동차 공업의 급속한 발전에 따른 타

이어의 수요 증대가 겹쳐서 오늘날과 같은 합성고무 공

업이융성을보기에이르 습니다. 고무는주로타이어,

자동차부품, 신발및전선소재등여러분야에사용되

고 있으나 앞서 언급한 것처럼 타이어 생산량의 급격한

증대에 힘입어 전체 고무 소비량에서 약 60%가 사용되

고있습니다.

타이어의 혁신 : 무공기Airless 타이어의 소개

● 그림 1 | 고무의 용도 현황

Tire59%

Miscellaneous

Wire & Cable 2%Construction 3%

Footwear 4%

Plastic Composite

Non Auto part

10%

9%

6%

7%

Auto part

● 그림 2 | 고대의 나무 바퀴와 톰슨의 고무 Solid 타이어, R.W.톰슨의 모습

01. 고대의나무바퀴02. 톰슨의고무 Solid 타이어03. R.W. 톰슨의모습

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02

● 그림 3 | 던롭의 공기압 타이어와 그당시 제조 모습

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01. 던롭의공기압타이어02. 제조모습

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고무 타이어의 원조는 쇠 바퀴나 나무 바퀴 으나,

1865년R.W. 톰슨에의해고무Solid 타이어로처음사

용되었습니다. 현대의 공기압 타이어는 1888년 J.B. 던

롭이 고안하 고, 이후 많은 개량이 거듭 되었지만

Wheel로 대표되는 원형틀에 주위로 고무 등의 탄성을

주는 재료로 이루어진 기본 개념은 던롭 이후 약 120년

간유지되고있습니다.

더욱이 LG화학은 현재 BR, Emulsion SBR 및 NBR

등의합성고무를38만톤규모로생산, 판매하고있으며,

2013년 11월에는Solution중합SBR 6만톤공장을신설

하고있습니다. 이렇듯LG화학의Solution SBR을비롯

한BR, Emulsion SBR의생산량증대는현재세계시장

에서의 급격한 Solution SBR 수요에 발맞추어서 이루

어지고 있습니다. 1888년 이후부터 지금까지 유지되었

던 공기압 타이어의 개념이 향후 미래에도 변화없이 지

속될수도있겠으나, Bridgestone, Michelin 등의세계

Top Tier의 Tire Maker들은 지금까지 알려진 형태의

타이어가 아닌 혁신적인 타이어를 선보이고 있습니다.

이름하여“무공기 타이어(Airless Tire)”라 통칭되는 타

이어로써언듯보기에는다소엽기적인모습으로비춰질

수있으나, 합성고무생산업체인LG화학입장에서는웃

어넘기기만할수는없는노릇입니다.

LG화학이Solution SBR 및Nd-BR과같은고성능의

합성고무개발에주력함으로써현재의시장동향에발맞

추어나아가는것도중요하지만, 보다먼미래의기술발

전 동향도 예의주시하고 점검하여야 할 것입니다. 이번

에 세계 Top Tier의 Tire Maker들의 혁신적인 타이어

들을분석하고소개함으로써기술동향을확인하고자합

니다.

02 Michelin 트윌(Tweel) Tire

2005년 1월미국디트로이트에서개최된북미국제오

토쇼(NAIAS), 일명 디트로이트 모터쇼에서 미쉐린에서

는 공기없는 타이어 즉, Airless Tire를 선보 습니다.

이는이동을위한수단으로미래에대한큰파급요소와

무궁한잠재력을가진기술력을선보 다고할수있습니

다. 미쉐린미국연구소에서만들어낸이타이어는일명

“Tweel Tire”라 하고“Tire”와“Wheel”의 합성어라고

합니다. 모터쇼에서 시연할 때에는 Tweel Tire의 신개

념이미지와부합되는이동수단인세그웨이(Segway)에

장착되어사용되었는데, 이후신개념휠체어인 i-Bot에

● 그림 4 | Tweel Tire

타이어의 혁신 : 무공기(Airless) 타이어의 소개

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도장착되어시연되었습니다.

미쉐린미국연구소의Terry Gettys 연구소장은“이동

수단에서주요혁신은아마도백년에한번정도뿐일것

입니다”라 말하며, “21세기 새로운 세기가 도달하 고,

Tweel은이동수단의변화가능성을입증하 다. Tweel

은 현재의 기존 공기압 기술로는 불가능했던 성능 수준

에 쉽게 도달할 수 있다”라며 자신감을 내비쳤습니다.

또한, Audi A4 차량에 Tweel를 장착한 상태에서의 성

능테스트 상을공개하 습니다.

미쉐린측의발표에따르면타이어마모는일반공기압

타이어에비해2~3배나더디게진행되고일반타이어에

사용되는여러가지부품들을줄일수있으며조만간미

국에서 판매되는 신차에서 강제될, 공기압 감시장치 개

발에소요될막대한개발비용도없앨수있다고합니다.

사실, 이제까지 Car Maker들은 런플랫(Run-Flat) 타

이어에많은관심들을보여왔고최근에는감속조건으로

100마일 이상을 달릴 수 있는 제품도 개발이 된 상태인

데, Tweel이사용화된다면이런플랫은의미가없어질

지도 모르고 더불어 일반 승용차에 있어서도 스페어 타

이어의필요성도사라질것입니다.

Tweel은 허브, 폴리우레탄(Polyurethane) 바퀴살

(Spoke)와바퀴살을감싸고있는가위살모양의형태유

지용 절단밴드(Shear Band) 그리고 트레드(Tread)를

구성하는맨바깥쪽의고무밴드총4가지로구성됩니다.

일반 공기압 타이어와 같은 부분은 허브와 트레드밴드

뿐입니다. Tweel 타이어가노면위를구르는동안에발

생하는충격은중간의폴리우레탄바퀴살에서흡수하고

완충밴드는 마치 트레드 안쪽에 공기가 있는 것처럼 작

용하여 타이어의 원형을 유지하는 역할을 합니다. 여기

에조금만더개량을하게되면고속주행시일반타이어

● 그림 5 | Segway와 i-Bot에Tweel Tire가 장착된체시연되는 모습

● 그림 6 | Audi A4에 Tweel이장착된체 주행중인 모습

● 그림 7 | Tweel Tire의 주요 구조

Deformable wheel

FlexibleSpokes

SheerBand

Tread

How the Tweel Airless Tire Works

에서발생하는측면방향의비틀림이나기타물리적인특

성들을 개선하여 매우 혁신적인 운동 특성을 갖는 타이

어를만들수도있습니다. 당연히못이박힌경우에도공

기가빠질염려없이그대로주행할수있고펑크에대한

염려가 사라집니다. 그리고 교과서적인 타이어 정보나

용어들은완전무용지물이될것입니다.

초기모델의테스트에서스포크의공진과접지소음, 일

반타이어보다무겁다는점그리고구조상타이어의측면

유연성이일반타이어의5% 수준에불과하다는점등이

몇 가지 문제점들이 파악된 상태이며 당분간은 공기압

타이어에익숙해진소비자들이기억하고있을, 승차감에

관련된 특성이 개선되어야 할 소지가 있습니다. 그럼에

도도로테스트에서노면충격의흡수와선회시의특성향

상에 있어서는 놀라운 결과를 보여주었다고 하므로, 개

발 초기 단계임을 고려한다면 Tweel의 미래는 매우 밝

다고하겠습니다.

현재 미쉐린에서는 Tweel Tire를 건설현장 등에서 쓰

이는로더용타이어를생산, 판매하고있습니다. 미쉐린

측에서는유지보수를덜수있는장점과우수한견인력,

승차감 및 안정성이 뛰어나다고 설명합니다. 또한 지뢰

나폭발에도끄떡없을정도로강력하기때문에군사용으

로도이용할수있다는주장입니다.

03 Bridgestone Shweel Tire

2011년12월, 24년만에개최지를도쿄로되돌려개최된

42회도쿄모터쇼2011에서브릿지스톤(Bridgestone)은

새로운 개념의“Airless Tire”를 선보 습니다.

“Shweel”타이어라 명칭된 이 타이어 역시 일반인에게

공개되자, 사용된 재료, 디자인 및 특이성 때문에 당시

언론에 많은 관심을 받았습니다. 이 타이어의 바퀴살은

재생 가능한 열가소성 수지로 만들어졌습니다. 디자인

측면에서관심은열가소성핀에주어져있는데, 그핀을

통해허브와림(Rim) 사이의연결부가토크를발생시키

지않고구조적인파괴가일어나지않도록설계되었습니

다. 타이어의 바퀴살은 림에서 트레드까지 퍼져 있습니

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타이어의 혁신 : 무공기(Airless) 타이어의 소개

● 그림 8 | 현재 판매중인 미쉐린의로더용 타이어 및 세부구조

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다. 이것은 자동차의 부하를 지지하고자 좌·우측으로

곡선을그리며만들어졌습니다.

앞서 미쉐린의 Tweel를 언급한 것처럼 브릿지스톤이

무공기 타이어 개념을 먼저 시도하 던 것은 아닙니다.

그러나 미쉐린의 Tweel 타이어의 웨지(Wedge) 패턴의

바퀴살은고속에서소음과진동을문제점이제기되고있

었던 가운데, 브릿지스톤은 다른 개념의 바퀴살을 채택

하 다고설명하 습니다. 전문가들이말하는미쉐린과

브릿지스톤간의바퀴살개념차이는리브(Ribs)의크기

라고말하 습니다. 브릿지스톤측은미쉐린의Tweel은

군용으로사용되기에더적합한것이며, Shweel 타이어

는좀더소비자친화적인개념이라고설명하 습니다.

미쉐린과 브릿지스톤 타이어를 제외하고 기타 무공기

타이어로군사용목적으로개발된것으로미국벤처기업

인 레질리언트 테크놀로지(Resilient Technologies,

LLC)가미국방성(U.S. Department of Defense) 및위

스콘신 주립대 매디슨 캠퍼스(University of

Wisconsin, Madison)와 손잡고 개발한 일명‘벌집 타

이어’가있습니다. Tweel에비해서소음과발열문제를

상당히 해결하 다고 설명하며, 일반 공기압 타이어에

버금가는승차감을제공한다고합니다. 타이어의30%가

떨어져 나가도 타이어로써의 기능을 수행할 수 있기 때

문에군용험비차량과같은군용차량이현재는주대상

층이지만활용하기에따라서시장성이높이평가되고있

습니다.

또다른혁신적인개념의타이어를공개한회사는요코

● 그림 9 | Bridgestone Shweel Tire

● 그림 10 | 벌집 타이어 및 험비에 장착되어 주행중인 모습

● 그림 11 | Yokohama Rubber Youmyaku Tire (휠에 장착된 모습 및 컨셉 이미지)

휠에장착된 Youmyaku Tire

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하마(Yokohama) 입니다. 요코하마는2011년10월도쿄

에서 개최된‘굿디자인 엑스포’에서“유미아쿠

(Youmyaku)”라는기계적인방식에의존하는무공기타

이어를선보 습니다. 이타이어는낮은프로파일, 트레

드접지면이폐쇄된표면이아닌점기존의림에장착될

것으로보인다는장점이다른무공기타이어와차별화된

점이라 할수 있겠습니다. 미쉐린과 브릿지스톤은 개인

이동성장치와같은저속응용에우선적용하 다면, 요

코하마의초점은승용차에적용한다면더놀랍다고할수

있습니다.

04 결론

타이어제품의개념과패러다임을바꾼혁신적인제품

인무공기(Airless) 타이어에대하여말 드렸습니다. 현

재의 무공기 타이어는 공기압 유지 관리의 문제점을 안

고있는것은물론상용화가되려면아직많은연구와시

간이필요할것으로보이나, 일반공기압타이어의패러

다임을바꾼미쉐린, 브릿지스톤등의선진타이어메이

커에서 무공기 타이어 제품이 속속 선을 보이고 있습니

다. 이러한혁신제품의개발에있어고무관련대체재의

개발이필수적으로뒷받침되어야상용화가가능할것으

로판단됩니다.

‘바람이거셀수록연이높이난다’고윈스턴처칠은말

했습니다. 끊임없는시장의요구변화와규제강화등거

센바람이몰아칠향후환경변화는우리LG화학에게도

기회와 위협이 동시에 교차하는 시간이 될 것으로 판단

됩니다. 우리 모두“기술의 변화를 선도한다”는 소명의

식을가지고보다먼미래기술을나아가기를열망하며,

발전하는기회가되었으면좋겠습니다.

● 참.고.문.헌

www.dunloptires.com, www.michelin-us.com,

www.bridgestone.co.jp, www.resilienttech.com,

www.yokohamatire.jp

타이어의 혁신 : 무공기(Airless) 타이어의 소개