전기차 시대에서도 핫한 핫스탬핑(Hot Stamping) 기술

세계는 핫스탬핑 시장을 선점하기 위한 특허경쟁이 뜨겁다.

그 이유는 핫스탬핑 기술을 사용하여 차체를 가볍게하는 것만이 전기차의 주행거리를 향상시키는 가장 현실적인 대안으로 주목받고 있기 때문이다.

▶배경

전기차의 배터리 용량을 늘리는 것에 한계가 있는 현재의 전기차 시장은 전기차의 1회 충전 당 주행거리를 향상시키기 위한 기술 경쟁이 날로 치열해지고 있다.

특히 무거운 배터리를 탑재한 전기차에서는 차체를 가볍게 하는 핫스탬핑 기술에 대한 요구가 더욱 커지고 있고, 이러한 핫스탬핑 시장의 주도권을 잡기 위해 관련 기업 간의 특허경쟁이 뜨거워지고 있다.

 

그렇다면 핫스탬핑 기술이란 무엇일까요? 이제 궁금했던 핫스탬핑 기술에 대해 알아보겠습니다.

728x90

▶핫스탬핑(Hot Stamping) 이란?

[출처: 현대 로템 홈페이지]

핫스탬핑 기술이란 금속소재를 900~950도 고온 가열하여 프레스 성형을 한 후, 금형 내에서 급랭시켜 가벼우면서도 강한 강판을 제조하는 공법이다. 즉 철판을 고온에서 스탬핑 성형하는 공법을 말하며 망간보론강 소재를 사용할 경우 기존 두께와 동일하지만 강도는 1,500Mpa인 초고강도 부품을 만들 수 있다.

<핫스탬핑 공정 흐름도> [출처: 특허청 보도자료 中 ]

 

이 기술을 이용하면 강판 두께는 유지하면서도 강도는 2~3배로 높이고 중량은 경량화할 수 있으며 경량화에 따라 에너지 효율 즉, 전기차는 주행 거리를 늘리고 기존의 차량은 배기가스를 줄이는 효과를가지게 된다.또한 연비향상과 더불어 높아진 강도로 인해 차체의 안정성까지 확보할 수 있다.

▶현재 세계는...

특허청에 따르면 핫스탬핑 관련 지식재산 5대 강국(IP5)의 특허출원이 2010년부터 급격히 증가하기 시작하여 연평균 20%가까이 늘어났고,  2017년에는 특허등록 건이 평균 396건으로 사상 최고치를 경신했다.

<IP5  전체   출원 >  [출처: 특허청]

특히 중국의 출원비중이 1,819건(34.6%)으로 가장 많고, 유렵 1,470건(28.0%), 일본 915건(17.4%), 한국 464건 (8.8%), 미국 397건 (7.6%) 순으로 나타났으며 소재에 대한 출원이 3,163건(62.1%)로 가장 많았다.

< 국가별   등록결정률   추이 >[출처: 특허청]

유럽, 일본의 경우 특허권 행사를 위해 해외에 출원하는 비율이 높고 각종 침해 사건에 관련된 특허권을 다수 보유하고 있어, 핫스탬핑 기술에서 선두그룹을 형성하고 있다. 

<발행국별 점유율> [출처: 특허청]

중국의 경우, 대부분(73.2%)은 자국에 출원한 것이고, 자국 출원의 등록률이 다른 IP5에 비해 낮은 점을 볼 때, 중국의 핫스탬핑 기술수준은 아직 높지 않은 것으로 보인다.

 

미국의 경우 바이든 미국 대통령은 미국 부양책에 크게 예산을 편성하였으며 특히  친환경 정책에 많은 예산을 지속적으로 투입할 것으로 예상되는 전기차의 판매가 늘어남에 따라 많은 투자 및 개발이 일어날 것으로 보인다.

 

우리나라는 장비 및장비 및 차체부품 생산기술에서 강점이 있으나 소재 관련 출원비중은 56.4%로 유럽(69.1%), 일본(66.7%)에 비해 낮고, 주요 외국 기업이 우리나라 기업을 견제하기 위해 한국 출원비중을 늘리고 있어, 핫스탬핑용 신소재 개발을 통한 대비가 필요한 시점이다 

▶단점은?

이런 핫스탬핑 기술에도 몇 가지단점을 가지고 있다.

 

핫스탬핑 시 가열한 강판을 프레스 성형과 동시에 금형 내에서 일정 온도 이하가 될 때까지 냉각 유지할 필요가 있기 때문에 성형 공정의 사이클 타임이 기존 냉간 프레스 공법(Cold Stamping)보다 대폭으로 길어지게 된다.

이는 프레스 공정의 생산성을 낮출 수 있어, 대량생산을 실시하는 스탬핑 공정의 특성상 단점이 될 수 있다. 

 

또한 기존 프레스 공법과는 달리 핫스탬핑 시 열 부하에 의해 연화가 발생하기 때문에 핫스탬핑용 금형에는 내마모성과 고경도뿐만아니라 고연화에 대한 저항성이 요구되며 이러한 특성은 금형 제작 시 비용 증가를 발생시키고, 이는 핫스탬핑 부품 및 차량 전체의 가격을 증가시키기 때문에 핫스탬핑의 단점이 된다.

 

즉 생산성이 낮고금형제작비용 등 기타 산출비용이높기 때문에제품 가격 상승한다는 것이 핫스탬핑 공정의 단점이다.

 

 

우리나라는 테슬라에 핫스탬핑 부품을 공급하는 것으로 알려진 '명신산업' 외 에도 현대하이스코, 삼영핫스탬핑, 신영, 일지테크 등에서 핫스탬핑 업체로 알려져있다.