2025. 2. 16. 14:03ㆍMobility +/Technology
자동차의 생산은 다수 부품의 조립을 통해 이뤄집니다. 모듈 단위로 부품이 조립되는 경우도 많지만, 세부 부품을 포함할 경우 전기차는 10,000 ~20,000개 내연기관은 30,000개 정도의 부품이 존재하죠. 이런 복잡성은 자동차 산업이 다수의 고용 인구를 유지하는 데 도움을 주지만, 한편으로는 제조의 어려움과 복잡성을 늘리는 단점을 야기하고는 합니다. 더군다나 공장의 혼류생산 등이 증가하는 현 시점에서 복잡성은 갈수록 높아진다는 어려움이 있습니다.
이런 점을 극복하기 위해 많은 기업에서는 3D 프린팅 기술을 적극적으로 연구하고 있습니다. 플라스틱 등이 층을 이뤄서 쌓인다는 뜻에서 '적층제조'라고 불리기도 하죠. 3D 프린팅 기술은 하나의 부품을 생산하는 데 다소 오랜 시간이 걸리지만 원하는 파츠를 직접 얻고 빠르게 피드백할 수 있다는 점에서 명백한 장점을 가지고 있습니다. 이번 포스팅에서는 3D 프린팅 기술이 어떻게 자동차 산업에서 활용되고 있는지, 그리고 국내에서는 어느 정도의 진전도를 보이는지에 대해 알아보도록 하겠습니다.
1. 로봇을 활용한 자동화 프로세스까지 3D 프린팅을 적용한 BMW Group
3D 프린팅 분야에서 많은 노하우를 가지고 있는 기업 중 하나는 바로 BMW Group입니다. BMW Group은 1991년부터 콘셉트카 모형에 적층 제조 기술을 적용했는데요. 여기에 머무른 것이 아닌 생산 부품까지 3D 프린팅을 적극 적용하면서 활용도를 고도화한 기업 중 하나입니다. 실제로 23년 30만개 이상의 부품을 3D 프린팅 공정에서 생산했다는 점은 그들이 실제 양산차에 기술을 적용할 정도로 높은 기술 수준을 이룩했다는 뜻으로 봐도 무방할 것 같아요. BMW 그룹이 3D 프린팅 기술을 활용하는 예시는 다음과 같습니다.
첫째, 모래를 활용한 3D 프린팅 기술을 활용해 주조 공정의 다이캐스트를 만드는 데 활용합니다. 주조 공정이란 쉽게 말해 모래 등으로 원하는 틀을 만든 이후, 고온의 금속을 부어 원하는 형상을 만드는 공법이라고 이해해주시면 되는데요. BMW Group은 사출 플라스틱이 아닌 모래를 쌓아 다이캐스트를 제작, 이를 활용해 고성능 모터나 알루미늄 실린더 헤드를 제작하는 등의 성과를 보였다고 합니다.
로봇팔의 그리퍼(*로봇팔의 가장 끝단에 있는 동작부로 물건을 집거나 나사를 조이는 등의 행동을 수행하는 부위) 역시 3D 프린팅을 활용해 제작되었다고 합니다. 120kg에 해당하는 로봇의 그리퍼는 3D 프린팅 라인에서 22시간만에 제작이 오나료되며 이를 활용해 프레스에서 생산된 루프만을 추출하는 데 활용된다고 하는데요. 3D 프린팅을 활용한 경량화가 이뤄졌기 때문에 로봇의 수명이 길어지고, 유지 관리 비용도 줄어드는 등의 경제적 이점을 가져갈 수 있었다고 합니다.
2. 3D 프린팅을 활용해 공정 근무자의 편의성을 높인 GM(General Motors)
GM 역시 3D 프린팅을 적극적으로 활용하는 기업 중 하나입니다.GM 역시 BMW와 비슷하게 30년 이상 자동차의 설계, 제조 및 A/S 영역에서 기술을 적극 활용했다고 하는데요. 하지만, BMW와 달리 초기 차량의 프로토타입 설계나, 업무 보조용 기구의 단순화 및 경량화 등을 통해 작업의 효율성을 높이는 방향으로 기술을 활용했다고 합니다. 실제로 GM이 제시한 사례는 BMW와는 살짝 다른 느낌이 드는데요
GM은 쉐보레, GMC 등을 생산하는 공장에서 3D 프린팅 기술을 활용해 차량 조립을 더욱 쉽게 만들었다는 사례를 공개했습니다. 차량의 조립 과정에서 무거운 부분이 많아 작업을 용이하게 하는 지그 혹은 보조장치가 필요한데요. 기존의 무거운 티타늄 및 강철 장치를 3D 프린팅 파츠로 대체하면서 신체 피로를 줄일 수 있었다고 하네요. 24년 기준 GM은 5,400개 넘는 3D 프로젝트를 실행하면서 활용 사례를 더욱 넓히는 데 힘을 기울이고 있다고 합니다.
3. 현대자동차그룹은 3D 프린팅을 어떻게 활용하고 있을까?
국내에서도 3D 프린팅 기술을 활용한 자동차 제조는 꾸준히 연구되었다고 합니다. 하지만 대부분의 기업과 달리 시제품 제작 혹은 디자인 검증 등에 제한적으로 활용되다가 최근 들어 제조라인의 적용을 검토하고 있는 현황이라고 합니다. 최근 소식을 보면 23년 3D 프린팅으로 만든 검사 장치가 도입되어 부품이 올바르게 설치되었는지 검사하는 검사구에 활용된 사례를 찾아볼 수 있었습니다. 또한 24년 2월 UNIST와 현대자동차가 3D 프린팅 부품의 양산 개발에 대한 MOU를 체결했다는 내용도 확인해볼 수 있었죠.
이런 내용을 볼 때 아직 현대자동차와 기아는 3D 프린팅 기술을 제한적으로 활용한다고 봐도 될 것 같습니다. 타 기업이 3D 프린팅을 활용한 프로젝트 수를 증가시키는 것 대비 아직가지는 업체를 통해 유용성을 검증하는 단계가 아닌가 싶습니다. 제조가 스마트화 될수록 3D 프린팅의 활용도가 높아질 것이라 생각합니다. 테슬라의 기가프레스가 그러하듯, 부품의 단순화를 이룩할 수도 있고, 설계 도면만 있으면 되서 단종 혹은 소량 부품에 대한 지원 역시 가능해질테니까요. 본격적으로 현대자동차그룹의 3D 프린팅 기술이 적용된다면, 양산의 강점을 발휘하여 타 기업과의 격차를 금방 따라잡으리라 믿습니다.
이번 포스팅에서는 글로벌 브랜드의 3D 프린팅 기술의 자동차 생산의 적용 사례에 대해 알아보았습니다. 평균적인 일정을 고려 시 3월 현대자동차와 기아의 신입 채용 공고가 뜰텐데, 이런 부분을 활용해 개선 의지를 제시해보는 것도 좋을 것 같네요. 해당 포스팅이 도움이 되었기를 바랍니다!
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