아마도 미래의 액션 영화에서는 자동차 타이어가 길가에 뿌려진 파편들로 인해 펑크가 나면서 사고가 발생하는 장면을 더 이상 볼 수 없을런지도 모른다. 멀지 않은 미래에 나올 타이어는 공기가 주입되는 튜브 형태가 아닐 가능성이 높기 때문이다.

장비기술 전문 매체인 이큅먼트월드(Equioment World)는 글로벌 타이어 업체인 미쉐린이 최근 공기 주입이 필요 없는 ‘에어리스 타이어(Airess Tire)’를 개발하고 있어 업계의 주목을 끌고 있다고 보도하면서, 특히 환경에 미치는 영향을 최소화하기 위해 마모된 부분을 재생하는 방향으로 연구가 진행 중이라고 밝혔다. (관련 기사 링크)

휠과 타이어 구분없는 일체형의 공기없는 타이어

자동차 기술은 하루가 다르게 발전하고 있지만, 타이어의 경우는 그 변화 속도가 상대적으로 더딘 것처럼 보인다. 공기타이어가 세상에 처음 선을 보인지도 100년이 훌쩍 넘었지만, 그때나 지금이나 고무 튜브에 공기를 주입하여 사용한다는 본질은 바뀌지 않았기 때문이다.

그런데 미쉐린社가 현재 개발 중인 ‘공기없는 타이어’는 그 같은 본질을 송두리째 바꿔줄 것으로 예측되고 있다. 이 타이어는 공기를 주입하는 튜브가 없는 대신, 휠과 타이어가 일체형인 유기 생분해성 소재로 개발되고 있다.

이에 대해 미쉐린社의 관계자는 “기존 타이어는 금속으로 된 휠과 고무로 된 튜브가 결합된 형태지만 개발 중인 공기없는 타이어의 형태는 휠과 타이어의 구분없이 일체형으로 이루어져 있다”라고 설명하며 “따라서 매우 가볍고 효율적인 구조로 이루어져 있다”라고 밝혔다.

관계자의 설명에 따르면 공기없는 타이어의 아이디어는 자연에서 영감을 얻은 것으로 알려졌는데, 독특하게도 사람의 폐포(肺胞) 조직에서 배운 것으로 나타났다.

폐포는 수많은 모세혈관과 함께 탄력섬유와 교원질섬유로 이루어진 ‘벌집’처럼 생긴 조직이다. 탄력섬유는 숨을 쉴 때 폐포막이 늘어났다 줄어들었다 할 수 있게 해주고, 교원질섬유는 모세혈관이 들어있는 폐포막을 단단하게 해주는 기능을 한다.

미쉐린社의 관계자는 “공기없는 타이어는 바로 사람의 폐포 구조를 모방했다”라고 공개하며 “폐포 구조처럼 타이어의 중심부는 단단하고, 지면에 닿는 부분으로 갈수록 유연해지는 특성을 갖고 있다”라고 전했다.

그러면서 “개발에만 성공한다면 공기없는 타이어가 기존 튜브형 타이어보다 더 안전할 것으로 보이는데, 그 이유는 일단 공기를 충진하는 방식이 아니다 보니 공기가 새거나 운행 중 파열될 위험에서 자유롭기 때문”이라고 말했다.

유기 생분해성 소재라는 재질도 기존 타이어에서는 찾아볼 수 없는 특징이다. 환경에 미치는 영향을 최소화하기 위해 천연 고무와 대나무, 그리고 종이 같은 천연 자원 뿐만 아니라 수거한 플라스틱 폐기물이나 폐타이어 칩 등을 가공하여 사용하므로 재활용이 가능한 친환경적 타이어라는 평가를 받고 있다.

이 외에도 공기없는 타이어의 차별화 포인트 중 하나로 미쉐린측은 타이어를 재생하여 사용할 수 있다는 점을 꼽았다. 기존 타이어는 마모가 상당히 진행되었을 때 그냥 폐기할 수밖에 없지만, 이 타이어는 3D 프린팅 방식을 활용하여 마모된 접지면을 충진하여 새것처럼 사용할 수 있어서다.

마모된 정도는 육안으로도 확인할 수 있지만 어플리케이션을 활용하면 재충진 시기까지 확인할 수 있고, 날씨와 도로 조건에 맞게 변형해서 충전할 수도 있다. 예를 들어 폭설이 내린 뒤 도로가 얼어 붙었을 경우, 해당 조건에 적합한 타이어 표면을 출력하여 장착하는 방식으로 위험에서 벗어날 수 있다는 것이 미쉐린측의 설명이다.

이와 관련하여 미쉐린社에서 연구개발을 담당하고 있는 테리 게티스(Terry Gettys) 부사장은 “공기없는 타이어는 내구성 및 타이어 특유의 유연성을 두루 갖추고 있어서 기존 타이어보다 견고하고 승차감을 향상시켜줄 것”이라고 기대했다.

자기부상 방식이 적용된 공 모양의 타이어

미쉐린社가 공기없는 타이어로 미래의 자동차 시장을 준비하고 있다면 경쟁사인 굿이어社는 SF영화에서 잠깐 등장했던 신개념의 구(球)형 타이어를 연구하고 있어 관심을 모으고 있다.

마치 4개의 공이 굴러 가는 것 같은 모양의 이 타이어는 지난 2004년에 개봉했던 ‘아이, 로봇(I, Robot)’에 이미 등장했던 형태다. 당시 구형 타이어가 달린 컨셉트카의 개념을 제공한 아우디는 관객들로부터 100년 앞의 미래형 타이어를 미리 보여주었다는 찬사를 받았다.

굿이어社가 개발 중인 구형 타이어도 영화에서 등장하는 타이어와 크게 다르지 않다. ‘이글-360(Eagle-360)’이라 이름 붙여진 이 타이어는 검은 공 모양을 하고 있으며, 표면 전체에는 접지 무늬가 새겨져 있다.

구형 타이어의 가장 큰 장점은 제자리에서 어느 방향으로든 움직일 수 있다는 점이다. 전방에 장애물이 나타나면 즉각 옆으로 피할 수 있고, 평행 주차 공간이 좁더라도 문제 없이 할 수 있다. 지금처럼 전진과 후진, 핸들 꺾기를 몇차례식 반복해서 할 필요가 없게 되는 것이다.

문제는 구형 타이어에는 현재의 타이어처럼 연결축을 달 수 없다는 점인데, 이에 대해 굿이어社의 연구진은 자기장을 이용하여 차체를 살짝 떠오르게 만드는 아이디어를 구상했다. 자기부상열차와 같은 원리로서, 개발에 성공한다면 승차감과 노면소음 분야에서도 획기적인 진전이 이루어질 것으로 전망하고 있다.

한편 굿이어와는 좀 다른 방식이지만 우리나라의 한국타이어社가 ‘넥스트 드라이빙 랩’(The Next Driving Lab) 프로젝트의 일환으로 공 모양의 타이어를 개발한 바 있다.

한국타이어는 ‘볼핀 타이어’라고 이름 붙인 이 공 모양 타이어는 자이로스코프 및 자이로센서 등의 기술을 활용하여 360도 방향 전환과 주행에 성공했다. 다만 현재로서는 자동차 같은 4개 타이어가 아니라 타이어 하나로만 버틸 수 있는 운송수단만 가능한 수준이다.