사이드도어빔

사이드도어빔(Side door beam)

사이드도어빔(Side door beam)은 자동차 측면 충돌 때 탑승자의 안전을 확보하기 위해 도어 내부에 설치된 보강재를 말한다. 사이드빔이라고도 한다.

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개요

사이드도어빔은 도어에 큰 충격이 가해졌을 때, 외부 충격을 흡수하고 피해를 최소화하는 역할을 하는 자동차 안전장치 중 하나로 측면 충돌 시 탑승자의 안전과 공간을 확보하기 위하여 도어 내부에 설치하는 보강재를 말한다. 사이드도어빔, 사이드빔, 임팩트빔 등 여러 가지로 불리우는데 사이드도어빔은 대한민국에서 주로 사용하며 임팩트빔은 도어 내부에 있는 보강빔만을 가리키지는 않기 때문에 잘 쓰이지 않는다. 사이드도어빔은 운전자와 탑승자를 보호하기 위한 안전장치로 개발된만큼 사고가 발생하는 경우 사이드도어빔의 설치로 인해 충돌로 인한 사망률이 줄어드는 것이 관찰되었다. 이는 전 세계 자동차 사이드도어빔 시장의 주요 추진 요인 중 하나로 사이드도어빔 제조 업체는 가볍지만 강력한 사이드도어빔을 설계 및 생산하고 있다.

재료 및 제작공법

사이드도어빔은 시장에서 다양한 모양, 디자인 및 재료로 제작되고 있다. 사이드도어빔의 구조 재료는 일반적으로 강철, 알루미늄 또는 고강도 플라스틱 재료이며 이러한 원료는 연성 및 가단성, 높은 내식성, 우수한 강도, 내구성과 같은 높은 제조 품질을 가진다. 주로 강철로 제작된 사이드도어빔은 지속가능성과 내구성을 높이기 위해 널리 사용되며 일반 승용차보다 안정적인 프레임을 제공하기 위해 중형 자동차에 장착된다. 반면, 알루미늄으로 제작된 사이드도어빔은 무게가 가볍기 때문에 차체 경량화를 위해 비교적 중량이 높은 자동차에 장착된다. 이를 통해 적은 무게로 비슷한 강철과 비슷한 수준의 안전성을 제공하기 때문에 차량의 연료 효율과 경량을 향상시킨다. 재료뿐만이 아니라 사이드도어빔은 제작공법에 따라 파이프 타입과 강판 패널 타입으로 나뉘며 그 특성이 상이하다. 파이프 타입은 열간 압연 강판의 롤 포밍 및 열처리 과정을 통한 강관의 고강도화가 가능하지만, 조관 공정의 제조 시간과 별도 브라켓 접합의 공정 수 증가의 문제점을 갖고 있다. 패널 타입은 냉간 압연 강판을 프레스 성형하여 생산성이 우수하지만, 프레스 공법의 제한된 성형성과 파이프 타입 대비 강도가 낮다는 단점을 갖고 있다.

판재형 사이드도어빔 개발

도어모듈을 구성하는 여러 가지 부품 중에서 사이드도어빔은 자동차의 도어에 장착되어 측면 충돌 사고에서 탑승객의 안전을 보장하는 역할을 하므로 고강성과 높은 충격 에너지를 흡수할 수 있는 능력을 요구하는 안전부품이다. 이러한 사이드도어빔에 대한 기계적 성질을 만족하기 위하여 전통적으로 다양한 열처리를 수반한 강철 소재를 적용하였으나 차체의 중량을 증가시키고 낮은 연성 한계온도에 대한 문제점이 있다. 2021년 기준 자동차에 대한 경량화는 연비 효율과 배기가스에 대한 환경규제로 인하여 국제적으로 큰 관심을 일으키고 있다. 이와 같은 경량화에 대한 목적으로 알루미늄, 마그네슘 같은 비철금속의 적용이 확대되고 있으며 최근에는 상대적으로 높은 비강도를 가진 섬유 강화 복합소재에 대한 적용도 활발하게 연구되고 있다. 그러나 아직 까지는 철강 소재와 비교하여 적용 소재에 대한 높은 원가와 생산공정의 난이도 문제로 인하여 자동차 제조 업체에서 광범위하게 상용화되고 있지는 못하고 있는 실정이다. 이에 따라 개발된 판재형 사이드도어빔은 자동차 도어에 대한 경량화를 위하여 굽힘 저항이 향상된 사이드도어빔으로 핫 스탬핑 공법이 적용되었다. 핫 스탬핑 기술은 고온의 보론강을 이용하여 성형하는 기술로서 연신율이 대폭 증가하여 성형성이 뛰어나고 소재에 대한 고강도화를 달성할 수 있다는 장점이 있다. 판재형 사이드도어빔은 기존 강철 소재의 사이드 도어빔의 내구성과 알루미늄 사이드도어빔의 경량성을 고루 갖춘 사이드도어빔이라고 할 수 있다.

대한민국 기업 진출 전망

세계 완성차 업체들의 부품 현황을 살펴보면 미국이나 유럽 자동차 회사들은 주로 파이프형 사이드도어빔 보다 패널형 사이드도어빔을 주로 사용한다. 해외 자동차 업체들은 파이프형 사이드도어빔 기술의 발달이 거의 안 되어 있고 또 관련 기술 특허도 대한민국과 일본이 대부분을 독식하고 있다 보니 특허 등록과 같은 기술 개발을 통한 특허 등록을 시도조차 하지 못하고 있는 상태기 때문이다. 문제는 패널형 사이드도어빔은 파이프형보다 충격에 강하지 않다는 점이다. 패널형 사이드도어빔은 재료의 인장강도가 평균적으로 980MPa에 불과하지만, 파이프형 사이드도어빔은 1,470,980MPa을 기록한다. 독일 완성차 회사들의 경우 패널형 사이드도어빔을 사용한 측면 충돌 피해 방지에 취약하다 보니 측면 에어백으로 보완을 하고 있는 상태다. 그래서 파이프형 사이드도어빔의 높은 기술력과 특허를 가지고 해외 시장에 진출했을 경우 그 사업성은 매우 크다고 볼 수 있다. 대한민국 차량용 사이드도어빔 시장은 현대오토솔루션, 금강철강을 중심으로 700억 규모를 형성하고 있다. 하지만 전 세계 시장은 1조 2,000억 정도다. 세계 시장 진출 시 특허를 통해 기술적인 인증을 받고 국내 회사 납품 실적을 가지고 있으면 해외 회사는 의외로 공략이 쉬울 것으로 보이며 대한민국 완성차 자동차 회사에서 먼저 실적을 내는 것이 급선무로 보인다. 자동차 부품 산업은 진입 장벽이 워낙 높아 시장에 진입하기까지 많은 시간이 걸리기 때문에 현대자동차㈜에 시행된 시제품 테스트에 통과된다면 장기적으로 사업이 무난하게 진행될 것으로 예상된다.

세계시장 전망

미국의 ASIRT(Association for Safe International Road Travel)에서 발표한 자료에 따르면 매년 약 130만 명이 도로 사고로 사망하고 하루 평균 3,287명이 사망하며 2천 만에서 5천만 명이 추가로 부상을 입는다. 이러한 문제로 인해 자동차 제조업체는 전 세계 시장에서 안전한 차량 생산에 대한 엄격한 규칙과 규정을 준수하며 내구성이 높은 사이드도어빔을 만들기 위해 몰두하고 있다. 가볍고 내구성이 뛰어난 합금으로부터 신소재의 발명, 연구 및 개발, 새로운 산업화 접근법과 ERA는 사이드도어빔 시장에서 핵심 기술이며 미래의 사이드도어빔 시장을 이끌고 갈 선두주자로 꼽힌다. 자동차의 효율과 안전 기능을 훼손하지 않고 차량 중량을 줄이는 자동차 제조업체의 관심이 높아짐에 따라 강철로 제작된 사이드도어빔 보다는 알루미늄으로 제작된 시장이 활성화될 것으로 예상된다. 또한 자율주행과 전기자동차의 수요 급증이 맞물려 전체적인 자동차 시장의 성장과 새로운 제품의 출시와 함께 애프터 마켓 채널은 사이드도어빔의 성장을 가속화 할 것으로 예상된다.

참고자료

• Louistar, 〈(i40)Side Door Beam. 사이드 도어 빔. Door Impact Beam. 도어 임팩트빔. 사이드빔.〉, 《네이버 블로그》, 2014-05-21
• 자동차서점, 〈#사이드도어빔〉, 《페이스북》, 2018-03-27
• 〈사이드 가드 도어 빔 시장 : 예측〉, 《글로벌인포메이션》
• 〈일체형 도어 임팩트빔 최적조건 도출을 위한 FE 시뮬레이션 활용〉, 《한국자동차공학회》
• 이인철, 이태규, 장동환, 〈자동차 도어 경량화를 위한 판재형 사이드 임팩트 빔 개발 프로세스〉, 《한국학술지인용색인》
• 최형욱 기자, 〈차량용 임팩트빔 시장 1조2천억 규모, 사업 전망 무궁무진〉, 《부산제일경제》, 2016-10-24
• Kalyani, 〈2018-2028소비자 채택이 급속히 증가함에 따라 향후 몇 년간 자동차 사이드 가드 도어 빔 시장의 매출 증대〉, 《뉴스윗미디어》, 2020-05-08
• Yogesh Sengar, 〈수요에 의해 주도되는 자동차 사이드 임팩트 빔〉, 《커뮤널뉴스》, 2019-03-26

같이 보기

• 도어
• 빔
• 파이프형 사이드도어빔
• 패널형 사이드도어빔
• 판재형 사이드도어빔

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