자동차를 이루고 있는 금속은 자연에서 비롯되어 정제와 제련의 과정을 거쳐 완성된다. 그렇게 쓰이는 금속들이 녹이 스는 이유는 정제 이전의 광석 형태로 돌아가기 위한 자연적인 성질, 즉 산화(oxidation) 현상이 작용하기 때문이다. 더군다나 다양한 외부 주행 환경에서 쓰이는 자동차의 특성상, 금속의 부식을 완전히 막는다는 것은 공학적으로 불가능에 가깝다고 해도 과언이 아니다. 그럼에도 현대차그룹은 실차 기반의 부식 관련 평가를 위한 전담 부서를 운영하는 등, 최대한 부식을 예방하고 억제하는 기술을 지속적으로 개발하고 있다.
스마트 디바이스로 진화하고 있는 자동차는 전동화는 물론, 자율주행과 커넥티비티의 구현을 위해 전기·전자 부품들을 점차 더 많이 탑재하고 있는 추세다. 이는 부식을 촉진시키는 전기화학적 인자와 서로 다른 종류의 금속들이 일으키는 전위차 현상처럼, 차량의 내부 부식이 발생하기 쉬운 조건으로 변해 가고 있다는 이야기다. 더욱이 전동화 차량의 운용대수와 보유 기간이 꾸준히 증가하고 있어, 전기차의 PE(Power Electric)와 각종 전장 부품들의 부식 현상에 대한 연구와 기술 개발이 더욱 활발해질 전망이다.
현대차그룹은 일찍이 전동화 차량의 부식 이슈에 주목했고, 이에 대한 선제적인 대응을 위해 새로운 연구 그룹을 결성하여 관련 기술을 연구해 왔다. 안승호 연구위원의 휘하에 운영 중인 ‘전동화부식제어리서치랩(Electrification Corrosion Control Research Lab)’은 다양한 환경에서 전동화 차량의 전기 화학적인 부식 현상을 연구하고, 핵심 전동화 부품의 신뢰도 높은 품질을 확보하기 위해 세워졌다.
지난 3년간 전동화 차량의 부식 솔루션을 연구해 온 안승호 연구위원은 해당 기간 동안 글로벌R&D마스터 위치에서 여러 연구 성과를 거둬왔으며, 이를 기반으로 연구소 내부의 심사과정을 거쳐 전동화부식제어리서치랩의 신설을 이끌었다. 현재 안승호 연구위원을 비롯해, 기반 기술 연구와 분석 업무를 담당하는 김병수 책임연구원과 데이터 계측 및 평가 업무를 수행 중인 박창옥 사원이 전동화부식제어리서치랩의 구성원으로서 관련 연구에 참여하고 있다.
전동화부식제어리서치랩은 현재 ‘3E(Electric / Electronic / Evaluation)’로 요약할 수 있는 세 가지 분야의 연구를 진행하고 있다. 전동화 차체의 *접지 부위에서 발생하는 누설 전류에 의한 부식, 즉 ‘전식(stray-current corrosion)’에 대응하기 위한 연구가 대표적이다. 전자파를 차단하기 위해 설치한 차폐 구조물이 노화됨에 따라 발생되는 전자파 노이즈들은 주변 부품에 악영향을 미친다. 전동화 차량의 각종 전장 부품과 함께 접지 부위도 늘어나고 있어, 세부적인 누설 전류를 계측하는 기술의 중요성이 부각되고 있다.
*접지 : 전류의 저항으로 소모되는 전기를 줄여주는 역할
전동화부식제어리서치랩은 전장 부품들이 발산하는 전자파 노이즈의 모니터링이 가능한 장비를 통해 이에 대한 영향성을 연구하고 있다. 이 모니터링 장비는 노이즈를 단계별로 시각화해 특정 부위의 노이즈 발생량을 확인하는 것이 가능하다. 평가 시에는 와이퍼나 헤드램프와 같은 여러 기능을 조작해 노이즈 레벨을 측정하며, 수치가 높게 기록된 부품은 탈거하여 정밀 검사를 실시한다. 그리고 노이즈 방출이 많은 부품이 다른 부품들에게 최대한 영향을 주지 않도록 위치를 바꾸거나 차폐 구조를 강화하는 기술적인 솔루션을 설계 부문에 제안하고 있다.
뿐만 아니라 전동화부식제어리서치랩은 전동화 차량의 전반적인 내구성을 높이기 위한 총체적인 연구도 진행 중이다. 현재 자율주행 센서 열화 메커니즘, 고전압 배터리 부식 및 충돌성능 등을 연구 중인 김병수 책임연구원은 “부품들이 접합되고 체결되면서 금속 간 발생하는 *갈바닉 부식 현상을 방지하기 위한 연구를 포함해, 보다 안전한 전동화 차량을 만들기 위해 다양한 분야를 포괄적으로 연구하고 있다”며 전동화부식제어리서치랩의 업무 범위를 설명했다.
*갈바닉 부식(galvanic corrosion, 이종 부품 접촉 부식) : 부식 환경에 노출된 서로 다른 부품에서 전위차가 발생해 부식이 가속화되는 현상
전동화 부품 전반을 다루는 연구의 특성상, 전동화부식제어리서치랩은 전동화 차량 설계와 관련된 많은 부서와 협업하고 있다. 안승호 연구위원은 “빠르게 변화하는 모빌리티 기술 패러다임에 맞춰 최적의 전동화 차량 구조를 만들고자 관련 부문과의 협업과 소통을 통해 조화 성능을 창출하는 것이 중요하다”는 말과 함께 협업과 소통의 중요성에 대해 역설했다. 실제로 연구원들 간의 소통을 거쳐 이슈를 공유하고 이에 대한 방지 대책을 수립하는 프로세스가 일반적인 연구 체계로 자리 잡고 있다.
또한 안승호 연구위원은 전동화부식제어리서치랩의 연구가 현대차그룹이 지향하는 *ESG 운영에 기반하고 있다는 사실도 알렸다. 생산과정에서 이산화탄소 배출량이 높은 마그네슘과 알루미늄 대신, 환경적으로 이점이 있는 고장력강의 사용을 확대하고자 관련 소재의 부식 가능성을 낮추는 연구를 진행하고 있는 점이 대표적인 ESG적 접근이다. 뿐만 아니라 연구들이 지향하는 전동화 차량의 내구성과 전비 향상도 모빌리티 사회의 지속가능성에 의거한 목표라고 볼 수 있다.
*ESG(Environmental, Social and Governance) : 기업의 비재무적 요소인 환경·사회·지배구조를 일컫는 말
전동화 차량의 부식 관련 연구는 다소 생소한 분야다. 실제 관련 연구의 발표 사례도 찾아보기 힘들 정도다. 안승호 연구위원은 현재 연구를 통해 쌓아가고 있는 전동화부식제어리서치랩의 글로벌 평가 기술이 전동화 차량의 소비자들로 하여금 품질에 대한 신뢰감을 심어줄 수 있는 새로운 연구의 한 분야로 자리매김할 것이라 자부했다.
전동화부식제어리서치랩은 전동화 차량 소비자들에게 다양한 기술적 혜택을 전달하면서 미래 모빌리티 시대에 대응하겠다는 비전을 세웠다. 예컨대 주요 부품의 부식을 조기에 진단해 조치를 취하거나 전식 수준을 실시간으로 평가하고 분석하는 기술 개발을 구상하고 있다. 모빌리티의 수월한 유지보수와 더불어 안정적인 성능 확보에 도움을 주며, 소비자들로 하여금 안전성을 신뢰하도록 하기 위함이다. 즉, 고객을 위해 눈에 보이지 않는 부분의 완성도까지 최선을 다해 끌어올리겠다는 의도다. 현대차그룹의 미래 모빌리티를 기대할 또 하나의 이유가 바로 여기에 있다.
사진. 조혁수
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