[르포] 현미경과 단층촬영, 남양연구소 재료개발센터

27일 경기 화성에 위치한 현대기아차 남양기술연구소의 재료개발센터를 찾았다.

재료개발센터는 차량에 쓰이는 각종 소재에 대한 개발과 검증 작업이 이루어지는 곳으로 각종 부품의 소재를 연구하고 효율적인 소재를 개발·적용해 차량의 성능과 안전을 향상시키는 중요한 역할을 하는 곳이다.

그 중에서도 최적의 자동차 부품용 재료 개발을 통해 차량 성능의 혁신을 가능케하는 <재료연구동>을 견학하는 시간을 가졌다. 연구동 1층에 위치한 <비파괴시험실>에서는 엑스레이(X-ray)를 이용해 제품을 투시하는 단층촬영(CT)이 진행된다.

단층 촬영은 우선 엑스레이로 제품을 투시하고, 제품을 360도 회전시켜 모든 방향의 투시 이미지를 만든 다음, 이를 컴퓨터로 합성해 단면 형상과 3D 형상을 만드는 3단계의 과정으로 이루어진다.

엔진 실린더 헤드의 내부 단면과 3D 형상을 모니터를 통해 확인했는데, 마치 부품을 칼로 얇게 잘라서 보는 듯했다. 눈으로 보이는 엔진 실린더 헤드에서는 상상하기 어려운, 전혀 다른 내부 형상이 모니터에 펼쳐졌다.

0.4mm 두께의 단면이 순서대로 합성되어 눈으로는 절대 볼 수 없는 부품의 단면을 면밀히 분석할 수 있기 때문에, 내부에 균열 등의 형상 문제점을 파악하고 개선함으로써 품질 확보에 기여하게 된다.

바로 옆에 위치한 작은 크기의 마이크로 단층촬영기는 최소 0.04mm의 두께로 부품의 단면을 촬영할 수 있어 더욱 세밀한 분석이 가능하다.

다음으로는 바로 옆에 위치한 <정밀분석실>로 이동했다. 정밀분석실에서는 투과전자현미경, 핵자기공명분광기와 같은 정밀분석기기를 이용해 자동차 부품 소재의 형상, 화학구조를 정밀하게 분석한다. 차량의 성능을 개선하기 위해 부품의 속살을 들여다보는 곳이다.

특히 사람의 몸보다도 큰 투과전자현미경으로 소재를 분석하는 실험을 진행하고 있는 모습이 인상적이었다. 투과전자현미경은 국내에 몇 개 없는 최첨단 정밀분석 장비이다.

투과전자현미경을 이용하면 물체를 약 100만 배 이상으로 확대해 사람 머리카락 굵기의 10만 분의 1정도인 1nm(나노미터•10억 분의 1m)까지 관측할 수 있다고 한다.

연구원들은 이 현미경을 통해 차량에 쓰이는 금속, 세라믹, 고무 등의 소재 내부 구조와 구성원소 분포를 분석해 최적의 차량 소재를 찾아내고 있었다.

그리고 연구동 2층에 위치한 20여 개의 재료 관련 시험실들을 견학했다. 그 중에서도 <고분자재료분석실>과 <금속성분분석실>에 대한 설명도 들을 수 있었다.

금속성분분석실에서는 금속·무기 소재의 화학 성분을, 고분자재료분석실에서는 플라스틱, 고무 등 다양한 고분자의 화학구조를 분석하는데, 부품에 어떤 소재가 적용됐는지 유해물질이 사용되지는 않았는지 확인하는 연구 과정을 거친다.

우리는 흔히 자동차의 성능과 품질을 설명할 때 연비, 고급화, 내구성, 안전 등을 언급하지만, 결국은 모든 자동차 성능 향상의 출발은 재료 연구에 있다는 것을 재료연구동을 둘러보며 알 수 있었다.

2013년 10월 완공된 재료연구동은 약 5000평 규모의 연구시설로서 플라스틱, 금속 등 재료에 대한 분석 연구뿐 아니라 친환경 소재, 연비향상 소재, NVH 향상 소재 등 최적의 자동차 부품을 개발하는 연구를 진행하고 있다. 연구동에는 총 40여개의 시험실에서 재료 관련 연구가 진행되고 있으며, 총 1000종이 넘는 장비를 보유하고 있다.

이한승 기자 <탑라이더 hslee@top-rider.com>