기존 스틸 도어(왼쪽)와 알루미늄합금 도어의 비교© News1

국내 연구진이 자동차 도어의 무게를 3분의 1로 줄여 차량의 연비를 향상시키는 기술을 개발했다.

한국기계연구원(원장 박천홍)은 부산기계기술연구센터 서정 박사 연구팀이 국내 자동차 부품 전문업체와 손잡고 알루미늄 도어 양산을 위한 레이저 용접기술 개발에 성공했다고 15일 밝혔다.이는 기존 스틸 도어를 알루미늄 합금 소재로 대체해 도어의 무게를 3분의 1로 줄여 연비를 향상시키는 기술이다.

알루미늄 합금 레이저 용접에 필요한 최적의 레이저 출력과 용접 속도, 용접 비드(용접한 부위)의 패턴 형상을 찾아낸 것이다.

자동차 부품 경량화 소재로 각광받는 알루미늄 합금 소재는 가벼우면서 강도가 높지만 접합이 어려워 양산에 어려움을 겪어왔다.이에 연구팀은 알루미늄(Al)과 망간(Mg), 규소(Si) 등을 합금해 강도를 향상시킨 알루미늄 5000계열과 6000계열 소재를 대상으로 최적의 레이저 용접 조건을 찾아냈다.

연구팀은 알루미늄을 레이저 용접할 때 에너지 밀도가 높으면 레이저 파장의 영향을 크게 받지 않고 알루미늄에 잘 흡수되는 것을 확인했다.

알루미늄이 스틸 소재보다 광흡수율이 낮아 반사가 잘 되고 균열이 쉽게 발생해 용접이 어려웠던 한계를 극복한 것이다.

연구팀은 또 레이저 스캐닝 기술 중 하나인 패턴 용접을 적용할 경우 알루미늄 용접 강도가 원 재료 대비 80% 이상 높아지는 것을 확인했다. 기존 기술보다 용접 강도가 15% 이상 강하게 만들 수 있다는 의미다.

패턴 용접은 레이저로 두 재료를 접합하는 부위에 특정 패턴을 적용해 강도가 강화되는 등 효과를 얻을 수 있는 용접 기술이다.

연구팀은 국내 자동차 부품 전문 업체와 민간R&D마중물사업에 선정돼 알루미늄 도어 레이저 용접 생산 기술 상용화에 착수, 앞으로 도어 뿐 아니라 차체 전체로 적용 범위를 확대해 갈 계획이다.  

서정 박사는 “레이저 용접 기술을 이용한 알루미늄 용접의 최적 조건과 생산 기술을 확보한 만큼 향후 다양한 경량 소재 제품에 활용할 수 있을 것”이라며 “실제 생산 현장에 적용해 국내 자동차의 경량화 및 연비를 향상시키는데 기여하겠다”고 말했다.


memory444444@