[IR52 장영실상] 한국클래드텍·현대모비스·현대자동차 / 자동차용 구리 저함량 클래드 메탈 버스바

↑ 19주차 iR52 장영실상을 수상한 한국클래드텍·현대모비스·현대자동차 공동 연구팀. 왼쪽부터 현대모비스 이기양·황득규 책임연구원, 한국클래드텍 김민중 부장, 현대자동차 이호승·진재은·김성진 책임연구원, 박현달 이사대우, 손현수 책임연구원 <사진 제공 = 한국산업기술진흥협회>

비철금속 제련 등 전문기업인 한국클래드텍과 현대모비스, 현대자동차가 공동 개발한 ‘자동차용 구리 저함량 클래드 메탈 버스바’가 19주차 iR52 장영실상을 수상했다.
버스바(Bus Bar)는 차량, 항공기 등에서 전기적인 연결을 가능하게 만들어주는 막대형의 전도체로 전장부품 간 전류통로 역할을 한다. 마치 전선과 같은 기능을 수행한다. 버스바는 기존 전선과 비교해 공간사용의 효율성이 높고 버스바에 연결되는 전장부품들의 하중 지지 역할을 할 수 있다는 장점이 있다. 공간적인 제한이 큰 자동차에는 필수적으로 사용되는 부품이다.
기존의 버스바 소재는 대부분 구리로 돼있다. 전기전도도가 높고 가공이 쉽다는 장점이 있지만 밀도가 8.9로 높은 편이라 ‘경량화’면에선 단점으로 작용한다. 특히 배터리, 모터 전력기 등 대용량 전력이 요구되는 친환경차의 부품에는 크기가 크고 다양한 모양의 버스바가 적용되면서 버스바로 인해 차량의 무게가 늘어났다. 차량의 무게가 늘어나면 자연히 연비는 떨어지는 문제가 발생한다.
한국클래드텍, 현대모비스, 현대자동차는 이같은 문제를 해결하기 위해 버스바에 구리 사용을 최소화하는 방법을 고민하게 됐다. 여러가지 시도를 하던 연구팀은 기존의 구리 버스바에서 구리 사용을 줄이고 대신 알루미늄을 사용하면 버스바의 무게를 줄일 수 있다는 것에 착안해 클래드 메탈(구리/알루미늄/구리로 이뤄진 금속) 버스바를 개발하게 됐다.
가공성이 뛰어난 기존 구리 버스바와 달리 알루미늄이 포함된 제품의 경우 기존 구리와 유사한 강도에서 충분한 가공성을 얻을 수 없었다. 이런 문제를 해결하기 위해 다양한 조건 변화를 주며 제품 개발을 시도했지만 오히려 계면접합강도가 낮아지는 등 또다른 문제가 발생했다.
연구팀은 문제를 해결하기 위해 소재의 준비부터 공정별 조건까지 재확인하고 테스트를 진행한 결과 제품을 이루는 구리와 알루미늄의 사이에서 특정 열처리 조건 시 금속 간 화합물이 발생하는 것을 확인했다. 문제를 발견하고 화합물을 제어하자 원하는 가공성 및 접합강도를 보이는 부품을 만들 수 있었다.
연구팀이 개발한 자동차용 구리 저함량 클래드 메탈 버스바는 기존 구리 버스바보다 무게를 약 45% 줄일 수 있었다. 표면의 구리층으로 인해 교류 전기전도도도 구리소재와 동일한 수준을 나타냈다.
장영실상을 수상한 제품은 친환경차 용도로 개발돼 현대자동차의 아이오닉 하이브리드에 처음 적용됐다. 국내 친환경차 전장품의 대부분은 현대모비스를 통해 생산되며 이번 수상제품은 향후 친환경차의 부품으로 판매가 늘어갈 것으로 예상된다.
한국클래드텍 김민중 부장은 “친환경차의 시장확대와 더불어 향후 5년 간 매출이 매년 20% 이상 성장해 나갈 것으로 예상되고 2020년 기준 3000억원 이상의 매출을 기대하고 있다”며 “해당 제품의 신뢰성 확보를 바탕으로 기존 타 산업군(건설, 가전 등)에서 사용되는 다양한 형태의 버스바를 대체하는 것을 목표로 개발을 추진할 예정”이라고 밝혔다.
[이영욱 기자]