JOINING
자동차 접합기술

자동차 접합 (Joining)
접합의 역할과 중요성
자동차는 수백 개의 강판 프레스 부품을 용접·접합하여 조립함으로써 완성됩니다. 이 과정에서 금속 부품을 견고하게 결합하는 용접 기술은 핵심적인 역할을 담당합니다. 자동차의 안전성과 내구성 등 주요 성능은 용접·접합의 품질에 크게 좌우되므로, 관련 기술의 지속적인 개발과 고도화가 필수적입니다.
차체 소재 환경과 요구
수많은 부품으로 구성된 자동차 차체는 접합 기술 없이는 하나의 구조로 완성될 수 없습니다. 단순한 결합을 넘어 이종소재 조합, 충돌 시 에너지 전달, 장기 내구성 확보 등 복합적인 요구를 동시에 충족해야 합니다. 특히 고강도 강판, 알루미늄, 복합재 등 다양한 소재가 함께 적용되는 현대 차체 구조에서는 접합 품질이 곧 조립 정밀도, 내구성, 충돌 안전성과 직결됩니다. 따라서 다양한 소재와 복잡한 구조를 안정적으로 결합할 수 있는 고도화된 접합 기술의 확보가 무엇보다 중요합니다.
자동차 접합 기술은 경량화와 다양한 소재 적용 추세에 따라 빠르게 진화하고 있으며, 이와 함께 해결해야 할 기술 과제들도 대두되고 있습니다.

자동차 소재는 철강재 중심에서 소재 다양화 구성 변화에 따라 용접·접합 기술이 적용됩니다. 기계적 체결 이종 재료 접합은 열 변형이 없으며, 공정 간소화 및 비용 최소화 가능합니다.
이종재료 차체 접합을 위해 소재 특성에 따라 기계식 접합, 용융 용접, 마찰 접합, 스크류 방식으로 분류되며, 자동차 무빙 → 외판재 → 구조재 순으로 이종 재료 차체에 접합 기술이 적용됩니다.

연비·환경 & 충돌·안전
규제 강화 대응을 위해 자동차 소재 다변화


Multi-material 이종 소재 접합을 위한 다양 소재 조합의 접합법 기술 개발 및 적용 확대


주요 자동차 용접·접합 공정








Application Engineering
| Grade |
Thickness (mm) |
Tip Diameter (mm) |
Electrode Force (KN) |
# of Pulse |
Weld Time (cycle) |
Weldable Current range (kA) |
Max. TSS (kN) |
Max. CTS (kN) |
|||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Min. | Max. | Range | |||||||||
1. 연구 개요 및 배경
•충돌강화 및 연비향상 위한 고강도 경량화 니즈 증대에 따른 초고장력강 적용 지속 확대
•핫스탬핑 및 초고강도강 Ceq 증가에 따른 용접부 접합 품질 및 강도 확보 필요
•높은 전기 저항 특성으로 인한 용접성 저하 및 품질 산포 열위
2. 2025 International Institute of Welding (국제용접협회 발표)
- Fracture Toughness Factors and Failure Mechanisms in Resistance Spot Welded 30MnB5 Hot-Stamping Steel with Microstructural Improvement Strategies
3. 핵심 기술 내용 및 기술적 효과
1) 핫스탬핑 & 초고강도강 용접 품질 확보 어려움
- 1.5G 이상 핫스탬핑 및 초고강도강 점용접부 강도 저하 → 용접부 취성 파단으로 인한 차체 충돌 성능 저하 우려

- 용접부 계면 분리 및 취성 파단으로 강도 저하 → 차체 충돌 시 용접점 탈락으로 충돌 성능 열위 (변형량 증가)
- 초고강도강 스패터 과다 발생으로 가용 용접범위 축소
- 가용 용접범위가 협소하여 스패터 완전 회피 불가, 용접 품질 관리 및 산포가 열위

2) 원인 분석
- 전기저항이 증가(과다 저항발열) → 용융 금속 폭발적 팽창 야기
- 초고강도 재질 확보 C, Mn 첨가량 증가 → 용접부 취성 야기
- 초고강도강 용접 과정 용융 후 급속 응고시 C, Mn 입계 편석 및 경화 심화
- 용접부 입계 C, Mn 편석대 따라 균열 시작/전파 용이


3) 용접 이슈 대응 전략 및 기술 개발 현황
- 용접부 인성 향상을 위한 C저감 성분 설계 최적화
- Low C,Mn 성분 설계 최적화를 통해 용접 취성 완화, 파단 강도 향상
- 핫스탬핑 부품의 용접부 충돌 성능 및 제품 경쟁력 확보


- 용접부 취성 완화 용접 전류 파형 개발
[템퍼링 후단 전류 도입 및 제어 통한 C, Mn 편석 분산 & 재결정 유도]
- 용접변수 제어 1.8G 핫스탬핑 취성 파단 개선, 접합강도 ~25% 향상


1. 연구 개요 및 배경
- 충돌 강도 향상 및 경량화 목적, 초고강도 샤시 부품 개발 지속
- 부품 성능 확보를 위한 용접부 강도 개선 니즈 증가
- 자동차 샤시 부품 용접부 방청 성능 개선 필요성 증대

2. 학회 발표 및 과제 참여 현황
- Weld-ability Test for Low Slag Wire to improve corrosion Resistance of Automobile Chassis Part (SAE International’s WCX 2023)
- 2024 산업통상자원부 소재부품기술개발사업 국책과제 참여 (1.5 Gpa급 자동차용 저탄소 샤시부품 개발, ’24 ~ ’27)
3. 기술 내용
1) 용접부 강도 개선
- 합금 설계를 통한 자동차용 저비용 고강도 솔리드 와이어 제작
- 용접부 평가(비드 외관, 단면 품질, 경도 분포)를 통한 용접 최적 조건 도출
- 용접부 기계적 물성(인장 강도, 충돌 성능, 내구 성능) 평가를 통한 최종 용접 강도 개선 효과 검증


2) 용접부 방청 성능 개선
- 슬래그 저감형 용접 솔리드 와이어 적용 → 용접부 도장 부착성 및 내식성 향상
- 복합환경부식시험(CCT, Cyclic Corrosion Test)을 통한 용접부 방청 성능 비교 평가


1. 연구 개요 및 배경
• 경량화를 위한 Multi-Material 차체 구현 및 경량재료 적용 확대
• 핫스탬핑 – 알루미늄 소재 안정적 적용을 위한 기계적 체결 솔루션 확보 필요
• 전기차 확대 및 차체 경량화를 위한 Multi-Material 이종소재 적용 증가
• SPR 한계를 보완할 수 있는 FEW 기반 이종소재 기계적 접합 솔루션 확보 필요
2. 학회 발표
- Experimental Study on Optimal Design of High Strength Rivet for Hot Press Forming Steel with Aluminum (Advanced Joining Processes, 2023)
3. 핵심 기술 내용 및 기술적 효과
1) SPR(Self-Piercing Rivet)
: 리벳이 상판 소재 관통 후 하판 소재 소성변형을 통해 인터락(interlock)을 발생시켜 상하판 소재 결합


• 소재 강도 및 연신율에 다른 리벳 형상 다양화


• 활용 사례
- 고강도 리벳 최적화 설계
- 접합 단면 품질 평가 및 분석


2) FEW(Friction Element Welding, 리벳마찰교반용접)
: 리벳을 회전시켜 상판 소재 회전 관통 후 하판 소재와 마찰 교반 접합(핫스탬핑 등 초고장력강판 접합 가능)


• 활용 사례
- 고강도 경량 차체 구현을 위한 고강도강판과 경량 소재 이종접합 기술 적용
- 부품 형상 및 소재 조합별 FEW 적용


- FEW 기술 적용 접합 단면 품질 평가 및 분석



1. 연구 개요 및 배경
• 강도와 성형성을 동시에 만족시킬 수 있는 핫스탬핑 소재 적용 증가 추세
• 경량화 효과 극대화를 위한 TWB 기술 적용 증가
• 알루미늄 도금재 TWB 에 일반 레이저용접 기술 적용 시 용접부 내 도금층 혼입에 따른 용접부 취화 발생
• 알루미늄 도금재의 TWB를 위한 특별한 맞대기 용접 기술 반드시 필요
• 현재 글로벌 자동차사는 용접부 근처 도금층을 사전에 제거한 후 용접하는 방식 적용 중
• 도금층 사전 제거 없이 용접 가능한 당사 고유의 특허 기술인 필러와이어 레이저 용접 기술 HKMC 양산 적용 중

2. 핵심 기술 내용 및 기술적 효과
• 용접부 내 도금층의 편석 억제 극대화를 위한 레이저 빔 제어 기술
• 혼입 도금층의 해로운 영향 극복 가능한 최적 필러와이어 개발
• 강판의 강도 (550MPa ~ 1800MPa), 도금량 (40/40, 80/80 g/m2) 에 상관없이 적용 가능

3. 양산 적용 부품 예

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