KITECH 생산기술 전문지

최근 자동차 산업은 강화되는 연비 및 배출가스 규제에 대응하기 위해 전기차와 하이브리드차 중심의 친환경차 개발에 집중하고 있다[1-2]. 특히 글로벌 환경 규제 강화와 탄소중립 정책 확산에 따라 고효율 전력변환 시스템의 중요성이 더욱 부각되고 있다. 이러한 차량의 핵심 구동 시스템에는 인버터 모듈이 포함되며, 이는 배터리의 고전압 직류 전원을 모터 구동에 필요한 교류 전원으로 변환하는 역할을 수행한다. 인버터 내부의 주요 구성 요소인 IGBT 전력반도체는 스위칭 과정에서 상당한 열을 발생시키며, 이로 인해 시스템 효율 저하 및 내구성 문제가 발생할 수 있다. 따라서 전력반도체의 열을 효과적으로 제어하기 위한 냉각 기술은 인버터 성능 향상에 있어 핵심적인 요소로 작용한다. 현재 인버터용 냉각 모듈의 방열플레이트에는 주로 Al1060 소재가 사용되고 있으나, 보다 높은 열전도 특성을 갖는 Cu1100 소재를 적용할 경우 냉각 성능을 크게 향상시킬 수 있다. Cu1100 방열플레이트는 전력반도체에서 발생하는 열을 신속하게 방출함으로써 전력 변환 효율 저하를 최소화하고, 결과적으로 차량의 주행거리 및 시스템 신뢰성을 향상시키는 데 기여할 수 있다. 그러나 Cu1100의 열간 가공 특성 및 변형 거동을 정확히 이해하는 것은 실제 부품 제조 공정 설계에 있어 필수적이다. 이를 위해 본 연구에서는 Gleeble-3500 시스템을 활용하여 다양한 온도 및 변형률 속도 조건에서 Cu1100 합금의 열간 압축 실험을 수행하고, 응력-변형률 데이터를 확보하였다. 특히 열간 영역에서의 대변형 거동을 정밀하게 분석하기 위해 실험 조건을 체계적으로 구성하였다. 이후 확보된 데이터를 기반으로 심층신경망(DNN)과 랜덤 포레스트(Random Forest)와 같은 기계학습 기법을 적용하여 유동응력 예측 모델을 구축하였다. 또한 기존의 대표적인 해석 모델인 Arrhenius형 구성방정식을 함께 적용하여, 기계학습 기반 모델과의 예측 성능을 비교·평가하였다.

구리합금, 물성 예측, 기계학습, 구성방정식, 심층신경망, 랜덤 포레스트

반도체 산업은 인공지능, 고성능 컴퓨팅, 전기차, 전력변환 시스템 등 신흥 시장의 성장과 함께 기술적 중요성이 더욱 확대되고 있다. 반도체 제조의 핵심은 미세 노광 및 전공정 기술에 있다고 인식되어 왔으나, 실제 반도체 제품의 성능과 신뢰성을 완성하기 위해서는 패키징, 소재, 장비, 금형 등 전후방 산업의 고도화가 필수적이다. 특히 금형 기술은 전통적으로 제조 기반의 뿌리기술로 분류되어 왔지만, 최근 반도체 패키징 기술의 고집적화와 대면적화, 고방열화 요구가 증가하면서 단순한 보호 공정을 넘어 반도체 성능과 수율을 좌우하는 핵심 공정 기술로 발전하고 있다. 본 논문은 이러한 반도체 분야에서 금형 기술의 개념과 적용 범위를 분석하고 시사점에 대하여 제시하였다.

반도체, 금형, 패키징, AI, 전력반도체

최근 주조 산업은 제조 공정의 디지털 전환과 함께 CAE(Computer Aided Engineering)를 활용한 사전 검증의 중요성이 더욱 커지고 있다. 특히 복잡해지는 주물 형상과 정밀한 금형 설계를 최적화하기 위해서는 해석의 정확도뿐만 아니라, 실제 기하학적 형상을 시뮬레이션 모델로 얼마나 정확하게 구현하느냐가 제품 개발 경쟁력을 좌우하는 핵심 요소로 작용한다. 전통적인 주조 해석 방식에서 주로 사용되던 직교 격자(Cartesian Mesh) 기반의 Voxel 방식은 격자 생성이 빠르고 안정적이라는 장점이 있으나, 곡면이나 경사면을 표현할 때 계단 현상(Stair-case effect)이 발생하여 실제 형상과의 오차가 불가피하다는 한계가 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 제안된 Cut-Cell Method는 직교 격자의 효율성을 유지하면서도 경계면을 격자 내부에서 절단하여 재구성함으로써 형상을 보다 정확하게 재현할 수 있는 기법이다. 본 연구에서는 국내 기술로 개발된 주조 전용 해석 소프트웨어 Z-Cast Pro에 Cut-Cell 알고리즘을 적용한 전후처리 기술을 소개한다. 또한 해당 기술의 메커니즘과 적용 효과를 통해 실제 주조 형상의 해석 정밀도 향상과 전후처리 효율 개선 사례를 기술한다.

Cut-Cell;Pre/Post Processor;Actual Shape;FDM;Element;Voxel

본 연구는 카자흐스탄 희소금속 산업의 구조적 특성과 한계를 분석하고, 이를 기반으로 한국과의 협력 방안을 도출하는 것을 목적으로 한다. 카자흐스탄은 풍부한 에너지 및 광물 자원을 기반으로 글로벌 자원 공급망에서 중요한 위치를 차지하고 있으나, 산업 구조는 여전히 채굴 및 원물 수출 중심에 머물러 있어 고부가가치 창출에 한계가 존재한다. 특히 고순도 정제 및 소재화 등 다운스트림 산업 역량이 취약하여 산업 경쟁력 확보에 제약이 있다. 이에 따라 카자흐스탄 정부는 「2024–2028년 희소 및 희토류 금속산업 종합발전계획」을 통해 산업 고도화 및 가치사슬 확장을 추진하고 있으며, 이는 기술 기반 산업으로의 전환을 목표로 한다. 본 연구는 카자흐스탄 희소금속 산업의 구조, 시장, 문제점을 종합적으로 분석하고, 한국과의 협력 가능성을 검토하여 공정기술 중심 협력, 설비 구축 기반 산업화, 전문 인력 양성, 공급망 협력 등 실질적인 협력 모델을 제시한다. 본 연구는 자원 부국의 산업 고도화 전략과 기술 기반 협력 모델을 통합적으로 분석함으로써, 향후 양국 간 희소금속 산업 협력의 구체적 실행 프레임과 정책적 시사점을 제시한다.

희소금속, 카자흐스탄, 공급망, 정·제련, 소재 산업

스트립캐스팅(strip casting) 공정에서 주입각(roll angle)은 주조 품질을 좌우하는 핵심 운전 변수이지만, 고가의 산업용 회전 센서는 다수 라인에 일괄 적용하기 어렵다. 본 연구에서는 ESP32 마이크로컨트롤러와 6축 IMU(MPU6050)를 결합한 저비용 측정 시스템을 구축하고, 5개 세션에 걸쳐 수집된 3,884개의 주입각 시계열 데이터를 대상으로 시기별 변동성을 정량 분석하였다. 세션별 IQR(Q1–3·IQR ≤ rate ≤ Q3+3·IQR) 기반 이상치 제거와 roll 각도 plateau 검출 기반 active phase 추출 알고리즘을 적용한 후, Welch t-test, Mann–Whitney U test, Kolmogorov–Smirnov test, Cohen's d를 병행하여 3월 통합 그룹과 4월 24일 측정 데이터를 비교하였다. 그 결과 평균 회전 속도(2.20°/s vs 2.30°/s)는 통계적으로 유의한 차이가 없으나(p=0.143, Cohen's d=+0.080), 표준편차는 약 54% 증가(1.30→2.00°/s)하고 95% 분위 값 또한 4.4→5.0°/s로 상승하여 공정의 변동성(uncertainty)이 유의미하게 확대된 것을 확인하였다. 본 연구는 저비용 IMU 시스템이 산업 현장 공정 변동성 모니터링에 충분한 분해능을 갖추었음을 실증함과 동시에, 평균이 아닌 분산·분위수 지표가 잠재적 구동부 마모 또는 공정 파라미터 변경의 조기 신호로 활용될 수 있음을 제시한다.

스트립캐스팅, 주입각, ESP32, IMU 센서, 공정 변동성, 통계 분석, 이상치 제거, Welch t-test

본 연구에서는 반도체 패키징의 핵심인 구리 전기도금 공정에서 유기 첨가제의 정밀 제어를 위한 순환 전압전류 박리법(CVS)의 원리와 적용 결과를 고찰하였다. CVS 분석은 실제 도금 반응을 모사하여 억제제, 광택제, 평탄제의 유효 농도를 직접 측정함으로써 화학적 분석법의 한계를 극복한다. 실험 결과, 억제제(8.0 mL/L), 광택제(16.0 mL/L), 평탄제(9.0 mL/L)의 최적 조성에서 3.37%의 우수한 범프 불균일도를 확보하였으며, 적정 농도 이탈 시 도금막 품질이 급격히 저하됨을 확인하였다. 본 기술은 첨가제 분해 산물 모니터링과 공정 수율 개선에 기여하며, 향후 자율형 도금 제어 시스템 구축의 핵심 기술로 활용될 것으로 기대된다

구리도금, 유기첨가제, CVS

베트남의 전기이륜차 전환은 단순한 친환경 교통수단 보급을 넘어, 제조업 확대, 전력수요 증가, 도시 교통정책 변화가 함께 작동하는 산업환경 변화 속에서 이해할 필요가 있다. 베트남은 여전히 높은 이륜차 의존 구조를 유지하고 있으며, 하노이의 저배출구역(LEZ) 시범운영, 호찌민시의 호출·배달용 이륜차 전동화 추진과 배터리 스와핑 인프라 확충 등 정책 변화가 전기이륜차 시장에 영향을 주고 있다. 시장 측면에서도 전기이륜차 판매 확대가 나타나고 있으며, 소비자 조사에서는 초기 구매가격, 주행거리 불안, 충전 인프라 부족, 배터리 수명 불확실성이 주요 장벽으로 확인되어 실제 시장 전환이 단순 보급 확대만으로 이루어지기 어렵다는 점을 보여준다. 배터리 측면에서는 납축전지 기반 모델과 리튬이온 기반 모델이 병존하고 있으며, 일부 스와핑형·상업 운행형 모델을 중심으로 LFP 적용도 확대되는 흐름이 나타나고 있다. 이에 따라 베트남 전기이륜차 시장은 단일 배터리 체계나 제품시장으로 보기보다, 향후 LFP 기반 배터리 비중 확대 가능성을 고려하여 차량 성능과 구조, 충전 방식, 배터리 화학계, 사용 후 회수 및 재활용 대응을 함께 검토해야 하는 과도기 시장으로 이해하는 것이 적절하다. 본 글은 베트남 전기이륜차 전환의 최근 정책·시장·배터리 특성을 검토하고, 폐배터리 회수·전처리·재활용 관점에서 현지 제조환경이 요구하는 대응 과제를 정리하였다.

베트남 전기이륜차, 전기이륜차 이차전지, 폐배터리 재활용, LFP 기반 배터리