■내연기관차는 정말 사라지는 것인가? 파워트레인의 미래는?
최근 다이캐스팅 업계는 과거 수십년간 경험하지 못한 격변의 시대 관통하고 있다.
미래차의 전망에 대한 각종 비 전문 매체의 편협화된 정보로 인하여 자동차 부품산업 종사자들은 미래에 대한 기대보다는 오히려 일자리 소멸에 대한 극심한 불안을 느끼고 있다.
대표적으로 미래차로 전환되면 자동차 부품업계는 전체적으로 50%가까이 사라지게 될 것이며 특히 파워트레인 부품 생산 업계는 100% 소멸 될 것이라는 왜곡된 정보로 인하여 극심한 불안함 느끼고 있다. 더욱이 자동차 부품 제조의 혁신의 아이콘으로 대표되는 기가 프레스의 도입 사례는 자동차부품 종류의 격감 및 특히 기가프레스 도입의 막대한 투자비를 감당 할 수 없는 국내외 대다수 중소 다이캐스팅 경영자 및 종사자들에게는 불안을 넘어 공포를 느끼게 하는 정보로 여겨지고 있다.
미래차 시대에 파워트레인 시스템은 100% 사라질 것이라는 불안함은 자동차 부품 산업 전반, 특히 엔진/변속기 부품은 대부분의 다이캐스팅 회사들이 현재 직간접으로 상당수준의 매출을 유지하고 있는 주력 제품이므로 다이캐스팅 업계 경영자 및 종사들의 사기를 저하시키고 신규투자의 망설임, 신규인력 유입의 차단, 기존 경력인재의 유출이라는 다이캐스팅 전반의 어려움을 가중 시키는 악재로 작용 하고 있다.
■다이캐스팅 산업은 제 2의 황금기
1. 미래차는 지구온난화 환경문제 해결을 위한 인류 생존을 위한 LCA 감소의 절박한 요구로 인하여 매우 다각적인 방향으로 연구 개발이 진행되고 있는 과정이다. 하지만 미래차는 바로 전기차(BEV), 연료전지차(FCV)라는 등치식을 일반화 하면서 자동차 부품, 특히 파워트레인 부품의 미래에 대한 정보의 왜곡이 시작 되었다고 판단 된다. 미래차는 전기구동차동차(BEV, FCV)만을 의미하는 것이 아니고 하이브리드(HEV), 플러그드하이브리드(PHEV), 신재생에너지(Renew Energy) 구동차등 친환경을 위한 여러 가지 동력원의 자동차가 공존하는 시대를 의미한다고 보는 것이 합리적이다. 즉 여러 가지 구동방식의 자동차들이 LCA감축의 경쟁을 진행하면서 진화 해 나가고 있고 순수 전기구동 자동차(BEV,FCV)외 자동차들은 상당기간 최소 전체 자동차 시장의 60%~70%이상의 점유율을 유지할 것이며 이러한 자동차들은 결국 파워트레인 시스템을 사용하는 차량으로 유지 될 것으로 예상된다.
2. 다이캐스팅 분야로 시각을 좁힌다면 테슬라로부터 시작된 원가절감/경량화의 혁신적 공법으로 기가프레스가 최근 몇 년간 다이캐스팅만이 아닌 자동차 부품업 전체의 최대 화두로 거론 되고 있지만, 현실적으로 기가프레스를 운영할 수 있는 다이캐스팅 회사는 막대한 투자를 감당할 수 있는 거대 자동차 회사 또는 초대형 다이캐스팅 회사들만이 감당할 수 있고 대부분의 중소 다이캐스팅 업계는 다른 시각으로 다이캐스팅의 미래를 바라보아야 한다. 기가프레스의 도입으로 기존 다이캐스팅에서는 불가능하다고 여겨졌던 자동차 구조재(Structure Parts)의 다이캐스팅 공법으로의 품질 확보 가능성이 검증 되었고, 이를 필두로 현재 지속적으로 원가 및 경량화를 통한 LCA감소의 차원에서 철강, 단조, 중력/사형 주조 등의 공법으로 생산되던 제품의 다이캐스팅으로의 공법 전환이 매우 신속하고 광범위하게 일어나고 있는 상황을 제조 현장에서 매우 빈번하게 확인 할 수 있다. 즉 가가프레스의 도입으로 중소다이캐스팅의 영역이 감소되는 것이 아니라 기존 타 공법으로 생산되던 제품의 다이캐스팅 공법으로의 전환이라는 순기능이 더욱 두드러지는 현실이다. 이러한 경향으로 인하여 다이캐스팅은 제 2의 황금기에 들어섰다고 판단하는 것이 결코 무리가 아니라고 여겨지고 있다.
3. 기가프레스의 미래는 여전히 미래차의 원가절감(전기차 생산원가의 내연기관차와의 비교 경쟁력확보)을 위하여 지속성이 유지 될 것으로 보인다. 하지만 최근 몇 년간의 맹목적인 추종의 단계에서 한걸음 멈춰서서 진행 방향에 대한 재고의 단계에 들어서 있음을 확인하고 있다. 기가프레스에 대하여 찬양 일색이었던 언론에서 조금씩 기가프레스의 단점에 대한 화두가 제시되기 시작 되었고 중국이 기가프레스 시장의 대부분을 장악하고 있다는 독점 문제가 우려되면서 유럽 및 미국/일본 등의 선진 자동차 회사에서는 오히려 일체형 생산에서 부분 생산 조립으로의 회기 경향도 최근의 자동차부품 전시회에서 두드러지게 나타나고 있다. 하지만 수십년간 정체 되었던 다이캐스팅 공법 발전의 도약기를 제공한 기가프레스는 이러한 우려사항, 단점 들을 개선하면서 다이캐스팅 전체 기술 발전 및 영역 확장에 기여할 것으로 보인다.
■기가프레스의 극복과제
기가 프레스 시스템은 구성을 위한 막대한 투자비 문제 및 기존 생산 인프라와의 충돌로 인하여 기존 자동차 회사, 대형 다이캐스팅 회사에서 빠르게 도입하기에는 한계가 있다는 것이 사실이다. 테슬라나 중국 자동차 회사들과 같이 기존 공장 및 대형 다이캐스팅 시스템이 없던 상황에서는 새로운 공장을 설립하고 초대형 기가프레스 시스템을 도입하는데 상대적으로 유리한 조건이지만, 이와 달리 오랫동안 자동차를 생산해 왔던 완성차 회사들의 경우에는 기존 대형 생산시설 / 공장의 유지 상태에서 대규모의 플랜트를 조성하는데 많은 제약이 있을 수 밖에 없다. 또한 초대형 금형의 제작비용 문제로 인하여 자동차 부품의 특성상 수시로 발생할 수 밖에 없는 설계변경등에 빠르게 대응할 수 없고, 고객들의 요구에 맞춰 신모델을 자주 개발하는데 제약이 있을 수 밖에 없다. 또한 생산기술의 발전으로 기가프레스를 적용하지 않고도 기가프레스 제품과 경쟁력을 확보할 수 있는 자동차들이 지속적으로 기존 자동차 회사에서 출시를 하면서 “기가프레스의 가격경쟁력 확보가 지속 가능한 경쟁력인가?” 라는데 의문점이 생기고 있다. 최근 테슬라 차량 사고 분석 시 볼트 빠짐 문제에 대해서 일체형 제품 생산으로 인한 제품 부위별 품질 불안정이 제기 되는 등 초대형 제품에 대한 품질 부위별 신뢰성 확보도 기가프레스가 극복해야 할 사항이다. 또한 차량 사고 시 일체형 부품에 대한 교체 방법 및 비용 문제도 아직 뚜렷한 해결방안이 제시되지 못하는 점은 기가프레스의 확대적용 시기에 대한 많은 제약이 남아 있음을 의미 한다.
■중소 다이캐스팅 업계의 미래차 대응 전략
1. 용탕관리를 강화 하여야 한다기존의 고압주조 공법에서는 용탕내 수소가스가 민감한 문제로 인식되지 않았다. 오랜 자동차 부품의 운영 이력으로 사용자 측에서도 합리적인 수준의 품질관리 기준을 제시 하였고 그러한 정도의 품질은 고압주조 공법으로는 수소가스의 함유량과 관계없이 만족 시킬 수 있었다. 하지만 미래차(전기차) 부품의 생산이 시작되면서 제품의 강도(Strength)와 더불어 연신율(Elongation)이 매우 중요한 품질 관리요소로 등장 하였고, 구조재 및 인버터 케이스 등과 같이 열처리 및 용접이 필요한 제품 개발이 활발해 지고 있다. 그리고 전기차의 경우 차량화재시 열폭주로 인한 안전 문제가 심각하게 대두 되면서 냉각수 누설 방지를 위하여 기포 및 이물질등의 관리 기준이 ‘무결점’으로 까지 요구 되고 있다. 즉 기존의 관리기준에서는 허용되던 미세기포조차도 불량으로 판정되면서 미세기포(Micro Porosity, Pin Hole)를 관리하기 위한 용탕내 수소가스 함량 관리 및 연신율에 치명적인 역할을 하는 용탕내 이물질 관리가 핵심 요소로 부각되고 있다. 가장 안정적으로 가스제거를 할 수 있는 GBF장치를 도입하거나, 당장 도입의 여력이 되지 않는다면 포러스플러그(Porous Plug) 방식등의 저 비용의 대체 방법을 이용하여서라도 수소가스 및 이물질 관리 시스템을 조기에 정착하여 용탕 품질을 안정화 하는 것이 중요하다
2. 진공을 사용하여야 한다과거차와 같은 품질기준(Micro Porosity허용, 일부 부위별 Macro Porosity허용)은 미래차의 강화된 품질기준에서는 더 이상 허용이 되지 않을 것으로 품질 계획을 하여야 한다. 진공장치는 현 시점에서 가장 효과적으로 기포의 발생을 억제할 수 있는 장치이고 특히 장기적으로는 고진공시스템(50mbar이하 진공도 확보)를 목표로 하여야 하지만 당장의 고진공 시스템을 도입하는데 어려움이 있다면 순차적으로 금형분할면의 다이실링(Die Sealing)을 적용하여 진공효과를 극대화 시키는 개선을 진행 하여야 한다. 그리고 엔지니어들은 진공장치별 특성 및 원리에 대한 학습을 충실하게 하여 진공효과의 유지 신뢰성을 확보할 수 있도록 공정 관리를 하여야 한다
3. 변경점 관리를 하여야 한다품질관리의 시작과 끝은 변경점 관리라고 할 수 있다. 금형 수정에 대한 이력은 대부분 회사에서 기록을 유지하고 있지만 그 외 4M관련 사소한 변경내용은 기록물의 확보가 되지 못하고 있는 실정이다. 특히 다이캐스팅 공장의 특성상 외국인 작업자의 비율이 늘어나고 있는데 이로 인하여 더욱 현장의 사소한 변경점의 기록이 더욱 진행되지 못하고 있다. 변경점기록의 필요성, 중요성은 미래차 특히 전기차의 화재등 과거차 생산시에서는 경험하지 못하였던 문제발생시 발생원인의 추적, 귀책에 대한 분쟁 대응, 재발방지 등의 활동에 그 중요성이 더욱 증가하고 있다. 각 운영자는 외국인 작업자를 포함한 전사적 그리고 실효성있는 변경점 관리 시스템 도입을 하여야 한다.