신에너지 차량 및 다이캐스팅 성장

신에너지 차량 생산 증가와 다이캐스팅 수요에 미치는 영향

전기자동차와 정밀 다이캐스트 부품 수요 증가

신에너지 차량으로 전환함에 따라 자동차 제조 방식은 상당 부분 변화했으며, 정밀 다이캐스팅(precision die casting)은 이 과정에서 매우 중요한 기술이 되었습니다. 전기차량(EV)은 옛날의 가솔린 엔진 차량과는 전혀 다르며, 배터리 효율을 높이기 위해 부품들이 가볍고 튼튼할 필요가 있습니다. 예를 들어 중국의 상황을 살펴보면, 작년에만 약 800만 대의 전기차가 판매되었고, 올해 초 발표된 아시아 태평양 지역 자동차 주조 시장 보고서에 따르면 대부분의 제조사들이 전기차 모델의 구조 부품 약 60%에 알루미늄 다이캐스팅 부품을 사용하고 있습니다. 왜냐하면 소재를 바꾸면 차량이 실제로 가벼워지기 때문입니다. 알루미늄 다이캐스팅 부품은 일반 강철 부품에 비해 차량 무게를 15~20% 정도 줄일 수 있지만, 여전히 안전성에 필요한 모든 충돌 테스트 기준을 통과할 수 있습니다.

전기차 제조 성장과 알루미늄 다이캐스팅 산업에 미치는 직접적 영향

전기차 생산 증가로 인해 알루미늄 다이캐스팅 수요가 크게 증가하고 있다. 특히 대부분의 배터리 케이스 및 모터 하우징 부품에 고압 다이캐스팅(HPDC) 방식이 적용되고 있기 때문이다. 미국 시장을 예로 들면, 지난해 전기차 판매량이 40% 증가하여 2023년 한 해에만 약 140만 대가 팔렸다. 이러한 증가세는 전기차 부품용 알루미늄 캐스팅 수요를 전국적으로 약 230,000미터톤까지 끌어올렸다. 최근 북미 자동차 캐스팅 업계 보고서들에 따르면, 인플레이션 감축법(IRA)에 따른 7,500달러 세금 감면 혜택과 같은 정부 프로그램들이 이러한 흐름을 가속화하고 있는 것으로 나타났다. 업계 전반의 기업들이 이제 막 6,000톤 클램핑 포스를 구현할 수 있는 대형 HPDC 장비에 대규모 투자를 시작하고 있다. 이러한 첨단 시스템을 활용하면 복잡한 배터리 트레이를 일체형 냉각 채널과 함께 몰드에서 바로 제작할 수 있어 조립 공정을 줄이고 전체적인 성능을 향상시킬 수 있다.

시장 동향: 신에너지 차량당 다이캐스팅 용량 증가 전망

업계 분석가들은 2027년까지 기존 차량 대비 전기차(EV)당 다이캐스트 사용량이 65% 증가할 것으로 전망하며, 이는 기가캐스팅 기술의 도입에 의해 촉진되고 있습니다. 이 기술은 70개 이상의 프레스 성형 부품을 단일 알루미늄 주조물로 통합하여 조립 시간을 45% 단축하고 치수 정확도를 ±0.5mm로 향상시킵니다.

기가캐스팅 혁신: 전기차를 위한 대형 알루미늄 다이캐스팅 기술 혁신

기가캐스팅이란 무엇이며, 왜 전기차 제조업계를 혁신하고 있는가

기가캐스팅은 제조 기술에서 획기적인 발전을 의미하며, 이전보다 약 100배 더 큰 단일 알루미늄 주조 부품을 제작할 수 있게 해줍니다. 제조사들이 용접된 70개 이상의 부품을 단일 주조 부품 하나로 교체할 경우 상당한 효과를 얻을 수 있습니다. 차량은 약 12~15% 가벼워지며 강성도 약 30% 향상되어 비틀림 강성이 크게 개선됩니다. 테슬라는 상하이에 위치한 기가팩토리에서 9,000톤 규모의 대형 다이캐스팅 장비를 도입하여 단 2분 만에 차량 하부 구조 전체를 제작할 수 있게 하며 이 기술을 본격적으로 상용화했습니다. 2025년 FEV 컨소시엄의 연구에 따르면 기가캐스트 방식의 프론트 및 리어 모듈을 적용한 차량은 기존 다중 소재 설계 대비 약 18%의 중량 절감 효과를 보였습니다. 이는 실제로 충전 사이의 주행 가능 거리가 늘어나는 것을 의미하며, 완충 시 주행 거리가 기존 대비 약 6~8% 증가합니다.

신에너지 차량 생산에서의 고압 다이캐스팅(HPDC)

최근의 고압 다이캐스팅(HPDC) 시스템은 6,000~9,000톤의 클램핑 힘으로 작동되는데, 이는 몇 년 전 구형 모델에 비해 약 25~40% 더 강력한 수준입니다. 이러한 향상된 성능을 통해 제조업체는 전기차(EV)용 특수 부품을 제작할 수 있으며, 길이가 최대 2미터에 달하는 대형 배터리 트레이 생산도 가능해졌습니다. 냉각 기술 또한 최근 상당히 발전했는데, 최신 시스템에서는 치수 정확도를 ±0.05밀리미터 이내로 유지할 수 있어 배터리 케이싱의 완전한 방수성 확보에 매우 중요합니다. 생산 효율 측면에서 대부분의 최신 설비는 약 90초 이내로 사이클을 완료하면서도, 거의 모든 잔여 물질을 재활용합니다. 알루미늄 스크랩의 경우 내부적으로 거의 98%까지 회수할 수 있습니다. 이러한 기술의 조합은 제조 공정에서 엄격한 품질 기준과 환경적 책임을 동시에 충족시키고자 하는 기업들에게 매우 효과적인 솔루션을 제공합니다.

정밀성과 확장성을 실현하는 기술 발전

거대 주조(gigacasting)를 가능하게 한 세 가지 핵심 혁신:

• 생산 18시간 전에 결함을 예측할 수 있는 AI 기반 유동 시뮬레이션 소프트웨어
• 850°C의 용융 알루미늄에 100,000회 이상 견디는 세라믹 코팅이 적용된 하이브리드 금형 소재
• 응고 과정 중 미크론 단위의 변화를 실시간으로 감지하는 센서 어레이

이를 통해 2.5mm 두께의 벽면에서도 충돌 안정성을 유지할 수 있으며, 2020년 기준 대비 40% 향상된 성능을 달성

거대 주조 기술의 대규모 도입에 따른 과제: 비용, 품질, 공급망 문제

기가캐스팅 셀을 설립하는 데에는 6200만 달러 이상의 비용이 들며, 연간 약 10만 대를 생산하더라도 투자 수익을 기대하기까지 12~18개월의 시간이 필요하다. 여전히 소재 측면에서의 과제도 존재한다. 현재 사용되는 알루미늄 합금은 120밀리미터보다 두꺼운 부품을 주조할 경우 약 15%의 다공성이 발생하는 경향이 있다. 또한 공급망 전반에 걸친 문제도 있다. 제조사들은 수백 개의 개별 부품을 구매하던 방식에서 단 하나의 캐스팅 협력사와 일하는 방식으로 접근 방식을 완전히 바꿔야 한다. 이는 새로운 장비에 대규모 투자를 하고 이전보다 훨씬 적은 수의 공급업체와 긴밀하게 협업해야 한다는 것을 의미한다.

경량화: 알루미늄 및 마그네슘 다이캐스팅을 주도하는 핵심 설계 원칙

왜 신에너지 차량 효율성과 주행 거리 향상을 위해 경량화가 중요한가?

차량 중량이 10% 줄어들면 에너지 소비가 낮아져 전기차 주행거리가 6~8% 향상됩니다. 이러한 직접적인 관계로 인해 경량화는 소비자의 전기차 채택에 있어 필수적입니다. 알루미늄 및 마그네슘 다이캐스팅은 강철로 제작된 부품보다 40~60% 더 가벼우면서도 안전성을 유지하는 복잡한 구조 부품을 제작할 수 있습니다.

자동차 다이캐스팅에서의 알루미늄 및 마그네슘 합금의 역할

마그네슘 합금은 우수한 용탕 흐름성 덕분에 알루미늄 대비 다이캐스팅 공정에서 50% 더 빠른 사이클 시간을 구현할 수 있습니다. 또한 충돌과 관련된 부품에서 알루미늄 A380 대비 30% 높은 내충격성을 제공합니다. 마그네슘은 알루미늄보다 33% 더 가볍지만 이에 상응하는 강도를 유지하여 비구조 부품에 이상적입니다.

전기차 플랫폼에서의 다이캐스팅 경량 소재 비교 이점

알루미늄은 약 2.7g/cm³의 밀도를 가지므로 강철 대비 50~60%의 중량 절감이 가능하다. 마그네슘은 더욱 가벼운 1.8g/cm³의 밀도를 가지며, 약 65~75%의 중량 감소 효과를 제공하지만 부식 방지를 위한 특수 코팅이 필요하다. 이들 소재의 인장강도 대비 밀도는 모두 300MPa/g 이상으로, 고급 플라스틱 대비 약 40% 우수한 수치이다. 설계 엔지니어들은 일반적으로 구조적 하중이 적은 외장 케이싱에는 마그네슘을 사용하고, 배터리 공간과 같이 실제 응력이 가해지는 부품에는 알루미늄을 적용한다. 결과적으로 이러한 방식으로 제작된 차량은 다양한 소재를 혼용해 제작된 차량보다 약 22% 더 가볍다. 자동차 제조사들은 보다 가벼운 차량이 일반적으로 우수한 성능과 낮은 연료 소비를 가능하게 하기 때문에 이러한 전환을 시작하고 있다.

신에너지 차량 부품에서의 다이캐스팅 주요 적용 분야

배터리 하우징 및 모터 케이싱: 고품질 다이캐스팅 요구사항

배터리 하우징 및 모터 케이싱과 같은 핵심 전기차(EV) 부품에는 극한의 열 순환을 견딜 수 있는 내식성 알루미늄 합금이 요구되며, 고압 다이캐스팅은 방수 및 충돌 안전 규정 준수에 필수적인 10μm 미만의 치수 공차를 달성합니다. 이러한 부품 제작에 다이캐스팅 기술이 필수적입니다.

구조용 다이캐스트 부품: 조립 복잡성 감소

한 주요 전기차 제조사의 사례에 따르면, 단일 몰드로 제작된 다이캐스트 후면 언더바디는 부품 수를 70개에서 2개로 줄여 조립 시간을 35% 단축했습니다. 용접 이음부를 제거함으로써 스탬핑 강판 설계 대비 비틀림 강성이 15% 향상되었습니다.

전기차 전용 부품 대량 생산을 위한 다이캐스팅 금형

멀티슬라이드 금형을 사용하면 시간당 500개 이상의 복잡한 전기차(EV) 부품을 생산할 수 있으며, 자동 트리밍을 통해 후가공 공정을 최소화할 수 있습니다. 최신 금형은 개선 작업 전에 200,000회 이상 가동이 가능하여 2021년 대비 30% 증가했으며, 연간 500,000대 이상의 차량 생산을 지원할 수 있습니다.

전기차 기반 다이캐스팅 시장의 시장 확대 및 경제적 기회

전기차 관련 다이캐스팅 분야의 수익 잠재력 및 시장 성장 전망

시장 전망에 따르면 전기차(EV)용 다이캐스팅 부문의 세계 시장 규모는 2030년까지 약 241억 달러에 이를 것으로 예상되며, 연평균 약 12.3%의 성장률을 기록할 전망입니다. 전기차 전용 부품은 이미 전체 자동차 주조 부문 매출의 약 3분의 1을 차지하고 있으며 이는 2020년 약 20% 미만이었던 수치에 비해 크게 증가한 것입니다. 이러한 성장세의 이유는 무엇일까요? 자동차 제조사들은 알루미늄 및 마그네슘 합금과 같은 경량 소재를 사용해 차량 무게를 약 18~22%까지 줄이는 데 주력하고 있지만, 동시에 차량이 전 세계 도로에서 구조적으로 충분한 성능을 유지할 수 있도록 강도는 그대로 유지해야 하는 필요성이 있기 때문입니다.

신에너지차 수요 증가로 인한 주조 인프라의 지역적 변화

아시아-태평양 지역이 전 세계 전기차 다이캐스팅 생산능력의 63%를 차지함 , 2023년 중국의 신에너지 차량 생산량 800만 대를 계기로 한 지역 주조업체들이 OEM의 대형 주조 수요 충족을 위해 HPDC 설비 개선에 42억 달러를 투자하고 있다. 북미 지역의 생산 역량은 2023년 전년 대비 28% 성장했으며 이는 지역화된 전기차 공급망을 지원하는 연방 정책에 힘입은 것이다.

전기차 시대에 맞는 전통 주조업체들의 전략적 변화

오래된 주조 공장들은 이제 전기차 캐스팅 기술에 자본지출의 약 41%를 투자하고 있으며 이는 2019년 당시 9%였던 수치에 비해 크게 증가한 것입니다. 자금은 결함률을 0.2% 이하로 낮추기 위한 X선 검사 시스템과 에너지 사용량을 15~18% 정도 절감할 수 있는 인공지능 제어 시스템에 투자되고 있습니다. 그리고 이러한 전환 과정 자체가 대부분의 근로자들에게 새로운 교육이 필요하다는 것을 의미합니다. 직원 10명 중 약 7명은 고급 시뮬레이션 기술과 린 제조 방식을 배워야 합니다. 또한 전기차 부품의 훨씬 더 엄격한 사양, 경우에 따라서는 정밀도가 ±0.05mm 수준인 사양에 따라 일하는 방법에 적응해야 합니다.

자주 묻는 질문

전기차 맥락에서 '기가캐스팅(Gigacasting)'이란 무엇입니까?

기가캐스팅은 전기차용 대형 단일 알루미늄 부품을 제작할 수 있는 제조 공정으로, 필요한 개별 용접 부품의 수를 획기적으로 줄일 수 있습니다.

왜 신에너지 차량에서 경량화가 중요한가요?

경량화는 차량의 전체 무게를 줄여 전기차의 주행 거리와 에너지 효율성을 향상시키기 때문에 중요합니다.

EV의 다이캐스팅에서 마그네슘 합금이 제공하는 이점은 무엇인가요?

마그네슘 합금은 우수한 유동성을 제공하여 다이캐스팅에서 사이클 시간을 단축시킬 수 있습니다. 또한 더 높은 충격 강도를 가지며 알루미늄보다 훨씬 가벼워 비구조적 용도에 적합합니다.

전기차의 부상으로 다이캐스팅 산업은 어떻게 변화하고 있나요?

산업계에서는 알루미늄 및 마그네슘 다이캐스트 부품에 대한 수요가 증가함에 따라 고압 다이캐스팅 기술과 전기차 제조사의 요구를 충족시키기 위한 기가캐스팅 공정에 대한 투자가 확대되고 있습니다.

기가캐스팅 기술 도입 시 faced되는 주요 과제들은 무엇인가요?

과제로는 기가캐스팅 셀을 설치하는 데 드는 높은 비용, 두꺼운 부위로 주조할 때 알루미늄 합금의 재료 다공성 문제, 복잡도가 높은 부품 수는 줄어들지만 공급망을 대규모로 개편해야 하는 문제가 포함된다.