현대제철 강판을 적용한 전기차 컨셉 바디. (사진=현대제철)

최근 전 세계 완성차업체는 친환경 이동수단으로 부상하고 있는 전기차의 보급 확대는 물론 제조기술 고도화에 역량을 집중하고 있다. 완성차 업계가 주목하는 핵심기술은 주행거리를 늘리기 위한 차체 경량화와 외부 충격시 탑승자와 배터리를 안전하게 보호하기 위한 차체 충돌 내구성 강화이다. 특히 전 세계적인 탄소중립 트렌드와 함께 전기차 시장이 빠르게 확대되면서 전기차 구동 모터 부품에 대한 수요증가가 예상되고 있다. 

이러한 변화에 발맞춰 현대제철이 전기차 모터에 적용되는 고성능 특수강 부품 관련 핵심기술을 적극 개발하고 있어 주목된다.

세계 최초로 1.8기가급 초고강도 핫스탬핑 강판 양산

현대제철은 최근 현대차기아 남양연구소 기초소재연구센터와 함께 1.8GPa(기가파스칼) 프리미엄 핫스탬핑강을 개발해 세계 최초로 양산에 성공했다.

현대차의 차세대 전기차인 제네시스 일렉트리파이드 G80(G80EV)과 신형 G90에 신규 강종을 공급중이다. 지난해부터 현대차에 초도 공급을 시작했으며 올해부터는 매년 14.5만장을 공급한다. 이는 전기차 약 3만대에 사용할 수 있는 양이다.

1.8GPa 초고강도 핫스탬핑강은 차량을 가볍게 할 뿐만 아니라 자동차 충돌 시 승객의 안전성을 확보할 수 있다는 장점이 있다. 기존 1.5GPa 핫스탬핑강 대비 인장강도를 20% 향상시켰으며 부품 제작시 약 10%의 경량화가 가능하다.

일반적인 핫스탬핑 공법은 가열로에서 강판을 섭씨 900도 이상의 고온으로 가 열해 금형에 넣고 급속 냉각시켜 부품을 제작한다. 현대제철과 현대차기아 남양연구소 기초소재연구센터는 기존의 방식에서 탈피해 가열로의 온도를 50℃이상 낮춘 특화 공법을 개발해 부품 생산에 적용했다.

한편 현대제철은 친환경 자동차소재시장을 선점하기 위해 국내 충남 예산에 22기와 울산에 2기의 핫스탬핑 설비라인을 구축했다. 두 공장에서는 연간 최대 5,800만 장을 생산할 수 있다. 이는 국내 1위, 세계 3위의 생산 규모다.

현재 친환경 자동차에 적용되는 고강도 경량화 소재의 수요는 크게 증가하고 있다. 배터리 무게와 전장부품의 비율이 점점 늘어남에 따라 차량 무게가 증가하고 있어 주행거리 확보를 위한 차량 경량화가 최우선 과제로 떠오르고 있기 때문이다.

현대차기아는 친환경차의 경량화 달성을 위해 핫스탬핑 부품 적용률을 점진적으로 높여가고 있다 실제로 내연기관차에는 15% 정도의 핫스탬핑강을 적용하지만 전기차는 20%까지 끌어올렸다.

친환경 자동차용 1.5GPa MS(Martensitic)강판 개발

현대제철은 21년초‘1.5GPa MS(Martensitic)강판’의 개발을 완료했다.

현대제철이 개발한 1.5GPa MS 강판은 기존에 개발된 동일 규격 강판 대비 평탄도 및 내균열성을 대폭 개선한 제품으로, 기존 제품과의 차별화를 위해‘프리미엄 1.5GPa MS강판’으로 명명했다.

일반적으로 1.5GPa MS강판은 높은 강도를 확보하기 위해 제조공정 중 급속 냉각과정을 거치는데, 이 과정에서 강판의 평탄도가 저하되고 제품 사용 중 수소침투로 인한 균열이 발생하는 등 품질확보가 어려워 자동차 소재로 상용화되는 경우가 매우 제한적이었다.

현대제철은 이번에 개발한 ‘프리미엄 1.5GPa MS강판’이 기존 동일 규격 강판의 장점은 유지하고 단점은 보완한 특성으로 전기차의 배터리 케이스 및 범퍼, 루프사이드 보강재 등에 다양하게 적용될 것으로 내다보고 있다.

이번 ‘프리미엄 1.5GPa MS강판’ 개발을 통해 그동안 유럽, 미주 철강사들이 독점하고 있던 초고강도 냉연강판 시장에 진입할 수 있게 되었다. 앞으로 현대차·기아뿐 아니라 글로벌 완성차에도 관련제품의 공급이 이루어질 것으로 기대한다.

열변형 저감 및 내구성 향상된 감속기 기어용 합금강 제조기술 개발

현대제철은 또 전기차용 고성능 소재 시장 공략을 위한 감속기 기어용 합금강과 해당 제조기술을 개발하고 산업통상자원부의 신기술인증(NET : New Excellent Technology)을 최근 획득했다.

'산업기술혁신 촉진법'에 근거한 신기술인증은 국내 최초로 개발된 기술 또는 기존 기술을 혁신적으로 개선, 개량한 우수 기술로서 경제적, 기술적 파급효과가 크고 상용화시 제품의 품질과 성능을 크게 향상시킬 수 있는 기술을 국가가 공식적으로 인증하는 제도다.

신기술인증을 보유한 업체는 정부 R&D사업 신청 시 우대를 받게 되며, 핵심부품 국산화 지원 등의 다양한 혜택이 주어진다.

현대제철이 이번에 인증을 획득한 기술은 현대차·기아와 공동개발한 기술로 현대제철이 합금성분 설계 및 제조 공정의 최적화를, 현대차·기아가 소재개발 기획과 시제품 제작을 맡았다.

현대제철이 개발한 합금강은 기존 감속기 부품에 들어가는 강종 대비 열변형이 48% 향상되어 기어 구동 시 발생되는 소음을 감소시켰으며 이로 인해 주행 정숙성이 개선되었다는 점이 특징이다.