70여 개 금속 패널을 하나의 캐스팅 부품으로…다이캐스팅의 혁신 ‘기가캐스팅’

[산업일보]
다이캐스팅은 용융금속을 금형에 주입하는 정밀 주조 기술로, 자동차 부품 생산 등에 주로 사용된다. 최근 테슬라는 대형 다이캐스팅 방법인 기가캐스팅 기술로 다른 완성차 업체와는 다른 행보를 보이고 있다.

포스코경영연구원의 ‘테슬라 버티컬(상) : 혁신의 상징 테슬라 플랫폼’ 보고서는 테슬라의 핵심 경쟁력 파악을 위해 주요 기술에 대한 심층 분석을 진행했다.

지난해 테슬라는 3개 부품(프론트·리어 캐스팅, 배터리팩)으로 구성되는 차세대 전기차 플랫폼 언더바디를 소개한 바 있다. 이는 대부분의 완성차를 생산하는 금속패널 점용접 방식이 아닌, 대형 부품을 알루미늄 캐스팅으로 생산하는 기가캐스팅 방식을 적용한 것으로, 혁신적 시도라는 평가를 받고 있다.


70여 개 금속패널을 이어 붙여 만들던 리어 언더바디를, 하나의 대형 캐스팅 공정을 통해 하나의 알루미늄 캐스팅 부품으로 통합, 컨베이어와 로봇 300여 대를 대체한 것이다.

프론트 언더바디도 같은 방식으로 하면 차체공장 로봇의 2/3를 걷어내고, 컨베이어벨트 공간의 20%를 절약 가능할 것으로 예상된다. 비록 알루미늄 합금소재 가격이 고가이지만, 공정의 단순화로 부품 기준 생산단가가 약 40% 더 저렴할 것이라는 기대도 나온다.

사실 대형 캐스팅이 새로운 기술은 아니다. 다만, 400톤(약 1기가 파운드)급을 넘어 6천~8천 톤급의 기가프레스 장비가 필요하다. 이를 제작할 수 있는 기업은 이탈리아 IDRA와 중국의 임프레스플러스 두 곳 정도로 이미 생산 능력이 포화 상태다.

보고서는 기가프레스로 부품을 단순화했기 때문에 테슬라가 공장 가동정상화 시간을 현저히 줄일 수 있고, 원가 등 비용 면의 우위뿐만 아니라, 정확한 치수제어로 단차가 크게 줄고 마운팅 위치도 정확해져 조립품질이 향상될 것이라고 기대했다.

또한, 우주항공기업 스페이스X의 경험을 지닌 테슬라 재료공학팀의 기술력이 다이캐스팅 후 열처리가 없어도 변형이 적은 AA386 합금을 개발함으로서, 해당 공정을 가능케 했다고 분석했다. 아울러, 향상된 야금학적 설계와 정밀 시뮬레이션이 부품 생산 후 금속 내 외부의 불량한 상태변화 현상을 최소화했다고 덧붙였다.

그러나 테슬라 기가캐스팅의 경우, 안전기준 및 법규, 유지보수 사례가 축적되지 않았기 때문에 초기 실증결과에 대한 모니터링이 필요하다.

보고서는 테슬라가 기가캐스팅 적용 외에도 소재변경, 부품단순화로 지속적인 원가혁신과 공정혁신을 이루고 있음을 언급하며, 이미 오랜 세월 전문화, 분업화가 지배적인 기존의 완성차 기업들 또한 혁신을 이룰 수 있는 아이디어 도출의 노력이 필요하다고 시사했다.