미래차 부품 생산, 적층제조 기술이 해법될까?

미래 자동차 산업은 지속적인 친환경화와 경량화, 그리고 생산 효율성 극대화를 요구받고 있습니다. 이러한 흐름 속에서 적층제조 3D프린팅 기술은 기존 제조공정의 한계를 극복할 혁신적인 해법으로 주목받고 있습니다.

 

특히 전기차 및 자율주행차와 같은 미래차 부품 생산에서는 기존 금형 기반 공정과 비교해 유연한 설계와 빠른 시제품 제작이 가능한 적층제조의 가치가 더욱 높아지고 있습니다. 이번 글에서는 적층제조 기술이 미래차 부품 생산의 핵심 기술로 자리 잡을 수 있는 이유와 실제 사례, 그리고 해결해야 할 과제를 깊이 있게 살펴봅니다.

미래차 부품 생산에서 적층제조 기술의 필요성

미래차 부품 생산에서는 기존 내연기관 차량과는 전혀 다른 제조 패러다임이 요구됩니다. 전기차는 배터리 시스템과 전자부품의 비중이 크게 늘어나며, 자율주행차는 센서와 데이터 처리 장치 등 새로운 부품군이 추가됩니다. 이러한 변화 속에서 적층제조 3D프린팅 기술이 중요한 이유는 다음과 같습니다.

 

첫째, 부품의 경량화와 복합 소재 사용이 용이합니다. 전기차 주행거리를 늘리기 위해서는 차량 무게를 줄이는 것이 필수인데, 적층제조는 필요 부위에만 소재를 적층해 불필요한 중량을 제거할 수 있습니다. 또한 플라스틱, 금속, 복합재 등 다양한 소재를 한 번에 사용해 복합 부품을 단일 공정으로 생산할 수 있습니다.

 

둘째, 설계 자유도가 매우 높습니다. 기존 절삭가공이나 사출성형은 금형 설계에 따라 형태가 제한되는 반면, 적층제조는 3D CAD 데이터를 기반으로 자유롭게 형상을 구현할 수 있어 미래차의 독창적인 디자인 구현이 가능합니다. 예를 들어, 냉각 시스템이 통합된 배터리 케이스처럼 복잡한 구조를 적층제조로 효율적으로 제작할 수 있습니다.

 

셋째, 부품 개발 속도 단축과 소량 생산 효율성 증가입니다. 신차 개발 주기가 점점 짧아지는 가운데, 적층제조는 시제품을 빠르게 제작하고 테스트할 수 있는 장점이 있어 자동차 부품 개발의 유연성을 높입니다. 특히 초기 생산량이 적은 미래차 부품의 경우, 금형 제작 없이 곧바로 부품을 출력할 수 있어 비용 절감 효과도 기대할 수 있습니다.

실제 적용 사례와 적층제조 기술이 주는 효과

현재 글로벌 자동차 기업들은 적층제조 기술을 미래차 부품 생산에 적극 도입하고 있습니다. 대표적인 사례로는 BMW의 전기차 i8과 i3의 경량 부품 생산입니다. 이 차량들은 차체 구조 일부를 적층제조로 제작해 무게를 줄이고, 생산 공정을 단순화하는 데 성공했습니다. BMW는 10만 개 이상의 부품을 3D프린팅으로 생산한 경험을 보유하고 있으며, 이를 통해 부품 생산 리드타임을 50% 이상 단축했습니다.

 

포드 역시 적층제조 기술을 활용해 엔진 부품과 내부 트림 부품을 생산하고 있습니다. 특히, 자율주행차 센서 하우징과 같은 특수 부품들은 대량생산보다 맞춤형 생산이 중요한데, 적층제조는 이런 요구에 정확히 부합하는 기술로 자리 잡고 있습니다.

 

또한 전기차 배터리 모듈 내 구조체, 경량 브래킷, 복합소재 서포트 등의 부품도 적층제조로 제작되면서 강도와 내구성을 확보하는 동시에 경량화에도 성공한 사례들이 다수 보고되고 있습니다. 전통 공법으로 제작하기 어려운 내부 채널 구조나 복합 기하형상 부품도 적층제조로 쉽게 구현할 수 있어 미래차의 혁신 설계를 실현하는 데 핵심 역할을 하고 있습니다.

 

한편, 적층제조가 단순히 프로토타입 제작 기술이 아닌, 실제 양산 공정에서도 효율성을 인정받으면서 자동차 산업 내에서의 입지가 점차 확대되고 있습니다. 초기에는 일부 고급차나 한정판 모델에만 사용됐지만, 현재는 대중차 부품에도 점진적으로 확대 적용되는 추세입니다.

적층제조 기술이 해결해야 할 과제와 미래 전망

적층제조 기술이 미래차 부품 생산의 해법이 되기 위해서는 넘어야 할 과제들도 분명히 존재합니다. 우선, 생산성 문제입니다. 적층제조는 기본적으로 층층이 소재를 쌓아올리는 방식이기 때문에 대량 생산에는 시간적 한계가 있습니다.

 

이를 해결하기 위해 멀티 레이저 시스템 도입이나 프린팅 속도를 대폭 개선할 수 있는 신기술 개발이 필수적입니다.

 

두 번째 과제는 소재의 품질 및 안정성 확보입니다. 자동차 부품은 강도, 내열성, 충격 흡수 등 매우 높은 품질 기준을 충족해야 합니다. 하지만 적층제조 특성상 소재 내부에 미세 기공이 발생하거나, 레이어 간 결합 강도가 떨어지는 문제가 발생할 수 있습니다. 이를 보완하기 위한 신소재 개발과 후처리 공정 혁신이 요구됩니다.

 

세 번째는 생산비용 절감입니다. 적층제조용 소재는 아직도 전통 소재에 비해 단가가 높으며, 프린터 장비 가격도 부담되는 수준입니다. 이러한 비용 문제를 해결하기 위해 소재 대량생산 기술 개발, 장비 국산화, 공정 최적화 등이 추진되고 있습니다.

 

미래 전망은 매우 밝습니다. 적층제조 기술은 AI 기반 설계 최적화와 디지털 트윈 기술과 결합되면서 더욱 정밀하고 효율적인 부품 생산이 가능해질 것입니다. 또한 친환경 자동차 소재 개발과 맞물려 재생 소재를 활용한 적층제조 기술도 각광받을 전망입니다. 궁극적으로는 부품의 설계-제조-검사-조립이 하나의 디지털 생산라인에서 자동화되는 스마트 제조 시대가 열리면서 적층제조는 미래차 산업의 핵심 기술로 자리 잡을 가능성이 높습니다.

 

미래차 부품 생산에서 적층제조 3D프린팅 기술은 친환경성, 경량화, 생산 효율성이라는 세 마리 토끼를 잡을 수 있는 유망한 솔루션입니다. 글로벌 자동차 기업들은 이미 이 기술을 통해 다양한 부품의 경량화와 생산성 혁신을 실현하고 있으며, 앞으로는 전기차와 자율주행차뿐 아니라 수소차 등 미래차 전반으로 적용 범위가 확대될 전망입니다. 다만, 적층제조가 진정한 양산 기술로 자리 잡기 위해서는 생산성, 품질, 비용 문제를 해결하는 지속적인 기술 혁신이 필수적입니다. 미래차 시대를 준비하는 자동차 업계 관계자라면 지금부터라도 적층제조 기술에 대한 관심과 투자를 확대해 나가야 할 때입니다.