글로벌 고성능 엔지니어링 소재 기업 엔발리오(Envalior)가 전기차(EV) 부스바(busbar) 오버몰딩용 신규 PPS(폴리페닐렌 설파이드) 컴파운드 ‘자이트론(Xytron™) M5080ET’를 개발했다고 밝혔다.

이번 신소재는 150℃ 이상의 고온 환경에서 작동하면서도 급격한 온도 변화에 따른 응력균열에 강한 내성을 갖추도록 설계됐다. 최근 전기차 파워트레인은 고전압화, 고전류화, 조립 구조의 집적화가 동시에 진행되며 내부 온도가 지속적으로 상승하고 있다. 이에 따라 전력제어장치(PCU)나 전기 구동 액슬에 적용되는 오버몰딩 부스바의 열충격 저항 요구 수준도 함께 높아지는 추세다.

엔발리오 아서 리브(Arthur Rieb) 사업개발 매니저는 “차량의 전 수명주기에 걸쳐 부스바가 응력균열로 기능이 저하되거나, 이로 인한 단락으로 어셈블리 전체가 고장 나는 상황을 방지하는 것이 개발 목표였다”고 설명했다.

신규 컴파운드는 유리섬유와 미네랄 혼합물을 50중량% 함유해 강도를 높이면서도 소재 단가 경쟁력을 확보했다. 이미 복수의 고객사로부터 승인을 받았으며, 양산 적용을 위한 다수의 개발 프로젝트도 완료된 상태다.

◇ 구리에 근접한 열팽창률로 응력균열 억제

전기차에서 부스바는 고전압 배터리와 제어장치, 구동계, 충전 장치 사이에서 전류를 전달하는 핵심 부품이다. 구리 소재로 제작된 뒤 주변 환경과의 전기적 절연을 위해 플라스틱으로 오버몰딩된다.

문제는 구리와 플라스틱의 열팽창률 차이가 크다는 점이다. 잦고 급격한 온도 변화가 반복되면 플라스틱 측에 응력균열이 발생하기 쉽다. 자이트론 M5080ET는 용융 흐름 방향 및 유리섬유 배향에 수직인 방향에서도 열팽창률이 구리에 근접하며, 고온에서도 이 특성이 유지된다. 이를 통해 응력균열 발생 위험을 크게 낮췄다는 것이 회사 측 설명이다.

리브 매니저는 “자체 시험 결과 영하 50℃에서 180℃ 구간의 열충격 시험에서 유사 PPS 컴파운드 대비 70% 이상 높은 응력균열 저항성을 나타냈다”며 “용융 선단이 만나며 형성되는 웰드라인 강도 역시 경쟁 소재보다 약 17% 우수해, 결과적으로 부스바의 긴 수명과 높은 안전성으로 이어진다”고 말했다.

PPS는 부스바 오버몰딩에 사용되는 플라스틱 가운데 이미 가장 우수한 응력균열 저항성을 갖춘 소재로 평가된다는 점에서, 이번 개선 폭은 의미가 크다는 평가다.

◇ UL 94 V-0 등급 확보, 치수 안정성·내충격성도 강화

자이트론 M5080ET는 배터리와 전기 구동계용 플라스틱에 요구되는 높은 난연성도 갖췄다. 미국 안전인증기관 UL(Underwriters Laboratories Inc.)이 실시한 UL 94 시험에서 두께 2mm 시편 기준 V-0 등급을 획득했다.

또한 노화 전후 모두 높은 체적저항과 절연내력을 유지하며, 고온 환경에서도 성능 저하가 제한적이다. 여기에 우수한 크리프 저항성과 낮은 흡수율로 부품의 치수 안정성을 확보했다.

리브 매니저는 “이러한 특성이 부스바의 전 수명주기에 걸쳐 전기적 안전성과 기계적 기능성을 보장한다”며 “높은 치수 안정성은 매우 콤팩트한 어셈블리 설계를 가능하게 한다”고 덧붙였다.

엔발리오의 신규 PPS 부스바 솔루션에 대한 상세 정보는 자사 ‘머티리얼 어드바이저(Material Advisor)’를 통해 확인할 수 있다.

엔발리오 소개

엔발리오(Envalior)는 연간 약 30억유로의 매출을 올리는 지속가능·고성능 엔지니어링 소재 분야의 글로벌 리더다. PA6, PA66, PBT, PA46, PPS, TPC(TPE-E), PET, PA4T, PA410 및 열가소성 복합소재에 이르는 폭넓은 포트폴리오를 보유하고 있다. 전 세계 18개 생산 거점과 12개 R&D 센터, 4000명 이상의 임직원을 기반으로 모빌리티, 전자·전기, 소비재 및 산업재 시장에 소재를 공급한다. 2023년 랑세스 퍼포먼스 머티리얼즈와 DSM 엔지니어링 머티리얼즈의 합병으로 출범했다.

언론연락처: 엔발리오디이엠코리아 홍보대행 크레이지피알 이민호 070-7096-0002

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