[제8주차 IR52 장영실상] 캐스트맨/현대차 고품질 배기가스 혼합장치

[제8주차 IR52 장영실상] 캐스트맨/현대차 고품질 배기가스 혼합장치

 

등록일 2021-02-22

 

△현대차 이지용(왼쪽)·이철웅 책임연구원, 캐스트맨 홍기원 연구소장(가운데).
캐스트맨과 현대자동차가 개발한 `고강도 솔트코어를 적용해 고압 주조한 고품질 배기가스 혼합장치`가 2021년 8주차 iR52 장영실상을 받았다. 배기가스 혼합장치는 연비를 개선하기 위해 배기가스 재순환 시스템에서 냉각된 배기가스와 압축 혼합가스를 연소실로 공급하는 장치다.

배기가스 혼합장치는 주로 사형 주조 방식으로 내부 모양을 만들었기 때문에 무겁고 비용이 많이 소요됐다. 또 모래와 접착제 성분인 레진을 혼합해 굽는 과정이 필요해 분진이 발생하는 등 환경문제가 심각했다. 이 때문에 사형 주조 제조 공정 라인이 저임금 국가로 많이 이전됐고 대다수 배기가스 혼합장치를 수입에 의존해야 했다.

캐스트맨과 현대차는 이 같은 문제를 해결하기 위해 2013년부터 모래가 아닌 소금을 사용한 `솔트코어` 기술 개발을 시작했다. 솔트코어는 여러 가지 공업용 소금을 녹인 후 굳혀 부품 내부 모양을 만들 수 있다. 솔트코어는 독일과 일본 등에서 연구되던 기술인데 재료 강도, 응고 시 발생하는 변형 등으로 인해 국내에서 양산하기 쉽지 않았다. 비록 쉽진 않았지만 캐스트맨과 현대차는 고강도 솔트코어를 개발하는 데 성공해 지난해 2월 세계 최초로 배기가스 혼합장치에 적용했다. 이 장치는 현대차 카파엔진 1.5 터보 차저에 적용됐다.

솔트코어는 저가 알루미늄 합금 원재료를 사용하기 때문에 원가 절감과 경량화 측면에서 강점이 있다. 실제 캐스트맨과 현대차가 개발한 고강도 솔트코어를 사용한 공법은 기존 사형 주조 대비 원가를 최대 약 30% 절감하고 최대 25%가량 경량화할 수 있다. 또 공정 과정을 단순화해 제품 생산 시간을 단축할 수 있다. 사람이 일일이 작업할 필요 없이 설비 중심으로 생산할 수 있어 대량 생산이 용이하다는 강점도 있다. 고강도 솔트코어가 적용된 배기가스 혼합장치는 지난해 차량에 장착되기 시작했고, 올해 차량 15만대 이상에 탑재돼 12억원대 매출이 발생할 것으로 연구팀은 예상했다.

캐스트맨 관계자는 "솔트코어는 전기차 공조 시스템이나 수소차 모터 등에도 적용할 수 있다"며 "5년 내 매출 300억원 이상을 달성할 계획"이라고 덧붙였다.

 

 

캐스트맨

고강도 솔트코어를 적용하여 고압주조한 고품질 배기가스 혼합장치

회사명 : 캐스트맨대표자 : 홍기원제품명 : 고강도 솔트코어를 적용하여 고압주조한 고품질 배기가스 혼합장치모델명 : 현대자동차 카파개선 1.5L 엔진 배기 재순환 장치개발기술명 : 고강도 솔트코어를 통한 경제형 알루미늄 고압 주조 부품 개발선정분야 :

제품소개 용도 및 기능배기가스 혼합 장치 (EGR Mixer)는 내연기관의 연비 개선을 위해 배기 가스 재순환 시스템에서 냉각된 배기 가스와 압축된 혼합가스를 연소실로 공급하는 장치입니다. 제품의 형상이 역구배 형상이 있어 사형 코어를 사용한 중력 주조로 생산하여 중량이 높고 저 생산성으로 원가 구조가 높은 부품입니다.차별적 특징배기가스 혼합 장치와 같이 내부 곡면이 있는 제품을 제조하기 위한 사형 주조의 경우 주물사와 레진의 믹서 → 사형코어 조형 → 사형코어 열처리 → 사형코어의 장착 → 중력주조(600sec) → 탈사 → 제품의 열처리 공정으로 구성되어 전체 공정의 Lead Time 이 길게 발생합니다. 그러나 솔트코어는 코어의 주조 → 코어 Insert 고압주조(60sec) → 코어 취출로 공정을 단순화 하여 사람에 의한 작업이 아닌 설비 중심의 작업으로 제품의 대량 생산이 가능하다는 장점이 있습니다. 또한 중력 주조품 대비 저가의 알루미늄 합금 원재료를 사용할 수 있으며 박육화를 통한 제품 두께 축소를 통해 경량화가 가능합니다. 솔트코어를 적용한 고압다이캐스팅 공법은 사형주조 대비 원가절감 20~30% 와 경량화 5%~25%를 감소를 달성하였습니다. 사형주조의 레진 성형 및 탈사 공정에서 발생하는 심각한 환경오염 문제 없는 친환경적 제조공법의 적용으로 수입하고 있는 사형 주조품을 대체한다면 수입 감소 효과와 국내 일자리 창출에 기여할 수 있습니다.담당부서(주)캐스트맨(0313515022)