자동차 산업에서 이종접합이 중요한 이유
자동차 산업은 연비 향상과 배출가스 저감을 위해 차량 경량화를 추구해왔고, 그 결과 철강, 알루미늄, 마그네슘, CFRP(탄소섬유 강화 플라스틱) 등 다양한 소재의 복합 사용이 일상이 되었다. 이때 각기 다른 물성을 가진 재료를 안정적으로 결합하는 기술, 즉 이종접합은 부품 제조사에게 반드시 필요한 역량이다.
부품 제조사가 이종접합 기술을 이해하지 못하면 OEM의 요구를 만족시키기 어렵고, 납품 경쟁력에서도 밀릴 수밖에 없다.
이종접합에서 반드시 고려해야 할 핵심 포인트
1. 소재 특성에 대한 이해
이종재료는 각각 열팽창 계수, 전기전도도, 강도, 경도, 표면 조건이 다르다. 예를 들어 알루미늄과 강판은 용융점 차이가 크고, 전기화학적 부식 우려가 있다. 이러한 특성 차이를 정확히 파악하고 설계, 공정, 품질검사 단계에서 반영해야 한다.
2. 접합 방식의 선택 기준
이종재료는 전통적인 용접 방식이 제한될 수 있다. 다음은 주요 접합 방식과 선택 시 고려사항이다.
- 기계적 접합 (리벳, 볼트, 셀프피어싱 리벳 등)
장점: 열 영향 없음, 다양한 재료에 적용 가능
단점: 부피 증가, 국부 응력 집중 가능성 - 접착 접합
장점: 재료 손상 적고 응력 분산 가능
단점: 접합력 확보를 위한 표면 처리 및 경화 시간 필요 - 마찰접합 (FSW 등)
장점: 높은 기계적 성능 확보, 무용접 방식
단점: 설비 비용, 접합 형상 제한
접합 방식은 소재 특성, 부품 구조, 생산 단가, 품질 기준에 따라 달라져야 한다.
3. 열 영향 관리
특히 용접이나 마찰접합에서는 접합부의 열영향부(HAZ)가 물성 변화나 미세 균열을 유발할 수 있다. 제조사는 재료 열적 특성과 열 전도 특성에 기반한 접합 조건 설정이 필요하다.
4. 전기화학적 부식 방지
철과 알루미늄 등 서로 다른 전위의 금속이 접촉하면 갈바닉 부식이 발생할 수 있다. 이를 방지하기 위해 절연재 사용, 표면처리, 절연 도포 등을 설계에 반영해야 하며, 생산 시 공정 관리도 필수다.
5. 공정의 정밀도와 재현성
이종접합은 동일 소재보다 공정 안정성이 떨어질 수 있다. 따라서 반복 공정의 품질 편차를 최소화하는 것이 중요하며, 생산 조건 표준화, 실시간 모니터링, 로봇 자동화 설비 적용 등을 고려해야 한다.
6. 품질 검사 체계 구축
단순 외관 검사 외에도 비파괴 검사(NDT), 강도 시험, 피로시험 등 신뢰성 확보를 위한 품질 평가가 필수다. 특히 OEM은 납품 전에 상세한 품질 시험 데이터를 요구하는 경우가 많다.
제조사가 미리 준비해야 할 사항
- 재료별 접합성 평가 데이터 확보
- 접합 방식별 시험 성적서 확보 및 자료화
- 생산 공정의 표준 운영 프로세스(SOP) 구축
- 접합부 설계에 대한 시뮬레이션 및 사전 검증
- IATF 16949 기반 품질 시스템 운영
이런 준비가 되어 있지 않으면 대기업 납품 기회조차 얻기 어려운 구조다.
결론: 이종접합은 단순한 기술이 아니라 경쟁력
이종접합은 단지 새로운 기술이 아니라, 부품 제조사의 생존을 좌우할 전략적 요소다. OEM의 품질 기준은 점점 높아지고 있고, 친환경차·전기차 중심으로 소재 다양성은 더 커지고 있다. 제조사가 지금 이 시점에서 이종접합에 대한 체계적 대응을 하지 않으면, 미래 자동차 시장에서 뒤처질 수밖에 없다.
지금이 바로 이종접합 기술을 ‘기술 투자’가 아닌 ‘생존 전략’으로 전환해야 할 때다.