[IR52 장영실상] 현대車·서한산업 / 자동차 브레이크용 하이브리드 디스크

왼쪽부터 이경돈 서한산업 책임연구원, 김윤철·이수혁 현대자동차 책임연구원.

차량 운전에서 제동은 안전을 좌우하는 매우 중요한 요소다. 특히 차량이 고성능으로 진화하고 있기 때문에 제동 시스템 성능 개선은 필수적이다. 제동장치 핵심인 브레이크 디스크 크기가 지속적으로 커지고 있는 것은 이 때문이다. 브레이크 디스크는 브레이크 패드와 마찰을 통해 차량의 운동에너지를 열에너지로 바꿔 차량을 정지시키거나 속도를 줄이는 역할을 한다. 이때 크기가 커지는 것과 반비례해 중량을 줄이는 게 성능 개선의 핵심이다.

올해 46주차 iR52 장영실상은 기존보다 가벼운 하이브리드(주철·알루미늄) 소재 브레이크 디스크를 제작한 현대자동차·서한산업에 돌아갔다. 기존 브레이크 디스크는 주철로 만들어져 있지만 현대자동차와 서한산업은 주철에 알루미늄 소재를 안전하게 결합시키는 제조 기술을 개발했다. 이를 통해 디스크 중량을 줄여 연비 개선에 도움을 주는 것은 물론 승차감과 핸들링도 향상시킨 것이 장점이다. 제동 시 발생하는 주요 소음 영역인 2~4㎑ 주파수의 감쇠능(진동을 흡수하는 성질)도 크게 개선됐다.

김윤철 현대자동차 책임연구원은 "기존 브레이크 디스크는 회주철 단일재료 제품이 대다수이고 일부 알루미늄과 회주철을 볼트로 연결한 제품도 있다"며 "하이브리드 소재 디스크는 알루미늄부와 회주철부를 특화된 주조 공법으로 직접 결합했다"고 설명했다. 개발 과정은 만만치 않았다. 브레이크 디스크는 최저 영하 40도, 최대 800도에서 외부 오염 물질이나 습기 등에 상시 노출돼 있는 부품이다. 이처럼 가혹한 환경에서 마모·열변형·부식 등이 발생한다. 김 연구원은 "가혹환경에서 운용되는 안전 부품에 소재 융합 신기술을 적용한다는 것은 어려운 과제였다"면서도 "소재·생산 기술과 설계·평가 기술의 조합을 통해 내구 품질 저하 없이 경량화를 달성할 수 있을 것으로 믿고 도전했다"고 강조했다. 가혹한 사용조건을 반영한 평가법을 자체 개발해 초기 설계품을 계속 개선해나간 두 회사는 결국 양산에 성공했다.

하이브리드 소재 브레이크 디스크는 제네시스 브랜드 및 현대·기아차 고급 차종을 중심으로 2021년 연간 78만개 생산, 471억원의 매출이 예상된다.

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[김명환 기자]

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