사출 성형을 이용한 ICE와 EV 부품 제조의 차이점

1885년 칼 벤츠가 최초의 가솔린 자동차를 제조한 이래 자동차 산업은 진화의 물결을 거쳤습니다. ^[1]. 이러한 진화의 다음 단계는 바로 신에너지 자동차(NEV)입니다. 휘발유나 디젤 대신 전기나 수소와 같은 대체 동력원을 사용하는 자동차를 말합니다.

다양한 NEV 중에서도 대형 배터리 팩에 저장된 전기로만 작동하는 배터리 전기 자동차는 전기 공급이 용이하기 때문에 선호도가 높습니다. 이는 전기차 부품 제조의 혁신에 대한 수요로 이어졌습니다. 영국, 캐나다, 덴마크를 비롯한 전 세계 많은 국가와 지역에서 2025년부터 2040년까지 디젤 차량(내연기관 또는 ICE라고도 함)의 판매를 중단할 예정입니다. ^[2].

중국과 미국의 일부 주에서도 2035년까지 경중형 디젤 및 가솔린 차량의 신차 판매를 금지하는 목표를 세웠습니다. 전기차 부품 제조에 초점을 맞추면서 제조업체의 접근 방식에도 변화가 필요해졌습니다. 금형 제작 및 사출 성형.

전기차 부품 제조가 기존 차량과 다른 점

신에너지 차량은 일반적으로 기존 차량에 비해 움직이는 부품이 적습니다. 또한 NEV에 사용되는 플라스틱 부품은 일반적으로 더 높은 정밀도와 성능 요구 사항을 갖습니다. 전기차의 무게를 낮게 유지하고 배터리 효율을 개선하기 위해 강도 대비 무게 비율이 높은 플라스틱이 선호됩니다.

이를 위해 복합재, 엔지니어링 플라스틱, 소비 후 재활용 수지(PCR) 등 다양한 플라스틱이 도입되는 경우가 많습니다. 2025년부터 2030년까지 PCR 자동차 시장의 예상 연평균 성장률은 11.1%입니다. ^[3]. PCR은 버진 플라스틱을 대체할 수 있는 비용 효율적인 대안으로 그 인기가 높아지고 있습니다.

소비 후 재생 수지의 사출 성형 과정에서 전기차 부품 제조를 위해 유속, 온도, 압력 등 주요 매개변수를 최적화해야 합니다. 오염물질을 관리하고 휘발성 화합물을 제거하기 위해 탈기 시스템 및 필터와 같은 특수 장비를 활용해 금형을 개조할 수 있습니다. 또는 PCR의 무결성을 유지하기 위해 저압 성형 시스템을 사용할 수도 있습니다.

PCR(재활용 플라스틱)로 전기차 부품을 제조하면 신규 플라스틱 대비 최대 80%의 에너지를 절감하고 온실가스 배출량을 줄일 수 있습니다. PCR 사용은 탄소 발자국 감소와 환경 지속가능성이라는 큰 그림과 부합하므로, 친환경 등급을 높이고자 하는 자동차 제조사들은 이 소재로 제작된 부품을 선호할 가능성이 높습니다.

따라서 PCR을 사용하여 전기차 부품을 제조하는 데 따르는 특수성을 이해하는 금형 제작사와 협력하여 이 소재를 효과적으로 처리할 수 있는 수정된 금형을 제작하는 것이 중요합니다. 아래는 전기차 부품 사출 성형 공정이 기존 차량과 다른 주요 차이점들입니다.

부품 통합으로 인한 설계 복잡성

논란의 여지가 있지만, NEV와 기존 차량의 주요 차이점은 동력이 생성되고 바퀴로 전달되는 방식이다. 아래 표는 ICE와 EV의 핵심 부품 제작 과정에서 사출 성형이 어떻게 다른지 보여준다.

예를 들어 전기차 배터리 케이스는 일반적으로 고강도-경량 비율을 중점으로 한 첨단 복합재로 제작되어 구조적 지지, 열 관리 지원 및 화재 안전성을 제공합니다. 전기차 배터리 케이스는 기능에 영향을 주지 않으면서 충족해야 하는 복잡한 설계를 지니고 있습니다. 이 부품과 여러 다른 부품들은 복잡한 슬라이더, 냉각 채널, 그리고 경우에 따라 다중 사출 성형 기능을 갖춘 정교한 금형 설계가 필요합니다.

정밀도와 공차에 대한 강조 강화

전통적인 자동차 부품 생산 시 핵심 요구사항은 일반적으로 외관(광택 있는 표면과 부드러운 촉감 구현)과 내후성을 유지하면서 생산 비용을 낮추는 데 있습니다.

반면에 전기차 부품을 생산할 때는 특히 배터리 시스템 및 전자 부품과 관련된 민감한 부품의 경우 더 높은 정밀도와 더 엄격한 허용 오차를 달성하는 데 중점을 둡니다. 전기차에서는 기존 차량에 비해 소음, 진동 및 가혹함(NVH) 문제가 더 두드러지기 때문에 몰딩된 전기차 부품은 꼭 맞는 핏을 구현해야 합니다. ^[4]. 또한 정밀도가 높을수록 전자 부품의 신뢰성과 안전성이 보장됩니다. 전기차 부품을 제조할 때 엄격한 허용 오차에 대한 설계 고려 사항에는 다음이 포함됩니다:

• 균일한 벽 두께 유지: 이는 다음을 방지하는 데 도움이 됩니다. 워핑 고르지 않은 냉각으로 인한 결함.
• 드래프트 각도로 금형에서 배출을 개선합니다: 배출 시 스트레스를 줄이기 위해 추가되었습니다.
• 리브 또는 거싯으로 강도 향상: 재료 사용량을 늘리지 않고도 수축을 최소화하고 EV 부품의 강도를 향상시킵니다.

진화하는 전기차 부품 제조를 위한 신속한 설계 반복

기존 차량은 진화의 정점에 도달했습니다. 기존 부품에 대한 획기적인 개선은 거의 이루어지지 않습니다. 그러나 신에너지차(NEV) 시장은 여전히 급속히 진화하고 있습니다. 전기차 보급의 가장 큰 과제 중 하나는 주행 거리 불안입니다. 이 문제를 해결하기 위해 제조사들은 다양한 소재를 활용해 전기차를 경량화하거나 공기역학을 개선하는 등 지속적인 설계 개선을 진행하고 있으며, 충전 속도를 높이기 위한 노력도 병행하고 있습니다.

따라서 전기차 금형 제조에는 신속한 금형 제작 및 시제품 제작 방법이 자주 포함되며, 이는 대부분의 기존 차량 부품 생산을 특징짓는 긴 개발 주기에 비해 신제품을 시장에 더 빠르게 출시하는 데 도움이 됩니다.

전기차(EV)와 내연기관차(ICE)의 사출 성형 공정 비교

내연기관(ICE) 부품과 전기차(EV) 부품 제조의 목적 차이 외에도 성형 공정 역시 다릅니다. 예를 들어, 전기차 부품의 성형 공정을 더욱 지속 가능하게 만들기 위해 사출 성형 공정에서는 에너지 소비를 줄이도록 최적화된 장비를 활용하는데, 이는 친환경 목표와 밀접하게 부합합니다. 전기차 부품 생산을 위한 사출 성형 공정의 다른 주목할 만한 차이점으로는 다음과 같습니다:

1. 재료 가공을 위한 특수 기계의 사용

전기차 부품은 복합재 또는 고성능 열가소성 플라스틱을 사용하여 제조됩니다. 내화학성, 내열성, 높은 강도 대비 무게 비율과 같은 특성들은 일반적으로 이러한 재료 선택에 유리합니다. 이러한 특성들은 열 발생과 화학 물질 누출이 불가피할 수 있는 배터리 관련 부품에 사용될 때 재료의 내구성을 보장합니다. 따라서 이러한 재료로 전기차 부품을 제조하는 금형은 다음과 같은 특성을 가져야 합니다:

• 고성능의 녹는점 PEEK와 같은 고분자 최대 343까지 될 수 있다^oC ^[5]. 금형은 이 온도에서 변형 없이 작동할 수 있어야 합니다. 일반적으로 균일한 온도 제어를 위해 정교한 가열 및 냉각 시스템이 통합되어 일관되지 않은 경화 및 뒤틀림을 방지합니다.
• 고성능 응용 분야용 전기차 부품 제작 금형은 내연기관 부품용 표준 금형에 사용되는 저렴한 알루미늄 대신 고등급 강철(예: H13 또는 P20)과 같은 내구성이 뛰어난 소재로 제작되어야 합니다.
• 전기차에서 부품 통합으로 인해 발생하는 복잡한 설계는 재료 흐름을 적절히 관리하고 다음과 같은 흔한 결함을 방지하기 위해 러너, 게이트 및 배기 시스템의 세심한 설계가 종종 필요합니다. 흐름 표시 그리고 공허.
• 탄소 섬유나 유리 섬유와 같은 섬유 강화 재료를 사용하여 전기차 부품을 제조하는 금형 재료는 재료의 마모성 특성을 견딜 수 있도록 높은 내마모성을 가져야 합니다.
• 전기차 부품 생산용 성형기는 일반적으로 더 전문화되어 있으며, 주입 속도, 용융 온도 및 압입 압력에 대한 우수한 제어력을 제공하는 첨단 유압 시스템을 사용하여 반복성과 일관된 부품 품질을 보장합니다.

2. 오버몰딩의 확대 적용

전기차의 전자장치에 대한 높은 집중도는 다음과 같은 기술의 더 많은 활용을 의미합니다: 오버몰딩 적절한 밀봉과 원하는 기능을 달성하기 위해, 예를 들어 환경 밀봉, 향상된 내구성, 전기 절연, 진동 감쇠, 그리고 조용한 전기차 주행 경험을 위한 소음 감쇠 등이 있습니다. 오버몰딩이 필요한 전기차 부품으로는 다음과 같은 것들이 있습니다:

• 커넥터 및 충전 포트를 통해 민감한 구성 요소를 먼지, 물 및 기타 환경적 요인으로부터 보호하는 방수 밀봉을 구현합니다.
• 오버몰딩 처리된 인클로저는 배터리 구성 요소를 기계적 스트레스와 극한 온도로부터 보호합니다.
• 전자 제어 장치(ECU)는 일반적으로 오버몰딩 기술을 통해 플라스틱으로 완전히 밀봉되어 있어 더 가볍고 매우 견고합니다.
• 이 몰딩 기술은 다음에도 사용됩니다. 전기차 내부 부품 제조 를 사용하여 세련된 미학을 구현하고 스티어링 휠과 같은 편안함을 개선합니다.

사출 성형은 기존 내연기관 차량과 전기차 부품 제작에 모두 사용되지만, 전기차 부품에 대한 적용 범위는 더 넓으며 중량 경감과 효율성에 중점을 둔 핵심 부품들을 포함합니다. 전기차 부품 생산을 위한 금형 제작사나 협력사를 선정할 때는 최상의 결과를 위해 해당 제조사가 이러한 차이점을 이해하고 있는지 반드시 확인해야 합니다.

참조

[1] 메르세데스-벤츠 그룹 AG. (발행일 미상). 1885–1886: 자동차의 발명. 메르세데스-벤츠 그룹. 2025년 12월 8일, 다음에서 확인함: https://group.mercedes-benz.com/company/tradition/company-history/1885-1886.html

[2] 국제청정교통협의회. (2020년 5월 11일). 길의 끝? 내연기관 차량 단계적 폐지 발표 개요. 국제 청정 교통 협의회. https://theicct.org/wp-content/uploads/2021/06/Combustion-engine-phase-out-briefing-may11.2020.pdf

[3] Grand View Research. (발행일 미상). 자동차 시장에서의 소비 후 재생 플라스틱 보고서. 2024년 4월, 다음에서 확인함: https://www.grandviewresearch.com/industry-analysis/post-consumer-recycled-plastics-automotive-market-report

[4] ANSYS. (발행일 미상). 자동차 NVH란 무엇인가? ANSYS. 2025년 4월 27일, 다음에서 확인함: https://www.ansys.com/blog/what-is-automotive-nvh

[5] SpecialChem. (2025년 11월 7일). 폴리에테르 에테르 케톤(PEEK 플라스틱): 특성, 가공 및 응용 분야. SpecialChem. https://www.specialchem.com/plastics/guide/polyetheretherketone-peek-thermoplastic