TiO2 기반 페인트로 EV 안전 강화

LiDAR는 오늘날 자율주행 차량의 핵심 구성 요소로, 환경의 3D 지도를 생성하는 데 사용됩니다. 최근 LiDAR 감지 능력의 발전에도 불구하고, 매우 검은 색과 같이 빛을 흡수하는 물질을 감지하는 데 여전히 어려움을 겪습니다. ACS Applied Materials (AMAT ) & Interfaces에 발표된 최근 연구는 TiO2 기반 페인트가 이러한 문제를 해결하는 데 어떻게 도움이 될 수 있는지를 보여줍니다. 여기에서 알아야 할 모든 내용을 제공합니다.

LiDAR란 무엇인가?

고반사 검은색 페인트가 왜 필요한지 이해하려면 먼저 LiDAR와 그 다양한 활용에 대해 배워야 합니다. LiDAR는 반사되는 빛을 이용한 센서로, 물체의 형태와 거리를 매우 정확하게 측정할 수 있습니다. 이 시스템은 신호를 발사하고 반사되어 돌아오는 방식이 소나와 유사합니다. 신호가 돌아오는 속도를 통해 시간이나 환경을 파악할 수 있습니다.

출처 – Acroname LiDAR 센서

LiDAR는 소리 대신 미세한 빛 펄스를 사용합니다. 이러한 구조 덕분에 많은 상황에서 더 높은 정확도를 제공합니다. 오늘날 LiDAR는 다양한 자동화 장치의 필수 구성 요소입니다. 지난 5년 동안 AI 통합으로 기술이 크게 향상되어 보다 스마트한 시스템이 구현되었습니다.

고반사 검은색 페인트

고반사 검은색 페인트는 물체에 쉽게 도포할 수 있어 늘어나는 자율주행 차량이 이를 명확히 인식하도록 합니다. 이 혁신은 크게 보이지 않을 수 있지만, 현재 도로에 약 2,531,206대의 배터리 및 플러그인 하이브리드 차량이 있다는 사실을 생각하면, 이러한 차량이 커뮤니티와 충돌하지 않도록 하는 것이 왜 중요한지 알 수 있습니다. 특히, 분석가들은 2030년까지 미국 고속도로에 2,640만 대 이상의 전기차(EV)가 있을 것으로 예측하고 있습니다.

TiO2 기반 페인트를 사용하면 미래에 수백만 명의 생명을 구할 수 있습니다. 이러한 사실을 인식한 Chang-Min Yoon이 이끄는 혁신적인 엔지니어 팀은 쉽게 적용하고 내구성이 뛰어나며 열에 강한 초고반사 LiDAR 검은색 페인트를 만들기 위한 임무에 착수했습니다. 그들의 연구 결과는 쉽게 복제하고 최소 비용으로 적용할 수 있는 새로운 TiO2 기반 페인트와 제작 방법입니다.

TiO2 기반(산화티타늄) 페인트는 어떻게 만들어지는가

TiO2 기반 페인트를 만드는 과정은 전통적인 페인트와 달리 안료를 수지, 용제 및 첨가제와 혼합하여 도포 가능한 코팅을 만드는 방식이 아닙니다. TiO2 기반 페인트를 만들기 위해 연구자들은 새로운 접근 방식을 선택했습니다. 그들은 환원 단계 전에 에칭 과정을 완료했습니다.

첫 번째 단계는 중공 검은 TiO2(HL/BT) 얇은 판을 만드는 것이었습니다. 이를 위해 작은 미세 유리 조각에 얇은 티타늄 이산화물(TiO2) 층을 입혔습니다. 이후 불산을 사용해 유리를 에칭하여 제거했습니다. 이 방법은 솔-젤(sol-gel)이라고 하며, 고반사 TiO2 잔류물을 남깁니다.

연구자들은 이 제작물을 더욱 발전시키고자 했습니다. NaBH4 환원이 산화 상태에 영향을 줄 수 있다고 결론 내렸습니다. 이후 이 물질을 바니시와 혼합하여 도포가 쉬운 고반사 검은색 페인트를 만들고 테스트 단계에 들어갔습니다.

결과

최종 페인트는 두께가 140nm(HL/BT140)인 것으로 나타났습니다. 이 두께는 페인트가 고르지 않거나 특이한 형태의 표면에 적용될 필요가 있기 때문에 요구됩니다. 페인트의 검정도(L*) 테스트 결과 13.3으로, 일반 검은색 페인트와 비슷한 수준입니다.

동일한 테스트에서 905nm 파장에서 NIR 반사율이 23.6%로 높은 것으로 나타났습니다. 이러한 결과는 연구자의 기대를 뛰어넘었으며 자율주행 차량 분야에서 큰 관심을 불러일으켰습니다. 이러한 인식 제고는 연구자들이 추가 자금을 확보하는 데 도움이 될 것입니다.

TiO2 기반 페인트 테스트

팀은 오늘날 사용되는 두 종류의 LiDAR 센서인 360도 회전형과 미러형을 이용해 자신의 제작물이 LiDAR에 친화적인지 입증하고자 했습니다. 이러한 센서는 자율주행 자동차부터 로봇 청소기, 군용 드론까지 다양한 분야에 적용됩니다. 따라서 가능한 최소 비용으로 이 기술을 개선하려는 수요가 높습니다.

테스트 단계는 오래 걸리지 않았습니다. LiDAR는 어둡고 시각적으로 어려운 상황에서도 TiO2 기반 페인트를 일관되게 쉽게 인식했습니다. 연구자들은 악천후와 같은 조건 및 완전한 어둠 속에서도 페인트를 테스트하여 결과의 정확성을 확인했습니다. 그들은 새로운 페인트가 자율주행 차량 충돌 방지를 위한 최적의 솔루션이라고 결론 내렸습니다.

실제 적용 사례

자율주행 차량이 이미 도입되었으며 TiO2 기반 페인트는 생명을 구하는 데 도움이 될 수 있습니다. 이 종류의 페인트는 시야가 좋지 않은 상황에서도 차량이 약속된 성능을 발휘하도록 보장합니다. 티타늄 이산화물 페인트가 학교 구역, 표지판, 차량, 차선 등 다양한 곳에 표시되는 모습을 볼 수 있습니다. 흥미롭게도 승객에게는 일반 검은색 페인트처럼 보이지만, 자율주행 차량에게는 가능한 한 밝게 빛납니다. 이 접근 방식은 신뢰할 수 있고 저비용인 결과를 제공하며 즉시 적용할 수 있습니다.

자동차 안전 분야의 주요 도약

고반사 검은색 페인트의 도입은 미래에 수백만 명의 생명을 구할 수 있습니다. 이러한 혁신적인 개념은 좋아하는 차를 타는 것이 위험에서 매우 안전한 활동으로 변하도록 도왔습니다. 다음은 자동차 세계를 영원히 바꾼 다른 멋진 혁신들입니다.

Volvo, 1959년 3점식 안전벨트 도입

1960년대 이전의 용감한 운전자들에게 경의를 표해야 합니다. 이 운전자들은 무거운 강철 차체에 허리띠만 착용하고 다녔습니다. 이러한 종류의 벨트는 상체를 제어하지 못했습니다. 따라서 안전벨트를 착용한 상태에서도 머리와 상체 부상이 흔히 발생했습니다.

Volvo 엔지니어 Nils Bohlin은 1959년에 3점식 안전벨트를 도입하면서 모든 것을 바꾸었습니다. Volvo Amazon (AMZN ) 과 Volvo PV544는 이 혁신적인 기술을 처음 적용한 두 차종으로, 상하반신을 모두 고정시켰습니다. 특히, 오늘날 모든 차량에 안전벨트가 표준으로 장착되어 있으며, 이는 큰 이유가 있습니다. 안전벨트는 수백만 명의 생명을 구했으며, 지난 100년 동안 가장 많은 사람들을 도운 발명 중 하나로 평가됩니다.

Volvo는 상장 기업이지만 주로 스웨덴 스톡홀름 나스닥 거래소에 상장되어 있습니다. 미국에서는 American Depositary Receipts(ADR)를 통해 OTC 티커 ‘VLVLY’로 거래됩니다.

General Motors, 1973년 에어백 도입

GM 가격 차트

General Motors (GM ) 는 1973년에 최초의 에어백을 도입하면서 앞서 나갔습니다. Oldsmobile Toronado는 대중에게 이 혁신적인 안전 장치를 최초로 제공한 차량이었습니다. 그 당시 이 실험적 안전 기능은 “Air Cushion Restraint System“이라고 불렸습니다.

초기 에어백 출시에는 큰 시장 반응이 없었습니다. GM은 소비자들의 동기가 부족하다고 판단했습니다. 소비자들은 추가 안전성을 인정했지만, 몇 년 후 보고서가 나오기 전까지 그 효과를 충분히 인식하지 못했습니다. 따라서 GM은 1977년, 즉 4년 뒤에 차량에서 에어백을 중단했습니다.

발명품의 생명 구제 효과가 수치로 입증되면서 수요가 급증했습니다. 그러나 1988년이 되어서야 미국 정부가 전면 승객용 에어백을 의무화했습니다. 오늘날 에어백은 모든 신차에 기본 장착됩니다. 이 팽창식 장치는 수많은 생명을 구했으며, 이동 중 여러분과 사랑하는 사람들을 보호하는 핵심 안전 시스템 중 하나로 남아 있습니다.

Mercedes Benz, 1978년 ABS 도입

고속도로에서 사람들의 안전을 더욱 향상시킨 또 다른 주요 업그레이드는 1978년에 도입된 ABS 제동 시스템입니다. 최초의 ABS는 Mercedes-Benz (MBG.DE ) S-Class W116에 적용되었습니다. 이 고급 차량은 당시 독점적인 럭셔리와 안전 옵션을 다수 제공했습니다.

ABS는 급제동 시 스티어링 휠이 잠기는 것을 방지함으로써 혁신적이었습니다. ABS는 휠 잠김을 감지하고 즉시 해제하여 제동을 빠르게 수행해 조향이 상실되는 것을 방지합니다. 수년간의 정밀 연구를 통해 Mercedes는 최초의 4륜 다채널 잠금 방지 제동 시스템을 선보였습니다. 오늘날에는 모든 도로 차량에 표준으로 적용되고 있습니다.

Volvo와 마찬가지로 Mercedes Benz도 주로 독일 프랑크푸르트 증권거래소에 상장된 유럽 거래소의 상장 기업입니다. 또한 ADR 형태로 OTC 티커 ‘MBGYY’를 통해 거래될 수 있습니다.

자동차 안전의 미래

안전 기술의 발전은 사람들의 이동 방식을 계속 변화시키고 있습니다. 오늘날 표준 기능에는 다중 에어백, 안전벨트, 충돌 방지 시스템 등이 포함됩니다. 이러한 발명품들은 모두 협력하여 가능한 가장 안전한 환경을 조성합니다. 스마트 차량의 도입은 안전 향상의 또 다른 층을 추가합니다.

많은 사람들은 곧 도로에 인간 운전자가 전혀 없을 것이라고 믿습니다. 자율주행 및 AI 제어 차량 시대가 빠르게 다가오고 있음을 관찰했습니다. 따라서 새로운 타이어나 안전벨트를 만들기보다 소프트웨어 업데이트, 페인트 교체, 센서 업그레이드와 같은 간단한 방법으로 안전성을 높일 수 있습니다.

TiO2 기반 페인트 – 모두가 필요로 하는 자율 안전 업그레이드

자율주행 차량은 여러 이유로 지속될 것입니다. 이들은 안전성을 향상하고 비용을 절감하며 수백만 명의 일상을 편리하게 만들 잠재력을 가지고 있습니다. TiO2 기반 페인트의 도입은 이러한 상황을 모두에게 더 안전하게 만들 것입니다. 현재는 이 사업의 비즈니스 측면에 대한 연구가 아직 많이 남아 있습니다. 따라서 향후 몇 년간 이 개발 상황과 구현 가능성을 주시하는 것이 현명합니다.

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