자동차의 조향장치중, 유압식 제어방식에서는 파어스티어링 오일을 사용하고 있었지만 최근에는 환경친화적인 장치인 전동식 조향장치 사용으로 변화되고 있다.
조향장치에 대한 재제조는 주로 파워스티어링 오일 펌프, 랙 앤드 피니언 기어를 중점적으로 실시되어 왔다. 하지만 이제는 전동식 조향장치에 대한 재제조가 필요하다. 조향장치의 하우징이 주로 알루미늄 소재로 재제조시 CO2 절감에 기여할 것으로 보이며 이는 자원회수와 더불어 에너지 절감에 기여할 것으로 예상된다.
최근 전동식 조향장치는 컬럼방식, 피니언 방식, 랙 방식으로 분류하고 있다. 랙 방식은 각 자동차에 적용되는 차종별로 다소 차이가 있지만, 기본적으로는 랙에 구동 토크를 보조하는 방식으로 주로 대형 승용차등에 사용되고 있다. <그림 1>은 랙방식의 다양한 형태의 조향장치를 나타낸 것이다.
조향장치의 재제조 관련 표준화는 유압식을 비롯하여 전동식의 일종인 컬럼방식이 개발 완료 되었지만 점점 사용이 증가하는 R-MDPS(Rack–Motor Driven Power Steering)는 아직 개발되어 있지 못하다. 따라서 R-MDPS에 대한 표준 재제조 공정과 시험방법 등 품질인증 추진을 위한 방안 수립이 절실히 필요하다고 생각한다.
따라서, 본 고에서 R-MDPS의 재제조를 위한 표준화 방안 및 재제조 방안을 살펴보고자 한다.
재제조 및 표준화 방안
현재 R-MDPS에 대한 재제조 기업들은 자체적으로 재제조 여부 판단을 위한 간단한 점검을 시행한다. 세척-분해-조립-검사를 자체적인 기술적 경험 등을 통하여 재제조 여부를 판단하고 있어, 사용 후 제품에 대한 재제조 표준 공정 개발 및 재제조 시험방법의 표준화 개발 제정이 필요하다.
<그림 2>는 R-MDPS에 대한 사용 후 제품의 수거와 고장난 제품의 재제조를 위한 과정을 나타낸 사진이다. 고장 요인은 토크센서 불량, 모터의 소음, 제어장치의 수분 침투, 제어장치의 소손과 랙과 피니언 기어의 백래시 과다 등으로 인한 소음 발생, 성능 저하, 타이로드의 휨, 볼 조인트의 절손 등으로, 다양한 형태의 고장 현상이 필드에서 발생하고 있다. 향후 재제조를 위하여 이러한 고장 형태별 요인 분석을 통해 체계적으로 재제조 표준 공정과 시험방법을 개발 제정할 필요가 있다.
<그림 2>는 R-MDPS의 재제조를 위한 사용 후 제품의 보관과 재제조 여부 판단을 위한 사전 성능 검사로 재제조 여부를 재제조 업체에서 실시하고 있는 것을 나타낸 것이다.
<그림 3>은 R-MDPS의 랙 앤드 피니언의 백래쉬 등 피니언 기의 이상 여부와 실 교환, 주요 핵심 구성품을 재제조하기 위한 내용을 나타낸 것이다.
조향기어의 백래시 조정과 조향기어의 소손, 조향기어 축과 일체형으로 된 조향축에 결합되어 있는 토크센서 모듈 등의 고장과 재제조를 위해 분해한 것을 나타낸 것이다. 이에 대한 체계적인 분해조립, 검사, 조정, 조립 등 표준 재제조 공정 개발이 필요하다.
<그림 4>는 모터와 제어장치의 고장에 따른 부품의 분해를 나타낸 것이다. 일부 차종은 비가 오면 타이로드의 벨로우지 끝부분이 찢어져 그 사이로 물이 들어가 모터의 부식 등 고장이 발생한다. 또한, 전류에 의한 스파크 발생으로 모터의 소상을 비롯한 모터 수명을 저하시키는 요인으로도 작용하여 이에 대한 축 접지 링 개발과 모터의 내구성을 향상시키는 재제조 기술 개발이 필요하다.
모터의 고장에 따른 모터부의 재제조를 위한 것으로, 수분 침입으로 인해 모터부의 코일 부식, 절연층 파괴 등 다양한 형태의 모터부 고장 발생으로인한 재제조가 필요하다.
<그림 5>는 모터부의 재제조를 위해 분해한 것을 나타낸 것으로, 토크제어장치와 배선 등 분해를 위한 매뉴얼 확보 및 고장분석 후 조정, 교환 등을 통한 표준 재제조 공정 개발이 필요하다. 또한 재제조 후의 모터의 작동 여부와 성능을 제대로 발휘하는지에 대한 시험방법 개발 및 제정 등이 필요하다.
현재는 재제조 후 저항 점검과 제어장치의 성능 발휘 여부만 확인하여 재제조를 완료하는 단계로 아직은 체계적인 방법이 아닌 현장 중심의 경험과 방법으로 실시하고 있다.
<그림 6>은 R-MDPS의 제어장치인 ECU의 PCB를 나타낸 것으로 일부 저항 등이 소손된 예를 나타낸 것이다. 이러한 제어장치는 조향장치의 작동 불능 및 핸들 잠김 등 다양한 형태의 고장요인을 가져온다. <그림 6>과 같은 경우는 손쉽게 확인 가능하여, 수리할 수 있지만 크센서 등의 고장은 재제조보다는 수리교환이 훨씬 유리할 것으로 본다.
〈그림 7〉은 제어장치의 수분침투로 인한 손상사례 등을 나타낸 것으로서 이러한 부분에 대해서도 재제조 판단을 위한 제어장치의 진단을 비롯하여 재제조 여부와 수분 침입 방지를 위한 재제조 기술 개발 등도 필요할 것으로 본다.
특히, 최근의 자동차들은 동력장치, 제동장치, 조향장치 등과 연계한 CAN통신으로 작동을 하게되어 있어 점점 통신 분야를 점검 확인하는 방법도 고려해야 할 필요가 있다.
전기동력자동차(전기자동차, 하이브리드자동차, 수소자동차)의 보편화에 따라 R-MDPS의 재제조를 위한 기술 개발 방안 등을 살펴보았으나 재제조시의 모터부, 조향기어 부분, 제어장치 등의 성능 및 품질을 평가하기 위한 방안이 가장 어려울 것으로 보인다. 이는 아직 체계적인 재제조공정 개발 보급과 재제조 후의 성능시험 평가방법에 대한 표준화가 이루어지지 않은 요인으로 생각된다.
R-MDPS의 메카트로닉스 뿐만 아니라 전기, 전자를 비롯한 통신 등을 고려한 재제조 표준화 방안 개발 보급이 매우 필요한 시점이 아닌가 본다. 또한, 향후 재제조에 대한 자원회수를 비롯하여 R-MDPS의 재제조시의 탄소배출량 저감, 에너지 절감을 비롯한 녹색제품으로서의 성장하기 위하여 표준 재제조 공정, 표준 시험법 제정을 비롯한 재제조 LCA 평가 등이 필요할 것으로 판단되는 바 지속적인 연구개발을 위한 관련 정부 부처의 큰 관심과 개발 지원이 필요하고 점점 탄소배출 저감을 위한 재제조 기술 개발과 재제조품 확산 보급이 아주 필요한 시기가 온 것으로 생각한다.
글 / 나완용 (신성대학교)
출처 / 오토저널 2026년 1월호
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