3D 프린터로 직접 디자인하거나 다운로드한 모델을 출력해 실생활에서 사용하는 경우가 많습니다. 스마트폰 거치대, 차량용 정리 부품, 대시보드 장식용 소품처럼 자동차 내부에서 활용할 수 있는 출력물도 그중 하나입니다.
하지만 차량 안에 둘 출력물을 만들 때는 모양이나 출력 품질뿐만 아니라 사용 환경의 온도도 함께 생각해야 합니다.특히 PLA는 비교적 출력하기 쉬워 입문자에게 많이 사용되는 소재지만, 높은 온도에서 장시간 하중을 받는 용도로는 적합하지 않을 수 있습니다. 여름철 햇빛에 노출된 차량 내부는 외부 기온보다 훨씬 높은 온도까지 올라갈 수 있기 때문에, 평소에는 단단했던 PLA 출력물이 주차 후 변형될 가능성도 있습니다.
이번 글에서는 왜 여름철 차량 내부에서 3D 출력물이 변형될 수 있는지, 그리고 차량용 소품을 만들 때 소재를 어떤 기준으로 선택하면 좋을지 정리해 보겠습니다.
여름철 차량 내부가 3D 출력물에 부담이 되는 이유
자동차를 직사광선 아래에 주차하면 유리창을 통과한 태양 복사열이 실내에 축적되면서 내부 온도가 크게 올라갈 수 있습니다. 한 실험에서는 햇빛 아래 주차된 차량의 실내 공기 온도가 약 70°C, 대시보드 온도가 약 99°C까지 측정된 사례가 있습니다. 물론 이는 특정 지역과 차량, 기상 조건에서 측정한 결과이기 때문에 모든 차량에서 같은 온도가 나타난다는 뜻은 아닙니다.
따라서 여름철 차량 내부에 장시간 방치하는 물건은 단순히 “실내에서 사용하는 플라스틱”이라고 생각하기보다 직사광선과 높은 표면 온도까지 고려할 필요가 있습니다.
특히 대시보드처럼 햇빛을 직접 받는 위치는 차량 내부의 일반적인 공기 온도보다 물체 자체의 온도가 더 높아질 수도 있습니다.
PLA가 차량용 출력물에 주의가 필요한 이유
PLA는 3D 프린팅 입문에서 자주 사용되는 소재입니다.
출력하기 비교적 쉽고 다양한 색상과 제품을 쉽게 구할 수 있다는 장점이 있지만, 높은 온도 환경에서 장기간 하중을 받는 용도로 사용할 때는 주의가 필요합니다.여기서 자주 등장하는 개념이 유리전이온도(Glass Transition Temperature, Tg)입니다.
유리전이온도는 고분자 재료가 딱딱하고 유리 같은 상태에서 보다 유연한 상태로 변화하기 시작하는 온도 영역을 의미합니다. 다만 Tg에 도달했다고 출력물이 즉시 녹아내리거나 반드시 형태를 잃는 것은 아닙니다.
실제 제품의 변형 여부는 온도뿐만 아니라 하중, 출력물의 두께와 형태, 출력 방향, 내부 구조 등 여러 조건에 영향을 받습니다. 따라서 차량용 출력물을 검토할 때는 “Tg보다 낮으니 안전하다”라고 단순하게 판단하기보다 실제 사용 온도와 하중 조건을 함께 확인하는 것이 중요합니다.
Bambu Lab의 필라멘트 자료에서도 소재마다 열변형 특성이 크게 다릅니다. 예를 들어 0.45MPa 조건의 HDT(Heat Deflection Temperature)는 PLA Basic 57°C, PETG Basic 69°C, ABS 87°C, ASA 100°C로 제시됩니다. HDT 역시 특정 시험 조건에서 측정한 값이므로 실제 차량에서의 사용 한계와 동일한 의미는 아니지만, 소재별 열 저항성 차이를 비교하는 참고 자료로 활용할 수 있습니다.
차량 내부에서 PLA 출력물이 변형될 수 있는 상황
차량 안에 PLA 출력물을 둔다고 해서 항상 변형되는 것은 아닙니다. 하지만 다음과 같은 조건에서는 주의가 필요합니다.
1. 높은 온도에서 하중을 계속 받는 경우
스마트폰 거치대나 컵홀더처럼 출력물이 다른 물체의 무게를 지지한다면 온도가 올라갔을 때 변형 가능성을 더 신중하게 봐야 합니다. 평소에는 단단한 출력물도 높은 온도에 장시간 노출되면서 강성이 낮아지면 조금씩 휘어질 수 있습니다.
특히 길게 뻗은 구조나 얇은 부품처럼 하중에 의해 휘기 쉬운 형상은 같은 소재를 사용하더라도 두꺼운 구조보다 변형에 취약할 수 있습니다.
2. 대시보드처럼 직사광선을 직접 받는 경우
차량 내부라도 위치에 따라 받는 열의 정도가 다릅니다.
대시보드와 같이 햇빛을 직접 받는 위치는 실내 공기 온도만으로 판단하기 어렵습니다. 실제 차량 실험에서도 대시보드의 온도가 실내 공기보다 훨씬 높게 측정된 사례가 있습니다.
따라서 PLA로 만든 장식품이나 기능성 부품을 차량에 사용할 경우에는 그늘진 콘솔 내부와 직사광선이 닿는 대시보드를 같은 환경으로 생각하지 않는 것이 좋습니다.
3. 오랫동안 주차해 두는 경우
짧은 시간 동안 차량에 물건을 두는 것과, 햇빛 아래 장시간 주차된 차량 안에 계속 두는 것은 조건이 다릅니다.
특히 차량을 외부에 장시간 주차하는 경우에는 소재가 받는 열과 하중을 함께 고려하는 것이 좋습니다.
출력물 내부의 공기 때문에 부풀어 오르는 현상은?
기존에는 FDM 출력물 내부의 공기가 열팽창하면서 표면을 밀어내 ‘Blistering’이 발생할 수 있다고 설명했지만, 이를 일반적인 PLA 차량용 출력물의 대표적인 문제처럼 설명하는 것은 적절하지 않습니다.
출력물 내부에는 인필 구조 사이에 빈 공간이 존재할 수 있지만, 차량 내부 온도가 올라갔다고 해서 갇힌 공기가 자동으로 표면을 부풀게 만든다고 단정하기는 어렵습니다.
실제로 차량 안에서 문제가 생길 때에는 소재 자체의 열에 따른 강성 저하와 하중에 의한 변형을 먼저 고려하는 것이 더 현실적입니다.
그렇다면 PETG는 차량용으로 괜찮을까?
PETG는 PLA보다 열에 대한 저항성이 높은 편이며, Prusa는 PETG 출력물의 온도 저항성 때문에 약 80°C 이하의 실내 및 대부분의 외부 환경에 사용할 수 있다고 설명합니다.
하지만 이것을 “PETG는 여름철 차량 내부에서 안전하다”라고 단정해서는 안 됩니다.
차량 내부에서도 직사광선이 닿는 대시보드와 그늘진 콘솔 내부는 조건이 다르고, 출력물이 하중을 받고 있다면 변형 가능성도 달라집니다. 따라서 PETG 역시 사용 위치와 하중 조건을 함께 고려해야 합니다.
특히 스마트폰 거치대처럼 안전하게 물체를 지지해야 하는 부품이라면 단순히 소재의 온도 저항성만 보고 선택하지 말고, 실제 설계와 출력 조건까지 함께 확인하는 것이 좋습니다.
ABS와 ASA는 어떤 차이가 있을까?
ABS와 ASA는 PLA나 PETG보다 높은 온도 환경을 고려할 때 자주 언급되는 소재입니다.
Bambu Lab의 비교 자료에서도 0.45MPa 조건 HDT가 ABS 87°C, ASA 100°C로 제시되어 PLA와 PETG보다 높은 열변형 저항성을 보여줍니다.
또한 Prusa는 ABS가 차가운 공기 흐름에 민감하고 안정적인 주변 온도가 중요하기 때문에 인클로저를 권장하고 있으며, ASA 역시 안정적인 출력 환경이 중요하다고 설명합니다.
ABS
ABS는 높은 온도 환경을 고려할 수 있는 소재이지만, 출력 과정에서는 수축과 워핑 문제가 나타날 수 있어 프린터와 환경에 따라 출력 난이도가 높아질 수 있습니다.
ASA
ASA 역시 높은 온도에 비교적 강하면서 자외선에 대한 내성이 중요한 용도에 활용할 수 있습니다.
따라서 차량 내부뿐만 아니라 햇빛에 장시간 노출될 가능성이 있는 부품을 만들 때 고려할 수 있는 소재입니다.다만 ABS나 ASA라고 해서 모든 차량 내부 환경에서 변형되지 않는다고 보장할 수는 없습니다.
부품의 크기, 형상, 하중, 실제 온도에 따라 결과가 달라질 수 있기 때문입니다.
차량용 출력물은 소재만 바꾸면 끝일까?
그렇지는 않습니다. 차량용 부품을 만들 때는 다음 요소를 함께 생각해야 합니다.
| 확인 항목 | 고려할 내용 |
|---|---|
| 소재 | PLA, PETG, ABS, ASA 등 열 특성 |
| 사용 온도 | 차량 내부와 부품 표면의 예상 온도 |
| 하중 | 스마트폰, 컵 등 지지해야 하는 무게 |
| 형상 | 얇고 긴 구조는 변형에 더 취약할 수 있음 |
| 출력 방향 | 레이어 방향에 따른 기계적 특성 차이 |
| 직사광선 | 대시보드처럼 직접 햇빛을 받는지 |
| 사용 시간 | 짧은 사용인지 장시간 주차인지 |
결국 “차량용이니까 ABS”, “PLA니까 절대 사용 불가”처럼 하나의 기준만으로 판단하기보다는 실제 사용 조건에 맞춰 소재와 설계를 함께 결정하는 것이 중요합니다.
실크 필라멘트도 차량에서는 주의해야 할까?
‘실크(Silk)’라는 표현만으로 특정 소재의 내열성을 판단하는 것도 주의해야 합니다.
실크 필라멘트는 표면의 광택을 강조한 제품군을 가리키는 경우가 많으며, 실제 기본 수지와 첨가제는 제품마다 다를 수 있습니다.
따라서 실크 필라멘트라고 해서 모두 PLA라고 단정할 수는 없습니다. 차량 내부 장식용으로 사용한다면 제품의 실제 소재와 제조사가 제공하는 기술 자료를 확인하는 것이 좋습니다.
실크 필라멘트의 표면 품질이나 적정 출력 온도를 확인하는 방법은 [실크(Silk) 필라멘트 출력 시 ‘결’이 생기는 이유와 적정 온도 찾아내기] 에서 별도로 확인할 수 있습니다.
차량용으로 만들 때는 먼저 사용 환경을 생각하세요
3D 프린팅에서는 출력 품질만큼 사용 환경에 맞는 소재 선택도 중요합니다.
PLA는 출력이 쉽고 다양한 용도로 활용할 수 있지만, 높은 온도에서 하중을 받는 차량용 부품에는 주의가 필요합니다. PETG는 PLA보다 높은 온도를 견딜 수 있는 경우가 있지만 사용 환경에 따라 달라지고, ABS와 ASA는 더 높은 온도 환경을 고려할 때 사용할 수 있는 선택지입니다. 다만 이들 역시 특정 온도에서 무조건 안전하다고 볼 수는 없습니다.
특히 여름철 직사광선 아래 장시간 주차하는 차량이라면 소재의 열 특성뿐 아니라 부품에 걸리는 하중과 실제 설치 위치까지 함께 확인하는 것이 중요합니다.
차량용 출력물은 ‘소재 + 온도 + 하중’을 함께 보세요
여름철 차량 내부는 생각보다 높은 온도에 도달할 수 있기 때문에 3D 프린팅 출력물을 그대로 두기 전에 소재의 열 특성을 확인하는 것이 좋습니다. PLA 출력물은 특히 고온 환경에서 하중을 받는 용도라면 변형 가능성을 고려해야 하고, PETG·ABS·ASA 역시 각각의 특성과 프린터 조건을 확인해야 합니다.
무엇보다 중요한 것은 차량 내부에서 어디에 설치하는지, 얼마나 높은 온도에 노출되는지, 어떤 하중을 받는지입니다.평소 실내에서는 문제가 없었던 출력물이라도 한여름 직사광선 아래에서는 다른 결과가 나타날 수 있습니다.
차량용 3D 출력물을 제작할 계획이라면 출력 전에 소재의 기술 자료를 확인하고, 실제 사용 환경과 비슷한 조건에서 테스트해 보는 것이 가장 안전한 접근입니다.
3D 프린팅의 장점은 원하는 부품을 직접 만들 수 있다는 것이지만, 그 부품이 실제 환경에서도 제대로 기능하려면 출력물의 형태뿐 아니라 소재의 물성까지 함께 고려해야 합니다.