[르포] 해마다 신차 쏟아내는 중국…현대차·기아 남양연구소가 찾은 해법은?

중국 전기차 업체들이 신차와 부분변경 모델 개발기간을 18개월 안팎까지 줄이며 글로벌 시장 공세를 강화하고 있다. 빠른 개발 속도가 경쟁력으로 떠오른 시대에 현대자동차·기아는 개발기간을 단축하면서도 품질과 안전을 확보하는 방향을 택했다.

현대차·기아는 가상 검증과 적층제조(3D 프린팅), 디지털 품질관리, 소프트웨어중심차(SDV) 검증 체계를 구축해 개발 속도는 높이고, 양산 전 문제를 사전에 제거하는 방식으로 품질 경쟁력을 강화하고 있다.

1일 찾은 경기도 화성 현대차·기아 남양기술연구소는 이러한 디지털 전환의 시발점이자 중심이었다. 현대차·기아는 연구소 내 첨단 모빌리티 솔루션(AMS)동에서 적층제조솔루션센터(AMSC)와 차세대 전장 검증시설인 노바랩(NOVA Lab)을 공개하며 제조 혁신과 디지털 개발 체계를 소개했다.

가장 먼저 찾은 곳은 적층제조솔루션센터였다. 흔히 3D 프린팅으로 알려진 적층제조(Additive Manufacturing) 기술을 연구·활용하는 공간으로, 기존 절삭가공과 달리 재료를 한 층씩 쌓아 원하는 형상을 만드는 방식이다.

현대차그룹은 1996년 처음 3D 프린터를 도입한 이후 적층제조 기술을 연구·활용해 왔으며, 최근 신축한 AMS동에 관련 설비를 집약해 운영하고 있다.

이 곳의 가장 큰 장점은 금형 없이 설계 데이터만으로 부품을 제작할 수 있다는 점이다. 제품 개발 초기 설계 검증과 시제품 제작 기간을 크게 줄일 수 있다.

적층제조솔루션센터 관계자는 "제품 개발 초기 설계나 시제품 제작 기간을 크게 줄일 수 있고 비용 면에서도 절감할 수 있는 부분이 있다"며 "다만 대량 생산이 필요한 경우에는 금형을 제작해 생산하는 것이 용이할 수 있어 상황에 따라 활용하고 있다"고 설명했다.

현대차·기아 남양연구소에 위치한 적층제조솔루션센터에서 적층제조를 하는 모습. (사진=현대자동차그룹)

3층 폴리머 광중합셀에서는 액상 레진에 자외선을 조사해 부품을 만드는 DLP와 SLA 장비가 가동되고 있었다. 이곳에서 우레탄 복합레진으로 복원한 포니 사이드실은 도장 후 양산품과 구분하기 어려울 정도였으며, 가죽 패턴과 엠보싱도 출력 단계에서 구현됐다.

바로 옆 금속 에너지 적층(WAAM) 셀에서는 로봇이 용접 아크를 이용해 금속을 한 층씩 쌓으며 대형 부품을 제작하고 있었다. 적층 과정에서 높이를 실시간으로 보정해 원하는 형상을 만들고, 이후 CNC 가공을 거쳐 최종 부품을 완성한다.

이어 찾은 금속 분말 용융(LPBF) 셀은 금속 분말을 레이저로 녹여 정밀 부품을 제작하는 공간이다. 현대차가 세계 최초로 도입한 금속 적층 장비에는 VOLKMANN 분말 공급 시스템이 적용돼 복잡한 내부 구조와 경량화를 동시에 구현할 수 있었다.

현장에는 WRC용 부품과 배터리 열관리 부품 등이 전시됐다. 기존 공법으로는 제작이 어려운 내부 격자 구조를 적용해 강성을 유지하면서도 무게를 줄인 것이 특징이다.

4층 폴리머 분말소결셀에서는 고속 소결(HSS·High Speed Sintering) 방식으로 플라스틱 부품을 제작했다. 출력 후 증기 평탄화 공정을 거치면 사출 부품 수준의 표면 품질을 확보할 수 있었다.

연구원들은 적층제조가 대량생산을 위한 기술이라기보다 다품종소량생산과 주문형(On-demand) 생산에 적합하다고 설명했다. 금형을 대체해 시제품을 빠르게 만들고, 단종 차량 AS 부품이나 맞춤형 부품을 제작하는 것이 현재 가장 큰 경쟁력이라는 설명이다.

현장 연구원은 "여기서 제작된 부품을 실제 단종 부품을 대체하는 차원에서 서비스센터에 입고한 사례도 있다"며 "이러한 방식으로 앞으로 클래식카, 올드카 복원에 나설 것"이라고 강조했다.

실차 전 문제 평균 200건 잡는다…SDV 품질 책임지는 노바랩

현대차·기아가 품질 경쟁력 확보를 위해 가장 공을 들이는 곳은 노바랩이다. 노바랩은 실제 차체 대신 와이어링과 제어기, 전장부품만 연결한 '와이어카(Wire-car)'를 활용해 차량을 검증하는 공간이다. 회로와 통신, 기능, 진단을 실제 차량과 동일한 환경에서 점검한다.

검증은 회로와 통신부터 시작해 램프와 공조, 시트 등 기능 검증을 거친 뒤 진단 단계로 이어진다. 이후에는 주행 조건과 ADAS, SDV 검증까지 확대된다. 연구원들은 테스트벤치에서 자동화된 시나리오를 통해 기능이 정상적으로 동작하는지 실시간으로 확인했다.

특히 통합 전원 장치를 이용해 저전압과 과전압 상황을 인위적으로 만들고, 통신 분석 장비를 통해 CAN과 이더넷 신호를 실시간 분석하는 모습도 공개됐다. 이를 통해 자체 개발한 구동 부하 장치와 이동식 소형 다이나모미터를 통해 와이어카에서도 실제 주행과 유사한 환경을 구현하며 차량 기능을 검증했다.

ADAS 시뮬레이터에서는 가상의 레이더 신호와 카메라 영상을 이용해 스마트 크루즈컨트롤과 차선유지보조, 전방충돌방지보조 등을 실제 차량 없이 검증했다.

현장에서 만난 노바랩 연구원은 "실차 제작 이전 단계에서 문제를 최대한 많이 찾아내는 것이 핵심"이라며 "차 한 대를 개발하는 동안 와이어카 단계에서 평균 150~200건의 문제를 발견해 양산 전에 개선한다"고 설명했다.