저상버스 핵심부품 수입 대체 이어 해외로

지난해 서울시에 등장한 ‘타요버스’가 선풍적인 인기를 끌었다. 인기 만화 캐릭터를 버스에 그려 넣은 디자인 요소도 있었지만, 버스 출입구에 경사판이 설치돼 유모차를 끄는 이용자가 편하게 오르내릴 수 있는 것도 크게 작용했다. 이처럼 출입구에 계단이 없고, 차체 바닥이 낮아 노약자뿐만 아니라 휠체어나 유모차 이용도 편리한 저상버스는 2004년 국내에 도입됐다.

저상버스는 일반버스와 달리 저상후륜차축이 탑재된다. 2008년 당시 저상후륜차축은 독일의 ZF가 세계 시장을 독점하고 있었다. 선진 업체들의 기술경쟁도 가속화되고 있었다. 저상버스 보급이 확대되는 추세여서 국내 기술개발이 시급했다.
현대다이모스는 2009년부터 3년 동안 산업통상자원부의 소재부품기술개발사업을 통해 저상후륜차축 국산화에 나섰다. 현대다이모스가 주관기관으로 설계와 개발, 제작 등을 주도했고, 수요기업인 현대자동차가 공동주관기관으로 차량 시험평가를 맡았다. 상신브레이크, 세명테크, 화신정공, 경북대가 부품과 재질 개발 등에 참여했다.

개발팀은 먼저 저상버스를 운행하고 있는 7개 버스회사를 방문해 현장에서 느끼는 문제점을 파악했다. 내구성과 성능에 대한 만족도는 높았지만, 소모성 부품의 가격이 비싸고 고장나면 수리기간이 오래 걸리는 것 등이 불만으로 제기됐다. 조사 결과를 바탕으로 외산 제품 이상의 내구력과 성능, 유지관리비용 저감, 애프터서비스 편의성 개선 등을 개발목표로 세웠다.

저상후륜차축은 고강도를 유지하면서도 저렴한 재질 개발이 관건이다.
한재준 현대다이모스 액슬설계팀 수석연구원은 “경쟁업체와 같은 재질을 사용할 경우 수지타산이 맞지 않았다”며 “우리만의 기술력을 계속 고민한 결과 기어 내구력을 높이면서도 저렴한 강종을 개발했다”고 말했다.


그러나 새롭게 개발한 기어 강종은 1차 시제품 내구시험에서 파손됐다. 기존에 수행하던 열처리 조건으로 작업을 진행했지만, 기계적 성질이 열처리 조건에 맞지 않을 때 발생하는 페라이트 조직이 대거 생성됐기 때문이다. 연구팀은 수많은 시행착오 끝에 새로운 재질에 맞는 열처리 조건을 찾아냈고, 개선된 기어는 경쟁제품 이상의 내구성을 보였다. 저상후륜차축에 적용한 기어 재질과 열처리 조건은 2011년 산업통상자원부로부터 신기술 인증도 받았다.

소음을 줄이는 문제도 난관이 많았다. 경쟁사 제품의 소음은 69~75dB 정도였는데, 이용자가 듣기 불편하지 않으려면 70dB까지 낮춰야 했다. 저상후륜차축의 기어배열은 1차 감속부인 종감속 기어부와 2차 감속부인 갠트리 기어부로 나뉜다. 1차 소음평가 결과, 갠트리 기어 소음이 목표 기준을 초과했다. 기어를 싸고 있는 케이스가 무게를 견디지 못해 변형되면서 소음이 발생한 것이다. 연구팀은 케이스의 변형을 감안해 기어를 재구성했고, 최적화된 제품은 68~70dB 정도의 소음을 보였다.



개발팀은 저상후륜차축에서 휠의 움직임을 조절하는 팔 역할을 하는 서스펜션 암의 최적화에도 공을 들였다. 내부해석을 통해 취약부에 대한 개선을 진행했다. 특히 서스펜션 암의 안쪽을 고정하기 위해 돌출된 모형의 코어프린트를 추가했다. 코어프린트 생성은 액체상태의 재료를 형틀에 부어넣고 굳혀 모양을 만드는 주조해석 방식으로 이뤄졌다.
한 수석연구원은 “주조해석은 방식에 따라 결과가 달라지기 때문에 수차례 진행하며 결함을 개선해나갔다”고 설명했다.

중국 등 해외 진출 적극 추진
2012년 4월 개발이 완료된 저상후륜차축의 평균효율은 90%로 경쟁제품보다 2% 높았고, 13톤 허용 축중을 달성했다. 기술개발 결과는 수요기업 제품에 바로 적용됐다. 같은 해 7월 현대자동차 뉴슈퍼에어로시티(초저상 CNG) 버스에, 이듬해 4월 CNG하이브리드 버스에 각각 탑재된 것이다. 저상후륜차축 매출은 2012년 27억5000만원에 이어 2013년 53억5600만원에 달했으며, 2016년 152억3000만원의 매출을 예상하고 있다. 수입대체 효과도 커 2012년 32억6000만원, 2013년 63억4600만원으로 집계됐다.


현대다이모스는 저상후륜차축 수출에 큰 기대를 걸고 있다. 연구팀은 2013년 중국에서 열린 자동차부품국제모터쇼에 참가해 저상후륜차축을 선보이기도 했다. 중국은 큰 성의 경우 버스 3000대 정도를 도입할 정도로 수요가 크다. 현대다이모스는 거점을 두고 있는 베이징, 쓰촨성, 르자오를 시작으로 중국 수출을 활성화시킬 예정이다. 인도에 대한 기대도 크다. 자동차 시장이 급속도로 커지고 있는 인도는 1년에 3000대 가량의 저상버스 수요가 있는 것으로 파악됐다.

한 수석연구원은 “현대다이모스가 수출에 성공하면 기술 개발에 참여한 기업들의 매출도 함께 상승한다”면서 “산업통상자원부의 소재부품기술개발사업을 통해 수요기업과 소재부품 기업이 모두 윈윈하는 결과를 얻을 수 있었다”고 말했다.

이수부 산업통상자원부 소재부품정책과 사무관은 “산업통상자원부의 연구개발 지원 노력과 우리 기업들의 지속적인 기술투자, 생산혁신 등이 맞물리면서 소재부품산업이 무역흑자 1000억불 시대를 열었다”면서 “우리 기업들의 기술 자신감을 바탕으로 더 넓은 수요와 시장을 확보할 수 있도록 노력하겠다”고 말했다.