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모듈 (기계)
모듈(module)은 특정한 기능을 수행하는 여러 가지 기계 부품을 하나로 묶은 덩어리를 말한다. 모듈은 그 자체로도 특정한 기능을 수행할 수 있는 하나의 단위이지만, 서로 다른 모듈이 한데 모이게 되면 완성된 형태를 띠게 되는 것을 말한다. 모듈은 원래 건축물을 지을 때 기준으로 삼는 치수로 가장 먼저 사용되었으나 지금은 산업 전반에 걸쳐 깊숙이 뿌리내렸다.[1]
목차
개요[편집]
모듈의 사전적인 의미는 기능 단위로서의 부품 집합을 의미하는 것으로 이를 어떤 산업에 적용하느냐에 따라 그 해석이 달라진다. 이를테면 컴퓨터 분야에서 모듈은 독립된 하나의 소프트웨어 또는 하드웨어의 단위를 지칭하고, 휴대폰 산업에서는 액정 모듈, 카메라 모듈과 같이 휴대폰을 구성하는 단위를 의미한다. 또 모듈러 주택은 공장에서 완성된 기본 틀을 쌓아올려 만드는 공업화 주택을 말한다.
자동차 모듈은 쉽게 말해 '부품 덩어리'라고 말할 수 있다. 개별 부품들을 섀시 모듈이나 운전 석모듈, 프런트 엔드 모듈 등의 큰 덩어리로 만든 것을 모듈 부품이라고 한다. 모듈을 공급받아 자동차를 최종적으로 조립하는 완성차의 입장에선 모듈화 비율을 높임으로써 비용 절감, 품질 향상, 생산성 향상 등을 꾀할 수 있다. 모듈이 자동차에 적용된 것은 1990년대로 거슬러 올라간다. 1990년 이후 완성차 업체들은 예상보다 크게 위축된 수요에 제대로 대응하지 못해 공급과잉 사태를 맞게 된다. 이 과정에서 자동차 업체들은 생존을 위해 대대적인 구조조정을 단행했고 경쟁력 제고를 위한 품질 향상과 원가 절감 경쟁을 치열하게 벌였다. 이 과정에서 비용 절감과 품질 개선 방안으로 탄생한 것이 바로 모듈이다. 자동차 한 대를 완성하기 위해선 2만 개 이상의 부품을 조립해야 하기 때문에 자동차 생산 과정은 굉장히 복잡하며 효율성이 낮다. 이런 복잡한 과정을 축소하는 것이 생산성을 높이는 최대 관건인데 이를 해결한 것이 바로 자동차 부품을 조립된 형태인 덩어리로 납품하는 모듈화 생산 방식인 것이다.
우선 완성차가 생산 전 공정을 책임지는 생산 방식에서 부품 업체와 완성차 업체가 업무를 분담하는 방식으로 바뀌게 되면서 생산성이 높아졌다. 모듈 전문 제조업체가 설계, 생산, 조립, 검사, 판매에 이르는 전 과정을 전담함으로써 관리비용을 절감했고 부품 공용화와 경량화가 이뤄져 원가 절감은 물론 완성차의 생산시간이 단축되었다. 또 책임 소재가 분명해짐에 따라 품질도 현저히 개선되었다. 현대모비스는 1999년 국내 최초로 모듈화 방식을 도입해 현대차와 기아차는 물론 외국 주요 업체에 모듈 제품을 공급하기 시작했다. 현대모비스가 제작하고 있는 모듈은 크게 3개로 자동차의 뼈대를 구성하는 섀시 모듈, 운전석 전면 센터페시아 부분을 구성하는 콕핏모듈, 그리고 자동차 보닛 부분을 구성하는 프론트엔드 모듈이다.[2]
자동차 생산의 모듈방식[편집]
모듈(Module) 생산방식이란 자동차 조립공정의 일부를 부품업체에 이관하는 것을 말한다. 대표적인 모듈생산 품목은 운전석, 섀시, 프론트엔드, 도어, 시트 등이 있다. 자동차에 들어가는 2만여 개의 작은 부품을 대형 부품회사가 6~7개 덩어리로 묶어 중간 부품(모듈 부품)으로 만들면 자동차 업체가 이를 조립해 완성차를 만드는 선진국형 생산 방식이다. 예컨대 운전석 모듈의 경우 종전에는 완성차 업체가 계기판, 핸들, 에어콘장치, 에어백 등을 생산라인에서 일일이 조립했지만 모듈화를 통해 부품사가 이를 미리 완성해 공급하고 완성차는 운전석 모듈을 생산차량에 끼워 넣기만 하면 된다.
완성차 업체는 수만 개의 부품을 조립하는 공정을 모듈화를 통해 수천 개, 수백 개로 대폭 줄일 수 있다. 90년대 중반 유럽을 중심으로 시작된 자동차생산의 모듈방식은 원가절감에서 큰 효과를 보고 있다. 독일의 폭스바겐과 미국 포드는 90년대 후반부터 도입했으며 제너럴모터스(GM) 역시 주력 생산방식으로 채택하고 있다. 도요타, 닛산을 비롯한 일본업체들도 잇따라 모듈방식 도입에 나섰으며 한국의 자동차 메이커들도 모듈화 작업을 한창 진행하고 있다.[3]
산업연구원에 따르면 자동차 모듈은 유럽업체를 중심으로 시작됐다. 1995년 아우디의 A3/A4 생산에 모듈조립이 이루어진 이래 다임러는 A클래스를 10개 모듈로, 스마트(Smart)를 7개 모듈로 조립하고 있다. 또 폭스바겐도 파사트 등을 15개 모듈로 조립하고 있고, 유럽 포드도 카(Ka), 포커스(Focus), 몬데오(Mondeo) 등을 15개 사로부터 서브조립 유니트를 공급받아 조립하고 있다.
자동차 모듈[편집]
자동차 모듈의 종류는 크게 5가지로 나눌 수 있다.[4]
프론트 엔드 모듈[편집]
프론트 엔드 모듈(Front End Module, FEM)은자동차의 전면의 여러 부품을 하나의 모듈(Module)로 구성한 것을 일컫는 말이다. 일반적으로 뼈대를 이루는 부품인 캐리어와 헤드램프(Head Lamp), 라디에이터 어셈블리(Radiator Assembly), 프론트 범퍼 빔(Beam-Front Bumper)및 기타 부품 등으로 구성된다. 경우에 따라서는 프론트 범퍼 어셈블리(Front Bumper Assembly)를 포함하는 경우도 있다. 프론트 엔드 모듈 구조는 자동차에 따라서 선택적으로 적용 가능하며 현재 일본, 미국, 한국, 유럽의 자동차 회사들에서 이 기술을 채택하여 적용하고 있다.[5]
캇핏모듈[편집]
칵핏모듈(Cockpit Module)은 인판넬과 각종 계기판, 오디오, 공조시스템, 각종 스위치, 에어백 등으로 구성된 부품 조립 단위이며 운전석 모듈이라 불리기도 한다. 칵핏모듈은 편의 장치 및 주행 정보, 제어장치를 제공하고 실내 승객의 안전을 보호하는 직접적인 역할을 하며 인스트루먼트 패널, 카울 크로스 바, 공조시스템, 에어백 등의 부품을 패키지 및 기능으로 통합설계, 조립하여 완성차 생산 라인에 공급하는 제품 단위를 축소하였다.[6]
섀시모듈[편집]
섀시모듈(Chassis Module)은 자동차 하부에 위치하며 뼈대를 이루는 부품으로 자동차 바디와 파워트레인을 지지한다. 현가(Suspension), 조향(Steering), 제동(Brake) 등으로 구성된 조립 단위이며 액슬, 서스펜션, 서브프레임 등 자동차의 뼈대를 구성하는 부품 100여 가지를 한 단위로 묶은 부품 집합체이다. 최근에는 이 섀시모듈에 첨단 신소재를 적용하고 운전자의 안전운행을 위한 첨단 제동시스템을 장착하는 등 첨단 기술들이 집약된 제품으로 발전하고 있다.[7]
도어 모듈[편집]
실내 도어 모듈(Door Module)은 일반적으로 윈도우 리프트 메키니즘, 락, 사이드 미러 작동용 전자 모터, 와이어링 하네스 등이 장착된 플라스틱, 금속 캐리어로 이뤄져 있다. 도어 모듈은 보통 오디오 스피커도 포함되어 있으며, 최근 측면 에어백 장착확대로 에어백도 포함되는 경우가 증가하고 있다. 최근 도어 모듈 디자인은 인테리어 도어 트림을 통합하도록 디자인되는 경향이 있다. 외부 도어 모듈은 프레스 프레임 혹은 스트레치, 롤 모듈 및 외장 스킨(보통 철로 만들어짐.)을 포함한다. 조립 시 실내 도어 트림(차에 탑승 시 탑승자에게 보이는 부분)과 내부 도어 모듈(윈도우 레귤레이터, 락, 케이블, 와이어링, 윈도우 캐리어 등)은 바디 웰딩 라인에서 헤밍이나 스팟 웰딩 과정을 거쳐 외부 도어 모듈에 장착된다. 도어 서브 어셈블리가 힌지를 통해 자동차 바디에 조립되면, 바디와의 색조 톤을 맞추기 위해 전착 도장(electro-coating), 중간 도장, 최종 도장 등의 도장 공정이 페인트 숍에서 이뤄지게 된다.[8]
시트모듈[편집]
시트모듈(Seat/Roof Module)은 운전자와 탑승자가 직접 접촉하는 중요한 부품으로 기본적으로 시트 프레임, 쿠션재, 표피재의 3가지 부품으로 구성된다. 요즈음의 차량에서는 시트의 위치, 높이, 각도, 헤드 레스트(Head Rest)의 높이 등을 전동식으로 조절하는 기능이 추가되었고, 시트에 장착된 열선을 이용한 보온장치도 시트 모듈에 포함된 편의장치이다. 자동차 시트는 운전자 또는 승객과 차량 사이의 인터페이스로 작용하는 부품으로 지능형 시트(Active Control Safety Seat)는 전자 제어 시스템을 접목해 다양한 편의 및 안전 기능을 제공하는 자동차 시트를 의미한다. 자동차 시트는 기타 부품과 달리 자동차에 탑승한 운전자와 승객과 함께 움직이는 제품으로 그 역할과 기능에 있어 다양한 기능과 성능이 요구된다. 산업화 시대, 정보화 시대를 거쳐 온 현재의 감성문화 시대에서는 기동성과 안정성에 초점이 맞춰져왔던 자동차 시트의 기능에 대해서도 사회적 공유 및 가치를 선도하는 감성적인 측면이 부각되고 있다. 시트 모듈은 시트 모듈은 다기능성, 안전성, 안락성, 편의성은 물론 최첨단의 감성적인 디자인까지 다양한 분야에서 기술 개발이 진행되고 있다. 최근에는 최첨단 인공지능 및 헬스케어 기능을 도입한 승객 친화적 제품이 상용화되고 있고, 인체공학적 측면과 감성공학적 측면에 있어서도 기술이 발전하고 있다.
배터리모듈[편집]
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배터리모듈은 배터리셀을 외부충격과 열, 진동 등으로부터 보호하기 위해 일정한 개수로 묶어 프레임에 넣인 배터리 조립체(Assembly)이다. 모듈은 서로 직렬 혹은 병렬로 연결된 다수의 셀들로 이루어져 있으며, 기계적 구조물 안에 매입된다.전기차를 움직이려면 스마트폰의 수천 배에 달하는 엄청난 양의 전기가 필요하다. 때문에 배터리가 수십 개에서 많게는 수천 개까지 필요하다. 전기차 종류에 따라 구성이 조금씩 차이가 나지만 일반적으로 전기차 배터리는 셀(Cell), 모듈(Module), 팩(Pack)으로 구성된다. 배터리라고 하면 보통 배터리 단품 '셀'을 얘기한다. 이 수 많은 배터리 셀을 안전하게 그리고 효율적으로 관리하기 위해 모듈 단위로 모으고, 또 이 모듈들을 모아 하나의 팩이라는 형태를 거쳐 전기차에 탑재한다. 셀, 모듈, 팩은 쉽게 배터리를 모으는 단위로 생각하면 된다. 배터리 셀을 여러 개 묶어 모듈을 만들고, 모듈을 여러 개 묶어 팩을 만드는 것이다. 전기차에는 최종적으로 배터리가 하나의 팩 형태로 들어가게 된다. 흔히 '배터리'라고 통칭해서 부르지만, 이를 들여다보면 '셀(Cell)'과 '모듈(Module)', '팩(Pack)'으로 구성돼있다. 배터리 셀은 각각이 에너지를 저장했다 내보내는 역할을 한다. 이 자체만으로는 용량이 작기 때문에 이를 한데 묶은 모듈을 만들고, 이를 다시 크게 합쳐 팩을 만든다. 배터리의 원천은 셀에 있고, 이를 묶는 단위가 모듈-팩 순이라고 보면 된다.
동영상[편집]
각주[편집]
- ↑ 지영한 기자, 〈(MOBIS 포인트)모듈이란? `부품덩어리〉, 《이테일리》, 2007-05-11
- ↑ 현대모비스 공학교실, 〈부품이 모여서 더 강해졌다…자동차 모듈의 경쟁력〉, 《매일경제》, 2016-10-04
- ↑ 〈자동차 생산의 모듈방식〉, 《네이버 지식백과》
- ↑ 아레나, 〈자동차 모듈이란?/자동차 모듈의 종류/자동차 모듈생산/ 자동차 모듈화〉, 《네이버 블로그》, 2017-05-26
- ↑ 〈프론트엔드 모듈〉, 《위키백과》
- ↑ 〈칵핏모듈〉, 《에이스테크》
- ↑ 지영한 기자, 〈(MOBIS 포인트)"섀시모듈이 뭐지?"〉, 《이테일리》, 2007-05-11
- ↑ 김호준 , 〈자동차 도어 모듈(DM)시장, 아직은 태동기〉, 《KOTRA 해외시장뉴스 메인》, 2007-10-27
참고자료[편집]
- 〈프론트엔드 모듈〉, 《위키백과》
- 〈자동차 생산의 모듈방식〉, 《네이버 지식백과》
- 지영한 기자, 〈(MOBIS 포인트)모듈이란? `부품덩어리〉, 《이테일리》, 2007-05-11
- 현대모비스 공학교실, 〈부품이 모여서 더 강해졌다…자동차 모듈의 경쟁력〉, 《매일경제》, 2016-10-04
- 아레나, 〈자동차 모듈이란?/자동차 모듈의 종류/자동차 모듈생산/ 자동차 모듈화〉, 《네이버 블로그》, 2017-05-26
- 〈칵핏모듈〉, 《에이스테크》
- 지영한 기자, 〈(MOBIS 포인트)"섀시모듈이 뭐지?"〉, 《이테일리》, 2007-05-11
- 김호준 , 〈자동차 도어 모듈(DM)시장, 아직은 태동기〉, 《KOTRA 해외시장뉴스》, 2007-10-27
같이 보기[편집]
