(기고) 전동차 시대 다이캐스팅 산업 발전 방안
(기고) 전동차 시대 다이캐스팅 산업 발전 방안
  • 박종헌 기자
  • 승인 2020.08.24 07:40
  • 댓글 0
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케이알모터스 한요섭 기술고문
차체 섀시 등 구조용 다이캐스팅 시장 확대
“제조 중심서 선제적 혁신 체계 변화해야”

21세기 자동차 산업은 기존의 화석연료 엔진에서 전기를 이용하는 전동화 모터를 엔진으로 구동력을 얻는 차량이 세계적으로 100만대 이상 공급되고 각국마다 새로운 전동화에 대한 발전 드라이브를 추구하고 있다. 그와 별개로 아예 운전자가 없이 자율주행의 차량이 초기 단계지만 안전과 편이를 위해 고급차량에 선제적으로 도입되고 있고 비자동차 기업들도 미래 시장으로 기대하고 각자의 핵심역량을 기반해 개발과 실증시험을 하고 있다. 전동화 자동차의 전망과 그에 핵심부품들의 종류와 특성을 살펴보고 이들에 적용되는 다이캐스팅 동향과 향후 전략을 제안한다.

■ 전동화 자동차 동향과 다이캐스팅 산업

자동차도 기본적으로 엔진과 차체 및 제동과 공조 등 다양한 하드웨어와 이를 제어 최적화 및 관리하는 소프트웨어 시스템으로 구성된다. 전동화(BEV, HEV, FCEV)를 중심으로 보면 화석연료 엔진 차량에 별도로 존재하는 핵심부품들이 전기 뱃터리, 전기 모터 그리고 이를 중간에서 제어 및 최적화하는 전력제어장치(EPCU, 인버터, 컨버터, OBC 등)가 있다. 즉 전동화 자동차의 개발엔 이들 부품들이 개별적으로 신규 개발 적용되고 생산이 요구된다. 

이들 전동화 자동차 부품들의 외부 하우징 및 케이스, 구조부품으로서 알루미늄 다이캐스팅이 전반적으로 적용되고 있다. 이는 다이캐스팅 특성인 고정밀 치수와 형상 구현, 최고의 주조 생산성과 염가 제조비, 강도와 내구신뢰성, 경량성과 고열전도성으로 가장 적절한 구조소재 및 하우징 부품이라 할 수 있다. 

특히 복잡형상의 구현이 우수해 여러 부품이나 구조 기능의 모듈화 및 일체화에 매우 유리하여 타 공법 대비 신뢰성과 양산성에서 향후도 지속 적용이 확실하다. 반면에 이러한 전동화 부품들, 뱃터리, 모터, 전력제어 시스템은 자동차 이전에 다양한 산업기계나 부품으로 전기 전자분야에 활용되고 있다.

문제는 고정된 부품이나 안정된 작동환경이 아닌 자동차 부품인 점이다. 차량은 다양한 환경에서 열악한 운동과 충격, 운전의 차량 구조부품으로 가혹한 조건이며 나아가 내구성도 10년 10만 마일 보증의 품질을 요구한다.

그 결과 내부 전기 전자부품의 보호 및 안정된 내구 수명을 자동차와 같은 조건으로 보증하기 위해서 일반 전기 전자제품의 기능에서 추가하여 강화되는 차량 신뢰성과 내구조건을 만족하기 위해 일반 가술린엔진 대비 고도의 내구신뢰성 품질 및 기계적 성질이 요구된다.

 

각종 전동화 핵심부품들도 소량 다품종이 개발 양산이 돼야 하고 다이캐스팅 제품화도 소량 다품종의 특성을 가질 수 밖에 없다. 그 중에 수소연료전지차 경우는 금년에 국내 양산 출시되지만 연간 300대를 넘지 못하고 있다. 문제는 다이캐스팅은 대량생산에 특화돼 있어 고정적인 고가 설비(주조 및 주변설비, 자동화와 고가 금형비, 고도의 품질 관리 공정비 등으로 대량생산과 달리 원가 상승 및 양산관리에 애로사항이 커진다.   

또한 이슈는 본 전동화 부품들의 개발 이력과 역사가 짧고 설계 및 개발자들이 기존의 자동차 설계 개발자가 아닌 전기 전자부품 담당이 자동차회사로 와서 진행하다보니 기능중심의 설계, 핸드북과 탁상에서 설계, 과거차 이력 부재로 초기 전동화부품의 양산성 및 제조공법과 재료 특성이 거의 고려되지 못하고 있는 점이다.

특히 각 자동차기업에서 경쟁적인 개발 출시하다 보니 충분한 설계 및 개발 시간의 부족도 심각한 이슈가 되고 있다. 이는 초기 품질은 가능하나 3년 이상 10년 10만 마일 보증에서 검증을 통상의 가혹 내구나 각종 신뢰성기법으로 검증하는 데에는 한계가 있다.

국내 전동화 차량부품(인버터 하우징)의 방열 구조 변화도 기능중심에서 다이캐스팅 제조성과 소재 신뢰성 개선을 함께 향상시키는 방향으로 발전이 되고 있다. 이러한 변화는 방열핀도 초 박육의 반주조성에서 유선형과 적정한 소재 두께를 유지하고 있다.

■ 국내 다이캐스팅 방안

국내외적으로 전동화 차량부품 시장은 성장 추세이나 소량 다품종에 강화되는 품질과 원가 절감 압박의 이중고로 본 시장은 기존의 시장과 큰 차이가 없는 레드오션과 같다.

그러나 다른 시장에 비해서 기회는 준비하고 도전하고 극복하면 전동화 차량시장도 많은 기회가 있다. 아울러 파워트레인 부품 중심에서 차체 샤시 등의 구조용 다이캐스팅 시장도 확대되고 있다.

신소재, 신공법, 스마트 공정 및 공장 등의 수요를 전문 연구기관이나 기술개발 기업과 연계하고 선도업체의 기술들을 허용 범위에서 동종업계에 상생적인 공유와 확산시에 국내 다이캐스팅 산업 전반의 지속 성장의 마당도 크게 열릴 것으로 기대된다. 이 경우 제조 중심에서 제품 설계와 개발 단계 중심의 선제적 혁신 체계로 변화도 필요하다. 

완제품(차량) 기업에서 제품 기획 및 초기 시작부터 다이캐스팅 전문기업 및 소재 기술자가 동시 및 협업화가 급변하는 시장에 능동적으로 대응해 시장을 지킬수 있는 길임을 강조한다.

 



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