기고문

2009 PACE Award 수상 혁신 기술

미국 Automotive News는 Ernst & Young 및 Transportation Research Center Inc.와 공동으로 혁신적인 기술을 개발한 부품업체에 수여하는 PACE상(PACE Awards) 최종 후보 25가지 기술 가운데 13가지 기술을 수상 대상으로 선정하였다. 부품업체가 개발한 11가지 혁신적인 기술 이외에 이들 기술 개발에 참여한 완성차업체로서, 보그워너와 공동으로 캠샤프트를 개발한 포드, Futuris와 함께 PET 재활용 카펫을 개발한 GM이 PACE상을 수상하였다. PACE Award를 수상한 각사의 혁신 기술을 살펴본다. < 2009 PACE Award 수상 혁신 기술 >

수상 혁신 기술 목록

구분	회사명	혁신 기술
제품	BorgWarner Morse TEC Inc.	Morse TEC CTA Camshaft Phasing System
	Eaton Corp. Automotive	Eaton Twin Vortices Supercharger-TVS
	Futuris Automotive Interiors	Tufted PET Carpet
	Henkel Corp.	Bonderite TecTalis
	Magna Mirrors	Blind Zone Mirror
	Microsoft Corp.	Microsoft Auto
제품(유럽지역)	Alcoa Transportation Products	Vacuum Die Casting for Lightweight Door Assembly
	BorgWarner Inc.	Pressure Sensor Glow Plug for Diesel Engines
	LuK GmbH &Co.	LuK Double Clutch for Double Clutch Transmissions
	TI Automotive	Process Technology &PERMBLOK Material Structure
정보기술 및 서비스	Dassault Systemes-Delmia Corp.	Delmia Automation

■ BorgWarner Morse TEC Inc. - Morse TEC CTA camshaft phasing system

○ 보그워너, 유압방식으로 캠샤프트를 조절하는데 있어 캠샤프트의 동력을 이용 - 출력과 연비 향상 및 배기가스 배출 감축을 위해 완성차업체들은 캠샤프트를 회전시켜 엔진의 흡기밸브와 배기밸브를 여닫는 가변 밸브 타이밍 방식을 이용 - 가변 밸브 타이밍 방식은 캠샤프트의 회전방향을 변화시킴에 따라 밸브 개방 시간을 조절할 수 있지만, 전통적인 제어방식은 엔진으로부터 많은 에너지를 유출시키고 속도가 저하되는 문제점을 내포 - 보그워너는 유압방식으로 캠샤프트를 작동시키는데 있어 캠샤프트의 동력을 이용할 수 있는 혁신적인 방식을 개발하였으며, 일정하게 밸브를 개폐하도록 토크를 교차 - 이를 통해 보그워너는 유출 동력을 줄여 연비를 향상시키는 동시에 출력을 증대시키는 한편 엔진 연소의 청정화를 달성 ○ 심사평 - BorgWarner Morse TEC은 캠샤프트의 토크 에너지를 활용한 연속가변식 날개 모양의 캠 샤프트 조절장치 개발을 통해 기술 수준의 향상을 실현 - 보그워너의 캠 샤프트 조절장치는 근본적으로 기존의 방식과 다른 설계 방식을 취하고 있으며, 밸브 개폐 시점의 지속적인 제어 기능의 향상을 통해 엔진 성능 및 연비 향상을 실현

■ Eaton Corp. - Twin Vortices Supercharger

○ 이튼, 로터의 재설계와 변형 포트를 이용하여 출력과 연비를 향상 - 공기-연료 혼합기를 실린더에 분사하는 힘을 증대시켜 출력을 향상시키는 점은 터보차저와 슈퍼차저 모두 공통이지만, 터보차저는 로터를 회전시키는데 배기가스를 이용 - 반면 직접 동력을 받는 슈퍼차저는 터보차저에 비해 반응이 빠르지만 출력은 떨어지는 것이 단점 - 이튼의 Twin Vortices Supercharger는 재설계된 로터와 변형 포트를 이용하여 출력과 연비를 향상시킴으로써 완성차업체들이 소형 엔진으로 출력 손실 없이 연비 향상을 실현하는데 기여 - 아우디의 2009년식 A6의 슈퍼차저 기능 3.0ℓ 엔진은 기존 자연흡기 방식의 3.2ℓ 엔진에 비해 16%의 출력 향상과 13%의 연비 개선 효과를 달성 ○ 심사평 - 기존의 Roots 송풍기에 비해 효율을 30% 향상시킨 이튼의 TVS는 효율성 및 최고 출력 측면에서 터보차저와 비교 가능하며, 슈퍼차저의 월등한 반응 특성을 유지 - 이튼이 행한 디자인 변경을 통해 엔진 생산업체들은 소형화된 슈퍼차저를 사용하면서 원하는 출력 향상을 달성할 수 있으며, 슈퍼차저가 디젤엔진 시장에서 적용 가능한 선택 수단으로 등장

■ BorgWarner Beru Systems - Pressure sensor glow plug for diesel engines

○ 자동 점검기능을 갖는 베루의 디젤엔진용 압력 센서 예열 플러그 - 보그워너 베루 사업부의 디젤엔진용 압력 센서 예열 플러그는 연비 및 배기가스 제어 능력을 동시에 향상시킨 혁신적인 디젤엔진 기술 - 예열 플러그 안의 이동성 가열 막대가 금속제 송풍기를 통해 피에조 저항 센서에 연결되어 있으며, 엔진 제어 유닛에 연결되면 이 센서가 보통 간접적인 방식으로 추정되는 실린더 안의 연소 조건에 관한 정보를 직접 전달 - 예열 플러그를 이용하여 질소산화물 배출량을 절반으로 줄일 수 있으며, 이를 통해 미세먼지 여과장치만을 가진 소형 디젤엔진으로 앞으로 실시될 예정인 미국의 규제기준을 충족시킬 수 있으며, 대형 디젤엔진은 요소방식의 후처리 장치 없이 규제 기준의 충족이 가능 ○ 심사평 - 베루의 압력 센서 예열 플러그는 차량의 운행 기간 동안 제품 엔진을 실험실로 전환할 수 있으며, 엔진의 수명 기간 내에서 어떤 조건에서도 실린더에 의한 연소의 최적화가 가능해진 최초의 결실 - 엔진 생산업체들이 질소산화물 배출을 사후적으로 조정하지 않고 연소과정에서 해결할 수 있는 것이 가장 직접적인 편익

■ TI Group - Plastic PZEV saddle-shaped gas tank

○ 말 안장 모양의 친환경 연료탱크 - 과거 캘리포니아주의 엄격한 연료 증발 규제 기준을 충족시킬 수 있는 거의 유일한 방법은 봉인을 위한 소수의 구멍을 가진 철제 연료탱크 - 플라스틱 연료탱크는 가벼우면서 복잡한 모양의 성형을 쉽게 할 수 있는 장점이 있지만, 양분된 두 개의 탱크를 봉인하는 긴 실 장치가 너무 많은 투과성을 갖는 것이 단점 - TI Automotive는 Elf Atochem과 공동으로 두 가지 혁신 기법을 통해 플라스틱 연료탱크의 문제점을 해결하였으며, 배출에 강한 내성을 갖는 층형 플라스틱 복합물을 밀어내는 방법을 개발 - 한편, TI는 병 속에 배를 넣는 구조를 개발하여 연료 펌프와 게이지 조립품을 분출장치에 삽입하고, 실질적으로 봉인이 없는 완전한 연료탱크를 형성 ○ 심사평 - TI Automotive의 연료탱크는 30% 경량화를 실현하였으며, 부식에 대한 내성이 강하면서 철제 탱크와 같은 복잡한 형상을 저렴한 비용으로 실현 - 또한 새로운 공정을 통해 신형 탱크 디자인의 개발 기간을 단축할 수 있으며, 금형 비용의 절감이 가능

■ LuK GmbH & Co. - LuK Dry double clutch for transmissions

○LuK의 건식 더블 클러치, 최대 10%의 연비 향상 효과 실현 가능 - LuK이 개발한 건식 더블 클러치는 더블 클러치 트랜스미션의 습식 또는 유압작동식 장치를 대체하는 것이 가능 - LuK의 전기기계식 작동장치는 보다 빠른 변속을 가능하게 하고, 성능이 향상되며, 드라이브트레인으로부터의 출력 손실을 감소시키면서 최대 10%의 연비 향상 효과를 달성 - LuK은 소재 및 열을 발산시키기 위한 디자인 아키텍처 면에서 획기적인 혁신을 이루었으며, 건식 DCT는 작동유를 사용하지 않으므로 습식에 비해 경량화 및 소형화가 가능 ○심사평 - LuK은 유압작동 방식 대신 전기기계 방식을 이용함으로써 건식 클러치를 통해 듀얼 클러치 트랜스미션의 변속을 신속하게 할 수 있도록 하였으며, 파워트레인 출력 손실을 축소 - LuK은 엔진이 최대 토크 수준에서 작동하도록 함으로써 성능 및 연비 향상을 실현하였으며, 건식 클러치는 경량·소형화 및 차량의 전기식 제어에 대한 반응성을 높일 수 있는 획기적인 진보

■ Henkel Corp. - Bonderite TecTalis

○ 헨켈의 친환경 피막 공정 - 인산아연 피막은 지난 60년 동안 차량의 부식 방지에 기여한 기술이었지만 공장의 청정상태 유지에 막대한 비용이 소요된다는 것이 단점 - 헨켈의 Bonderite TecTalis 지르코늄계 피막 방식은 인산아연의 페인트 접착성 및 부식 방지 성능과 부합 - 헨켈의 방식은 인산염 또는 규제대상인 중금속을 사용하지 않으면서 적용하기 용이하며, 에너지 비용과 공장 유지비용을 절감할 수 있고, 환경에 미치는 영향을 축소 - 여러 차례의 시험을 거쳐 포드가 Ranger에 헨켈의 피막 방식을 적용 ○ 심사평 - 헨켈은 인산염을 사용하지 않는 지르코늄계 전처리 방식을 자동차업계에 처음 도입하여 니켈, 망간, 인산아연 등 중금속 규제를 회피하는데 기여 - 인산염을 사용하지 않는 전환 코팅 공정을 통해 전처리 과정에서의 침전물 제거가 가능하며, 매립량을 줄임으로써 폐기물 처리 단순화가 가능

■ Alcoa - Vacuum die-casting system for lightweight door assemblies

○ 알코아, 도어 및 구조재용으로 알루미늄을 사용할 수 있는 기법 개발 - 경량화를 위해 알루미늄 주물 제품의 자동차산업에서의 이용을 확대하고 있는 알코아는 세 가지 혁신을 결합함으로써 포르쉐와 닛산 차량의 도어 및 기타 구조재 공급 계약을 수주 - 알코아는 새로운 알루미늄 합금, 대형 금형 및 진공 다이캐스팅 공정의 개선을 통해 다섯 조각으로 구성된 포르쉐 911 카레라 알루미늄 도어를 15 조각으로 구성된 철제 도어에 비해 41%(차량 한 대당 32파운드)의 경량화를 실현 ○ 심사평 - 알코아는 독창적인 자사 보유 기술을 결합한 도어 어셈블리용 진공 다이캐스팅 기법을 통해 대형 금형 설계가 가능하도록 하였으며, 내구성과 안정성을 가진 다양한 크기의 대형 금형 및 부품 가공을 실현

■ Magna Mirrors - Blind Zone Mirror

○ 마그나, 저렴한 비용으로 운전자의 사각지대를 없앨 수 있는 기술을 실현 - 포드의 2009년식 Edge와 시보레 Traverse를 통해 처음 선 보인 마그나의 차량 주변 사각지대 감지 장치 Blind Zone Mirror는 미국 기준에 부합 - 뿐만 아니라 미러의 바깥쪽에 있는 보조용 볼록 미러를 통해 운전자에게 위험한 상황을 야기할 수 있는 사각지대에 대한 정보를 제공할 수 있는 기능을 제공 - 마그나의 미러는 평면이며, 레이더 또는 적외선 방식의 사각지대 경고 장치들에 비해 저렴하다는 것이 장점 ○ 심사평 - 마그나의 사각지대 표시 소형 미러는 미러의 기본적인 기능을 유지하면서 사각지대를 없앨 수 있는 유용한 방안으로서, 필수적이면서 차별화된 기능을 통해 차급에 관계없이 모든 차량들에 표준사용으로 채택될 잠재력을 가진 기술

■ Futuris Automotive Interiors - Carpet from soda bottles

○ Futuris, 나일론 수준의 내구성을 가진 PET 재활용 카펫 소재 개발 - 자동차업계에서는 수 년 동안 얼룩에 대한 내성 및 음료용 플라스틱 용기 재활용을 통한 친환경성을 이유로 PET(폴리에틸렌 테레프탈레이트 섬유) 소재의 카페 사용을 검토하여 왔으나, 나일론만큼 내구성을 갖지 못한 것이 실용화의 걸림돌로 작용 - Futuris가 섬유업체 Dorsett Industries와 공동으로 개발한 PET 카펫 기술은 나일론과 같은 무게이면서 내구성이 있는 혁신적인 섬유 카펫 구조물 - 이를 통해 Futuris는 나일론에 비해 저렴하면서 얼룩에 대한 내성이 강한 차량용 카펫 소재를 공급할 수 있게 되었으며, Futuris의 100% 폴리에스터 카펫 소재는 나일론 제품과 달리 완전한 재활용이 가능 - Futuris는 또한 차량용 카펫의 재활용 PET 성분비율을 20∼80%로 조절할 수 있는 공정을 개발하였으며, 비율을 20%로 하는 경우에도 차량 한 대당 100개의 플라스틱 음료수 용기를 재활용 - GM 홀덴이 2009년식 Commodore VE에 Futuris의 카펫을 처음으로 채택 ○ 심사평 - 얼룩에 대한 내성 및 음료수 병의 재활용이라는 장점에도 불구하고 PET가 자동차업계에서 실용화되지 못한 이유는 자동차용으로 부적합한 무게 등이었지만, Futuris가 통념을 넘어 저렴한 비용으로 PET 소재 카펫을 제공 - PET 소재 카펫은 외형의 개선과 얼룩에 대한 내성을 가지면서 100% 재활용이 가능하다는 것이 장점

■ Dassault Systemes Delmia Corp. - Delmia Automation

○ 델미아의 생산공정 시뮬레이션 S/W, 안전한 테스트를 실시하는데 기여 - 생산라인 가동 중에 위험성을 내포하는 하나의 요소는 테스팅 작업으로서, 이는 프로그램 상의 오류로 인해 기계 자체에 손상을 미치거나 생산라인 상의 다음 작업의 위해 요소로 작용할 가능성이 있는 데에 기인 - 컴퓨터 응용 설계 및 생산 전문업체인 닷소의 델미아(Delmia) 사업부는 실제 장비를 가동하지 않고 테스트를 할 수 있는 가상 공간을 만들어 낼 수 있는 S/W를 개발 - 델미아의 Delmia Automation을 처음 채택한 GM은 비용과 시간 절감은 물론 장비의 손상 위험도 축소하는 효과를 달성 ○ 심사평 - 델미아는 기계적인 요소들의 가상 모델을 창출함으로써 실제 PLC를 시행해 볼 수 있는 여지를 제공하였으며, 불량을 야기하지 않는 새로운 제품 라인을 가동하는데 있어 시간을 대폭 줄이는데 기여 - 그 가운데 하나로 델미아의 S/W를 이용함으로써 통상적으로 생산을 시작하는데 소요되는 시간을 8주 정도 단축 가능

■ Microsoft - Auto 3.0

○ MS의 Auto 3.0, 차량용 인포테인먼트 장치의 통합 기능을 제공 - 차량용 인포테인먼트 장치를 개발하는 것은 상대적으로 단순하지만, 모든 장치들이 손쉽게 상호작용하도록 하는 것이 어려운 과제인 가운데 마이크로소프트가 S/W Auto 3.0을 개발 - MS의 Auto 3.0은 자동차 설계자들에게 여러 가지 차량용 응용장치들을 통합할 토대를 제공하며, 차량의 제품 주기에 맞는 신속한 개발이 가능 - Auto 3.0은 GPS 연결, 음성 인식 제어, 무선 블루투스 연결, 휴대전화, 미디어 재생 및 SMS 전송을 통합하였으며, 완성차업체들은 이를 통해 여러 브랜드 및 모델들에 공통적으로 사용할 수 있는 표준 플랫폼 설계가 가능 - 피아트가 유럽에서는 처음으로 2005년에 Blue&Me를 통해 Auto 3.0을 선 보였으며, 북미지역에서는 2007년에 포드의 Sync가 이를 채택 ○ 심사평 - MS Auto의 통합된 H/W와 S/W 플랫폼은 완성차 및 인포테인먼트 업체들에게 적은 스크린과 엄지손가락으로 작동되는 오늘날 보편화된 휴대용 장치를 개발할 수 있는 여지를 제공 - MS의 Auto는 완성차 및 부품업체들의 개발 가능성을 향상시키는 동시에 제품 주기를 단축하는데 기여 < Automotive News, 4/20 >