자동차재제조부품의품질확보를통한발전방안 정도현자동차부품연구원 Development Strategy Through Securing Quality of the Remanufacturing Part of Automotives Jung Do Hyun Korea Automotive technology Institute Abstract: 재제조산업은환경이중요하게대두되고자원이고갈되어가는시점에서중요한이슈가되고특히자동차에대한재활용기술은이미중요한몫을차지하게되었다. 폐차되거나정비를위하여탈거된부품들과사용후부품들을어떻게효율적으로재제조하여다시사용할수있는가는자동차의유해물질사용제한, 재활용용이성제고, 재활용정보제공등을주요내용으로하는 전기 전자제품및자동차의자원순환에관한법률 을 2007 년 4 월제정하여시행하고있을만큼중요한이슈로대두된것이다. 본연구에서는앞으로재제조대상부품은확대되고전자화로인하여변화될것이나재제조에대한이해를넓히기위해서현재시점에서의재제조의대상과그효과를소개하였으며, 재제조품이소비자로부터신뢰를얻을수있는있는품질확보방법을논하였다. Keywords: Remanufacturing, Sustainability 1. 서론 1) 환경이중요하게대두되고자원이고갈되어가는시점에서자원의재활용은아주중요한이슈가되고특히현대문명의견인차역할을한자동차에대한재활용기술은아주중요한몫을차지하게되었다. 폐차되거나정비를위하여탈거된부품들과사용후부품들을어떻게효율적으로재제조하여다시사용할수있는가는아주중요한문제로대두되고있다. 1992년선진국정상들이모인유엔환경개발회의에서는환경보호와경제성장을동시에추구하기위한리우선언이채택되어선진국을중심으로지구환경을보호하기위한다양한연구가진행되어왔다. 일례로유럽연합 (EU) 에서는폐자동차처리지침 (Directive on ELV) 이시행되어 2006년 1 월부터생산자가자사의폐자동차에대하여중량 저자 (E-mail: dhjeong@katech.re.kr) 기준으로연간최소 80% 의재사용 (reuse) 및재활용 (recycling) 율을포함하여최소 85% 의재자원화 (recovery) 율을달성토록하고있으며, 2015년 1월부터는이기준이각각 85% 와 95% 로강화될예정이다. 또한, EU의폐자동차처리지침에서는폐기물의재활용촉진을위하여유해물질의사용을제한하여수은, 납, 카드뮴, 6가크롬과같은 4대중금속의경우 2003년 7월부터출시되는자동차에사용을금지하였다. 따라서 2010년도기준으로 427만대의자동차를생산하고그중 277만대를해외에수출하여수출비중이 65% 를차지하고있는우리나라자동차산업의경영환경을고려할때선진국의이러한자동차관련환경규제에능동적으로대처할필요성이대두되었다. 우리나라에서도자동차의유해물질사용제한, 재활용용이성제고, 재활용정보제공등을주요내용으로하는 전기 전자제품및자동차의자원순환에관한법률 을 2007년 4월제정하여시행하고있다. 이연구에서 KIC News, Volume 16, No. 1, 2013 53
Figure 1. 저탄소녹색성장패러다임 ( 자료 : 한국생산기술연구원 ). Figure 2. 재제조및재이용, 재활용에대한이해도 ( ). 는자동차부품의여러가지재활용방법중에서재제조 (remanufacturing) 에대하여논하였으며, 재제조품이소비자로부터신뢰를얻을수있는있는방법은합리적인가격과품질을확보한부품의제조가될것이다. 품질을확보하기위해서는재제조산업의특성을이해하고, 품질확보를위한어떠한노력이필요한지를검토할필요가있다. 재제조된부품을평가하는기술은기술적측면에서안전과사용신뢰성측면에서타당하게검토되어야할뿐만아니라경제적측면에서도검토되어야할선결과제가된다. 그러므로소비자의신뢰를얻을수있는품질확보방안을검토하고추진하는것은산업발전을위하여중요한일이며기술적특성을잘이해하여재제조활동을한다면경제적이득과환경적효과를모두얻을수있을것이다. 2. 재제조의정의재제조란고장, 폐기또는교환된물건을회수하여신제품과동등한성능을그대로유지하게분해-세척-검사-수리 조정-조립의과정으로재상품화하는것이다. 재제조는에너지-재료저감측면에서자원을저감할수있는가장효율적이며효과적인방법이다. 이와유사한개념으로재활용 (recycling), 재사용 (reuse) 등이있으며, 이러한개념들은모두못쓰게된제품을그대로매립, 소각등의방법으로완전히폐기하지않고이를다시이용한다는점에서재제조와유사하나재제조와비교하여볼때재활용과재사용은가치가새로창출되는과정이크게상이하다고할수있다. 54 공업화학전망, 제 16 권제 1 호, 2013
자동차재제조부품의품질확보를통한발전방안 Table 1. Comparison of reuse, remanufacture and recycle 항목재활용재제조재사용 자원절약 에너지절감 품질측면 ( 주기 ) : 나쁨, : 보통, : 양호, : 우수 재활용은 (material recycling) 폐제품 / 부품을수 거하여원재료의잔존가치를활용하기위해분해, 파쇄하여녹이는등물리적가공을거친후다른제품의원료로사용하는과정이며, 자동차의경우압축 파쇄되어철강소재로서재활용되고있다. 따라서재활용은매립되는폐기물량감소및지구의원자재수명증가라는환경측면에서이익이크게강조된다. 재사용은폐제품이원래의제품또는다른제품의원재료로써재처리되는것을말하며, 자동차의경우차체는압축 파쇄되어철강소재로써재활용되고있다. 따라서재활용은매립되는폐기물량감소및지구의원자재수명증가라는환경측면에서의이익이크게강조된다. 재사용은폐제품이원래의목적대로다시사용되는것을말하며, 자동차의경우사용후부품의재사용을위하여세척또는수리와같은최소한의작업을수행한후다시같은목적으로사용되고있으며, 재생이라고도불리고있다. 3. 재제조의효과재제조는부품의재사용을가능하게하여에너지와자원사용량의저감, 폐기물발생량의감소, 대기및수질오염저감, 소비자를위한제품가격혜택등경제적, 환경적효과를동시에달성할수있는자원순환형핵심산업이다. 재제조 중고부품을사용시이산화탄소감소량은평균 18.3 kg이며, 신품생산대비에너지소모량을 86% 절감이가능하다. 또한신규고용창출효과와수출산업으로발전가능성도기대할수있으며, 신제품생산업체의보수용시장 (after service market) 을활성화하는효과를얻을수있는데, 이는특히자동차의경우일정부분재제조제품으로대체할수있게되어제조사의부품공급의무부담이완화되는효과를가져올수있다. 최근대량생산과소비로인해폐기물발생량이증가하고있는데, 이러한폐기물은소각또는매립방식에의하여처리되므로대기, 수질및토양오염의주요원인이되고있다. 재제조를하게되면폐기물발생량을줄임으로써환경오염유발을사전에저감또는차단할수있다는점에서큰의미를갖는다. 또한, 재제조를통한에너지저감은결국환경을개선하는효과도가져온다. 에너지원가운데석탄, 석유등화석연료는연소과정에서아황산가스, 질소산화물, 먼지, 휘발성유기화합물등대기오염물질과이산화탄소와같은지구온난화물질이다량으로발생한다. 따라서에너지사용감소는그만큼대기환경개선에기여하게된다. Table 2. 재제조와재이용의차이점 구분 외관세척분해내부세척검사수리조정재조립도장비고 개 념 재제조 고품에대한외관세척부터분해, 검사, 수리, 조립, 도장까지의일련의재제조과정을수행하는제품 재이용 ( 재생 ) X X X X X 고품에대한외관세척수행후도장후판매하는제품 KIC News, Volume 16, No. 1, 2013 55
Table 3. 자동차부품재제조시 CO 2 저감량 바디부품 (kg) 샤시부품 (kg) 엔진부품 (kg) 부품명 CO 2 저감량 부품명 CO 2 저감량 부품명 CO 2 저감량 전조등 10.5 앞바퀴브레이크 34.6 연료인젝터 8.2 후미등 10.5 뒷바퀴브레이크 24.3 기화기 8.2 앞유리 48.7 자동변속기 179 디젤분사펌프 21.9 뒷유리 27.7 수동변속기 89.7 스톨틀챔버 8.2 앞범퍼 19.9 드라이브샤프트 13.6 실린더헤드 28.3 뒷범퍼 24.1 파워스티어링 48.1 과금기 21.9 앞문 96.5 파워스티어링펌프 18.1 라디에이터 58.8 뒷문 69.5 디퍼텐셜기어 34.4 에어컴프레셔 24.7 본닛 33.9 서스펜션 ( 리어 ) 47.6 엔진 261 프런트웬더 5.5 알루미늄휠 7.4 스타터모터 14 미러 4.5 알터네이터 20.3 트렁크커버 37.8 머플러 54 Total 389.1 Total 496.8 Total 529.5 자료 : 와세다대학, 일본자동차리싸이클부품판매단체공동연구결과 에너지소비감소는또한수력과원자력발전량을감소케함으로써생태계파괴와핵폐기물문제의완화를가능하게한다. 이러한재제조를통한환경개선효과는이를사회적편익으로간주할수있으므로금액으로환산할수있다. 재제조의또다른효과는폐기물이단순히물질재활용될경우저급의소재생산에그칠수있지만, 재제조를통해재생산된제품은부가가치를높여상품화할수있다는점에서그의의가크다. 재제조품의사용은신제품과성능은유사하나 30 60% 수준의가격으로소비자의경제적부담을덜어주며, 신제품과중고품외에재제조품이추가됨으로써소비자의선택폭이넓어지는효과가있다. 또한차량단종후부품공급의무기간이 8년이나폐차까지운행기간이평균 13.6년으로노후된차량의부품공급에기여하는효과가있다. 4. 재제조주요품목별기술현재국내에서는교류발전기와등속조인트, 시동전동기가가장많이재제조되고있는품목이며, 2007년부터재제조제품에대한품질인증제도가 Figure 3. 재제조주요품목. 시행되어위품목을대상으로재제조프로세스정립과품질인증을위한평가시스템구축이진행되고있다. 자동차용재제조대상부품은메이커별, 차량별, 연식별로수백가지에이르고있으나, 대표적으로재제조가행해지고있는품목은 30 40 여가지이다. 2000년이후자동차의전자화에따라향후재제조품목및기술은전자화부품에집중될것으로여겨진다. 56 공업화학전망, 제 16 권제 1 호, 2013
자동차재제조부품의품질확보를통한발전방안 Table 4. 재제조품목 주요품목상용타이어사이드미러배기촉매팬클러치공기유량센서스로틀바디 ABS 모듈 LPG 믹스리시버드라이어 ECU TCU 승용, 실린더헤드 2차전지본네트승용디젤상용엔진 필요성 / 중요성 - 재제조업체대부분이영세하여체계적인품질관리없이불량재제조타이어를생산 공급하고있어재제조기술개발및품질인증을통한관리필요 - 전량폐기되는부품을저비용으로재제조에사용할수있는품목으로재제조시장활성화가능 - 재제조기술개발및품질인증을통해배기촉매에함유된희귀금속의사용량절감 - 전량폐기되는부품을저비용으로재제조에사용할수있는품목으로재제조시장활성화가능 - 엔진실린더내에넣는흡입공기의유량을계측하는센서 - 재제조기술개발및품질인증을통한저비용대체품목확대로재제조사업의활성화 - 현재재생수준의기술수준이며, 신품교체에따른고가의비용이발생과재제조기술이필요한품목임 - LPG 연료와공기를혼합하여공급하는장치 - 자동차공조장치부품으로에어컨냉매의저장, 기포분리, 수분흡수, 냉매관찰기능을제공하는장치 - ECU (Electronic Control Unit) 은자동차의엔진, ABS 등의전장부품의상태를컴퓨터로제어하는전자제어장치 - 전량폐기되는부품으로신품교체에따른고가의비용이발생하고있어재제조기술및품질인증필요 - TCU (Transmission Control Unit) 는자동변속기의변속상태를제어하는전자제어장치 - 전량폐기되는부품으로신품교체에따른고가의비용이발생하고있어재제조기술및품질인증필요 - 전량폐기되는부품을저비용으로재제조에사용할수있는품목으로재제조시장활성화가능 - 세계적으로수요가증가하고있고, 국내에서높은수준의재제조기술을확보하고있어, 2 차전지재제조기술및산업확대필요 - 중고품으로사용되고있고, 신품교체시고가의비용이발생하고있어재제조기술및품질인증필요 - 재제조기술개발이필요한품목이며, 일부부품 ( 실린더헤드, 피스톤, 핀등 ) 에대한교체수리를통한재제조시새로운엔진생산에소요되는비용및에너지절감가능 - 재제조기술개발이필요한품목이며, 일부부품 ( 실린더헤드, 피스톤, 핀등 ) 에대한교체수리를통한재제조시새로운엔진생산에소요되는비용및에너지절감이큰품목 5. 재제조품질확보방안재제조품활성화의가장큰어려움은재제조품에대한소비자의인식문제이다. 재제조품에대해모르는상황에서소비자들은재제조품을일반중고품이나재생품과동일한상품으로여긴다. 따라서이러한소비자의인식을개선시키기위해서는많은홍보가필요하고, 가장중요한것은제품에대한품질이확보되어야만재제조품의활성화가이뤄질것이다. 재제조품품질확보방안으로첫째, 소비자의안 전을위한재제조품의신뢰성증대기술개발이필요하다. 재제조품제조시보수 조정을위하여양질의단품이원활히공급되어야하고제품의성능검사를위한시험평가기술이개발되어야한다. 재제조품은이미설계검증을거쳐사용, 운행되던물품이기때문에조립공정에대한평가만행해지면평가기준을통과했다고고려할수있다. 이에따라재제조업체공정개선및기술개발을위한전문가위주의기술지원이필요하며, 향후 2016년까지 27개추가품질인증대상품목에대해품질인증기준을마련하고, 재제조업계의종합적인지원을 KIC News, Volume 16, No. 1, 2013 57
Table 5. 재제조품목 주요품목상용실린더헤드상용액슬상용자동변속기상용교류발전기상용시동전동기 AGM 축전지승용가솔린엔진승용자동변속기도어트렁크토크컨버터승용액슬파워스티어링펌프헤드램프납산축전지 필요성 / 중요성 - 흡 배기밸브의가공기술, 실린더헤드평행도등재제조공정기술개발이필요하며, 신품대비에너지절감효과가큰품목 - 차동기어밸런스기술, 샤프트가공기술이필요하며, 신품대비에너지절감효과가큰품목 - 소비자수요가많은부품으로신품교체에따른고가의비용이발생하고, 저비용으로재제조에서사용할수있는품목으로재제조시장활성화가능및재제조공정기술이요구되는품목 - 소비자수요가많은부품으로신품교체에따른고가의비용이발생하고, 충전회로성능복원, 코일절연공정, 슬립링가공기술이필요하며재제조시장에서활성화품목 - 소비자수요가많은부품으로신품교체에따른고가의비용이발생하고, 마그넥트스위치, 코일절연, 아마추어의가공기술이필요하며재제조시장에서활성화품목 - 유리섬유매트에전해액을흡수시켜전해액의유동을방지한배터리. 단가는비교적고가이나충방전효율이다른우수하며, 재제조수명이우수한품목 - 일부부품 ( 실린더헤드, 실린더등 ) 에대한교체수리를통한재제조시새로운엔진생산에소요되는비용및에너지절감가능 - 소비자수요가많은부품으로신품교체에따른고가의비용이발생하고, 저비용으로재제조에사용할수있는품목으로재제조시장활성화가능 - 차량사고시수리가많이발생되고, 저비용으로재제조에사용할수있는품목으로재제조시장활성화가능 - 차량사고시수리가많이발생되고, 저비용으로재제조에사용할수있는품목으로재제조시장활성화가능 - 소비자수요가많은부품으로신품교체에따른고가의비용이발생하고, 저비용으로재제조에사용할수있는부품 - 전량폐기되는부품으로신품교체에따른고가의비용이발생하고있어재제조기술및품질인증필요 - 전량폐기되는부품을저비용으로재제조에사용할수있는품목으로재제조시장활성화가능 - CO 2 의절감효과 : 5,340톤 - 차량사고시수리가많이발생되고, 저비용으로재제조에사용할수있는품목으로재제조시장활성화가능 - 축전지내부에납, 황산및그화합물등인체에유해한성분을다량포함하고있기때문에재제조기술개발필요 위한재제조전문기술지원센터구축이필요하다. 우리나라재제조업체는현재대부분사업규모가영세한가내수공업수준으로기술력이부족하여재제조품품질요건을만족시키지못하고있다. 이러한재제조업체의제도권진입을통해경쟁력있는독립재제조업체로의육성이필요하다. 무분별하게난립해있는재제조업체의제도권진입을위해서는단기, 중기, 장기적인단계적전략이필요 하고, 재제조업체에대한지속적인기술과시험지원및재제조전문인력양성추진이동반되어야한다. 또한업계의실정을고려한현장기술지도및교육이강화되어야하고, 미래를고려하여품질기준이합리적으로설정되어야한다. 재제조제품의경우보증기간 (2년 4만 km) 에맞는합리적인내구시험기준이만들어져야재제조업체도이를만족시키기위해노력을기울일것이다. 58 공업화학전망, 제 16 권제 1 호, 2013
자동차재제조부품의품질확보를통한발전방안 Table 6. 재제조주요기술 단계재제조기술품질향상기술 수집 / 분류분해세척검사보수 / 조정재조립기반조성 코어이력관리기술 코어분류기술 무손상, 비파괴 자동분해기술 오염물질친환경제거기술 친환경세척제개발기술 - 바이오유제개발 친환경세척기술개발 - 일괄세척기술 / 고온 고압세척기술 전자화부품의고장진단및분석기술 비파괴검사기술개발 - X-ray / 초음파 / 자분탐상 성능복원기술 ( 신품대비 95%) 코어재활용확대기술 공용화부품개발 - 공용화브라켓류개발 / 대체품개발 조립공차를고려한공정기술 소비자보호를위한기술향상및인증지원용기반조성 - 엔진 / 자동변속기 / 인젝터 / 인젝션펌프등 전자화부품에대한제조사제어 Program upgrade 기술 코어유통시스템 형상인식을통한코어분류시스템 분해전용지그개발 단품류의초음파세척기술 급냉세척기술 고장분석및고장진단기술 ( 교류발전기, 시동전동기, 등속조인트, 에어컨컴프레서등 ) 성능향상기술 기존제품에대한기반조성 ( 교류발전기, 시동전동기, 등속조인트, 에어컨컴프레서등 ) Table 7. 해외재제조기술개발현황 품목업체명국가명핵심부품기술 엔진 Jasper 미국 엔진블록크랙복원기술크랭크샤프트친환경세척기술 ECU Mapping 기술배기가스저감기술 자동변속기 ZF 솔레노이드밸브성능평가기술내구력회복기술 TCU Mapping 기술 인젝터 Bosch 독일 3 세대커먼레일인젝터재제조기술밸브바디표면처리기술 등속조인트 GKN 케이지가공및볼베어링적용기술 교류발전기 Valeo 프랑스 재제조교류발전기출력향상기술재제조용친환경브러쉬개발 시동전동기 재제조시동전동기공용화기술 몇년전까지만해도폐기물로여겨졌던코어 ( 사 용후제품 : 이하코어로표기 ) 가자원으로인식됨 에따라전세계적으로코어품귀현상이벌어지고 있으며, 코어를확보하기위한노력들이행해지고 있다. 특히, 우리나라는중국이나아랍등지에중 고차량과코어판매로코어부족현상이심화되고 KIC News, Volume 16, No. 1, 2013 59
있어이에따른대책마련이시급하다. 그방법으로코어회수, 유통, 홍보등의재제조산업이성장할수있는생태계를구축하여야한다. 첫째, 코어의수거및유통관리투명화를위한통합된시스템구축이필요하다. 정비소에서재제조품으로교체시제품에대한정보나이력이불투명하기때문에소비자들이외면하는경우가발생한다. 또한교체된코어의수거가투명하게이루어지지않아해외등지로수출되는현상등이발생하기때문에재제조품수거를위한선순환구조로의변화가시급하다. 둘째, 폐차시코어의수급에서도투명화가요구된다. 셋째, 저가의저품질중국산신품이국내재제조시장에서불법유통되는것을방지하기위한관련법규및경쟁력확보방안이필요하다. 넷째, 재제조품에대한소비자의인식변화를위해공익광고및세미나등의홍보와자동차보험과의연계성을검토하고정비시신품과재제조품에대한고지를의무화하는제도등이필요하다. 6. 결론국내재제조산업은일부업체를제외하고재제조기술, 품질검사기술, 작업환경, 시스템등이재제조시장이활성화되어있는미국, 유럽등과비교하여매우열악한상황이다. 국내자동차생산량의 65% 가넘는양이해외로수출되고있는상황에서단일시장으로는세계에서두번째로큰 EU시장에서의선전을위해서라도 EU시장의표준에맞추어효과적인공략이가능하도록자동차제조업체에서먼저스스로소비자또는수리및정비업체에게제품에대한정보의접근을허가하고, 독점적인수직적계약형태를수평적으로변경하여세계시장에서경쟁력을갖춰야한다. 국내는 2007년부터재제조제품에대한품질인증제도가시행되고있으며, 재제조산업활성화를위해일부자동차부품 ( 교류발전기, 시동전동기, 등속조인트및에어컨컴프레셔 ) 을대상으로재제조프로세스정립과품질인증을위한평가시스템이구축되어있고, 향후더욱많은부품에대해이같은시스템 이구축될것이다. 자동차용재제조대상부품은제조사별, 차량별, 연식별로수백가지에이르고있으나, 대표적으로재제조가행하여지고있는품목은 30 40여가지이다. 현재판매되는재제조품의불량률은통상 5 10% 정도로추정되고있으며, 회수된코어 (Core) 의재사용여부판단기준은작업자의숙련된경험에의존하고있는실정이다. 국내의재제조산업이극복해야할점은산업자체의영세성이며재제조품에대한품질기준이부족한상태로이는수요가증가함에따라신뢰성이떨어지는재제조품이증가하고있다. 재제조업체가운데국제표준기구의규격을취득한업체는극소수에불과해정부가실정에맞는규격기준을준비하는있지만재제조업체다음은아직은미흡하다. 소비자의안전을위한재제조품의신뢰성을증대시킬수있는기술을개발하고, 제품의검사를위한시험평가기술을개발하여야한다. 또한부가가치와시장수요가높은핵심부품에대한재제조기술을연구하고국내재제조업계의실정, 미래를고려한합리적인품질기준을마련해야한다. 참고문헌 1. Seliger, G., Proceedings E-Ecological Engineering, Technische Universita Berlin, Universita der Kuste, Verlag uni-edition, Berlin 2003. 2. Steinhilper, R., Remanufacturing-The Ultimate Form of Recycling, Fraunhofer IRB Verlag, Stuttgart, 1998. 3. Herbert F. LUND, Recycling Handbook, 2003. 4. Rolf Steinhilper, Remanufacturing, 2005. 5. 정도현, Sustainable Idustrial Development 2012년가을호 Vol. 15 no. 3, 통권56호. 6. 정도현, 재제조교류발전기의신뢰성확보방안연구, 자동차공학회, 2008년 3월. 60 공업화학전망, 제 16 권제 1 호, 2013
자동차재제조부품의품질확보를통한발전방안 정도현 현자동차부품연구원소재부품연구센터장발레오전장시스템즈시험시작팀장삼성상용차기술연구소신뢰성그룹장기아자동차기술연구소 KIC News, Volume 16, No. 1, 2013 61