기계연구원, 자동차용 커넥팅로드 제조기술 개발..7년 연구

자동차엔진의 피스톤과 크랭크축을 연결해 주는 커넥팅로드를 보다 효율적으로 생산할 수 있는 기술이 개발됐다. 한국기계연구원 재료공정연구부 이정환박사(기계공학)팀은 지난 7년간3억3,000만원의 연구비를 들여 분말단조에 의한 자동차용 커넥팅로드 제조기술을 개발, 시제품생산에 성공했다. 이박사팀이 개발한 자동차용 커넥팅로드 제조기술의 핵심은 분말단조기술과파단분할공법. 분말단조는 기존의 분말야금법으로 예비성형체를 제조한 뒤 이를 열간정밀단조를 이용해 강도 높은 최종제품을 만드는 기법이다. 정밀도는 높지만 강도가 낮은 분말야금법과 강도는 높지만 정밀도가 떨어지는 열간단조의 장점만을 취합, 강도와 정밀도가 모두 높은 제품을 생산할 수 있는 가공기술이다. 분말단조는 최종제품의 형상대로 성형하기 때문에 원통형 금형에 쇳물을 부어 성형한 뒤 상하부에 구멍을 뚫는 종래의 열간단조제품에 비해 재료를 절약할 수 있는 점이 특징이다. 기존 열간단조법을 이용해 무게 1kg 짜리 커넥팅로드를 만들 경우 2kg의 재료가 필요했으나 분말단조법은 1.05kg만으로 충분해 제조원가를 20%나 줄일 수 있다는 것이다. 또 분말단조법으로 만들어진 커넥팅로드는 질량분포차이가 거의 없어 열간단조방식으로 생산된 제품보다 피로강도가 15%가량 좋으며 무게도 5~10%정도 가벼운데다 소음과 진동특성이 뛰어난 것으로 평가되고 있다. 물론 주조과정에서 생기는 쇳가시를 원천적으로 제거할 수 있는 장점도 있다. 이같은 특성의 분말단조법을 한층 빛나게 하는 것이 최근 특허를 출원한 파단분할공법이다. 커넥팅로드는 크랭크축에 조립하기 위해 대단부의 중심을 가로방향으로 자른뒤 분리 결합해야 하는데 이 결합면의 정밀가공이 요구돼 복잡한 공정을거쳐야 했다. 즉 종전에는 커텍팅로드 대단부를 일단 상하 방향의 타원으로 만든 뒤 중심을 다이아몬드커터등으로 절단 연삭해 진원으로 만드는 방식을 취했다. 그러나 파단분할공법을 쓰면 성형과정에서부터 대단부를 진원으로 만들 수있다. 결합면의 정밀도를 높이기 위해 별도의 기계가공공정을 거쳐야할 필요가 없어 무려 10개의 공정을 건너 뛸 수 있다. 파단분할공법은 엿이 겨울철에 잘 부러지는 원리와 같이 절단할 부위에 저온의 액체질소를 통과시켜 얼린 뒤 깨뜨려 분리해 내는 방식을 취해 재료손실이 없고 분리면의 결합력 또한 뛰어나기 때문이다. 이박사는 "이번에 개발된 기술로 생산된 커넥팅로드는 현대자동차에서의 특성평가가 끝나는대로 대량생산에 들어갈 것"이라며 "국내자동차산업의 경쟁력을 끌어올리는데 적잖이 기여하게 될 것"이라고 말했다. 이박사는 또 "분말단조에 의해 생산된 커넥팅로드의 공급량은 2000년께 전세계 커넥팅로드 공급량의 30~40%에 이르고 2020년께는 1백%에 육박할 것"이라며 "이 시장을 선점하는데 한몫할 것"이라고 내다봤다. (한국경제신문 1996년 4월 1일자).