[IR52 장영실상] 현대자동차·제일연마공업 '하이브리드 CFRP 연삭 휠'

탄소섬유 연삭 휠, 수명 4.5배 늘고 무게는 75% 줄어

왼쪽부터 현대자동차의 이인선 매니저, 임상원 연구원, 김호환 책임매니저, 김정택 제일연마공업 과장.

2021년 50주 차 IR52 장영실상은 현대자동차와 제일연마공업의 '하이브리드 탄소섬유강화플라스틱(CFRP) 연삭 휠'이 수상했다. 연삭 휠은 연삭 가공 설비에 장착해 금속 부품을 가공하는 데 사용하는 휠이다.

연구진이 개발한 하이브리드 CFRP 연삭 휠은 무게가 기존 스틸 휠의 4분의 1 수준으로 가벼워 조작이 간편하면서도 부품을 마이크로미터(㎛·1㎛는 100만분의 1m) 단위로 초정밀 가공할 수 있다. 특히 고속 회전 휠에 적합한 탄소섬유 적층 구조를 최적화한 덕분에 물성이 우수하고 진동 감쇠 효과가 탁월해 공구의 수명이 기존 스틸 휠 대비 4.5배 길다. 또 완전히 소모된 연마재를 다시 증착해 휠 보디를 지속적으로 반복 사용할 수 있어 경제적이다.

연구진은 순차 구조와 나선형 구조의 장점을 결합한 하이브리드 적층 구조를 개발해 하이브리드 CFRP 연삭 휠을 만들었다. 덕분에 진동 감쇠 효과가 우수해 가공 시 발생하는 마찰열에 의한 휠 보디 파손이나 소재 내부 균열이 발생하지 않는다. 고품질의 소재 가공이 가능해진 셈이다. 이인선 현대차 매니저는 "스틸 휠보다 훨씬 가볍기 때문에 중장비를 사용하지 않고도 작업자가 쉽게 연삭 설비에 장착된 휠을 교체할 수 있다는 장점도 있다"고 설명했다. 하이브리드 CFRP 연삭 휠의 업무 생산성(공구 교환 시간)은 기존 스틸 휠 대비 62% 높고, 국내 생산으로 납기가 기존 해외 제품의 절반 수준인 20일 이내로 짧다. 또 휠 보디 재사용이 가능한 만큼 단가 역시 개당 270만원으로 기존 수입 제품(650만원)의 절반 이하로 낮다. 현재 하이브리드 CFRP 연삭 휠은 현대차그룹의 17개 공장에 적용됐다.

하이브리드 CFRP 연삭 휠 사용으로 현대차그룹은 매년 160억원의 원가 절감 효과를 보고 있다.

■ 주최 : 과학기술정보통신부

■ 주관 : 매일경제신문사 한국산업기술진흥협회

[송경은 기자]

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