<소재·부품·장비 양산성능평가지원사업 우수 사례> ⑮㈜구보

무겁고 단순한 건설기계 장비,

신소재 공정 개발로 탈바꿈하다

▲ 경남 김해시에 위치한 ㈜구보 본사 전경 및 대형 성형장비

복합재료 및 엔지니어링 플라스틱 생산 전문기업 ㈜구보는 대형 성형장비를 기반으로 중장비, 농기계, 상용차 등에 필요한 각종 부품을 공급하고 있다. 지난 2014년 설립된 이래 단시간내에 수요기업으로 두산인프라코어, 볼보, 타타대우 등 국내외 내로라하는 상용차 기업을 확보할 정도로 기술력을 인정받고 있다.

㈜구보는 금속과 강도는 비슷하면서도 무게는 훨씬 가벼운 신소재인 고성능 엔지니어링 플라스틱을 활용해 중장비의 금속부품을 대체하고자 양산성능평가지원사업에 참여하게 됐다.

현재 건설 중장비 업계는 날로 강화되는 탄소배출 규제로 인한 경량화와 함께 중장비의 외관도 중요해지면서 이를 해결할 수 있는 소재와 공정 개발이 시급한 상황이다.

일례로 현재 건설 중장비에서 사용되고 있는 연료 탱크는 강철 소재를 프레스 및 용접해 만들어지는데 무게가 무겁고 부식이 발생하며 외부충격으로 용접 부위가 파손돼 연료가 새는 단점이 있었다. 이를 엔지니어링 플라스틱으로 대체하면 무게가 1/4 수준에 불과해 연비가 개선되고, 충격 흡수력이 우수하면서 용접 없이 일체형으로 성형할 수 있어 누유의 가능성이 매우 낮아지는 효과를 거둘 수 있다.

또한 도장 공정이 필요 없고 제품 개발시 금형 비용도 크게 줄일 수 있어 획기적인 생산 원가 절감이 가능하다. 여기에 소재 특성상 플라스틱 소재는 디자인이 한정적인 금속과 달리 다양한 디자인을 구현하기 쉽다는 장점이 있다.

이에 ㈜구보는 지난 2018년부터 엔지니어링 플라스틱 연료 탱크 개발에 주목하고 외국의 선진사례와 이와 관련된 자료 등을 수집하기 시작했으며, 일본, 미국, 유럽 등 선진 업체들을 직접 방문하는 등 노력을 통해 기초소재 및 성형 방법, 신뢰성 확보 방안 등을 차근차근 연구했다.

이를 통해 기술 개념, 단품 시험 및 신뢰성 평가까지 완료한 ㈜구보는 국내에서 처음으로 국내 굴착기 시장 점유율 2위인 수요기업과 함께 플라스틱 연료 탱크 개발 및 양산에 성공한 바 있다. 나아가 수요기업은 경쟁이 치열한 글로벌 중장비 시장에서 제품 경쟁력을 강화하기 위해 보다 많은 중장비 부품을 엔지니어링 플라스틱으로 대체하고자 했다.

엔지니어링 플라스틱 부품을 적용하기 위해 수요기업은 △플라스틱 소재가 갖고 있는 문제점 파악 △외부의 충격과 진동에 견딜 수 있는지 여부 △열에 의한 변형 여부 △장시간 사용으로 인한 내구성 문제 등에 대한 성능 검사를 요구했다. 이를 해결하기 위해선 다양한 방법으로 품질 검증이 필요하지만 품질 검증에 대한 기준 정립을 하는데 많은 어려움이 있었다.

이에 ㈜구보는 시제품 제작을 통해 제작 상에서 나타나는 문제점을 해결하고, 수요기업에서 요구하는 품질 검증에 필요한 여러 가지 시험을 실시하기 위해 양산성능평가지원사업을 추진하게 됐다.

엔지니어링 플라스틱 중장비 금속부품 대체, 연비 개선 등

양산성능평가지원, 다품종 소량 생산 및 他 적용 확대 가능

■굴착기 주요 부품 양산 본격화, 年 매출 30억 창출 기대

▲ 구보가 엔지니어링 플라스틱으로 제작한 굴착기의 Front Cover, Utility Box 및 Hood cover

㈜구보는 수요기업과 플라스틱 연료 탱크를 양산하기 위해 다품종 소량 생산에 적합한회전성형 공법을 적용한 바 있다. 이번 지원사업에서도 회전성형과 진공성형 공법 기반으로 건설 중장비인 굴착기의 Front Cover, Utility Box 및 Hood cover 등을 엔지니어링 플라스틱으로 대체하기 위한 기술개발을 추진했다.

엔지니어링 플라스틱은 기존 강철 보다 강성이 약하기 때문에 이를 보완하고자 ㈜구보는 내부에 요철 모양의 강성 보강용 플라스틱 플레이트(Plate)를 추가했다. 이러한 추가 설계와 이에 따른 디자인 확정은 수요기업과의 협의를 통해 진행됐고, 이후 금형 설계, 소재 준비, 생산, 조립 및 시험용 시제품 생산, 시험평가, 검토 등을 거쳐 개선안 도출과 적용이 반복됐다.

양산성능 검증시험에 필요한 내고온성, 내충격성, 열노화성 시험은 ㈜구보가 김해공장에서 보유하고 있는 대형 항온항습기를 통해 진행했다. 나머지 내연소성 및 내화학성 시험은 산업환경 연구센터(KATRI)에서, 인장 강도 시험은 한국화학융합시험원(KTR) 등 외부 공인시험기관에 의뢰해 진행해 객관적인 데이터를 확보했다.

이번 엔지니어링 플라스틱 부품 양산 성공은 건설 중장비 부품을 다품종 소량으로 생산할 수 있게 됐음을 의미하는 것으로, 경량화와 원가절감이 필요한 보다 많은 부품에 적용이 확대될 것으로 기대되고 있다.

수요기업은 대형 굴착기뿐만 아니라 중형 굴착기까지 확대 적용할 계획이다. ㈜구보는 Utility Box 및 Hood cover를 올해 하반기부터 양산할 예정이고, Front Cover는 2026년 1월부터 양산할 계획으로 연간 매출 30억원 이상을 달성할 것으로 기대하고 있다.

또한 휠로더(Wheel loader), 지게차(Fork lift), 특수장비 등에도 적용이 확대되면 그만큼 매출도 향상될 전망이다. 나아가 INTER MAT, BAUMA 등 글로벌 건설 중장비 전시회에 엔지니어링 플라스틱 부품이 장착된 장비가 전시되면 글로벌 고객도 추가 확보할 것으로 기대하고 있다.

㈜구보는 중소기업 입장에서 부품 개발에 필요한 시제품제작 비용 및 R&D 인력 유지 비용에 대한 부담이 컸었는데 이번 양산성능평가지원사업이 재정적으로 큰 도움이 됐다고 밝혔다.

㈜구보 관계자는 “건설기계 장비 산업의 탄소중립과 다품종 소량 생산에 대응할 수 있는 양산 공정과 소재를 지속 개발해 장비 경쟁력 강화와 생산공정 혁신에 기여하며 함께 성장할 수 있도록 노력하겠다”고 밝혔다.

▲ 굴착기의 엔지니어링 플라스틱 부품 적용 부위