㈜현대케피코

㈜현대케피코(Hyundai Kefico)

㈜현대케피코(Hyundai Kefico)

현대자동차그룹(Hyundai Motor Group)

현대자동차㈜(Hyundai Motor Company)

㈜현대케피코(Hyundai Kefico)는 1987년에 설립된 현대자동차그룹 산하의 자동차 엔진용 신품 부품 제조업체이다. 2012년에 독일 로버트보쉬(Robert Bosch)와의 합작관계를 청산하고, 현대자동차㈜(Hyundai Motor Company) 단독경영 체제로 새롭게 출범하여 신성장 사업기회 발굴 및 개술개발에 힘쓰고 있다. 대표이사는 방창섭이다.

개요

㈜현대케피코는 자동차 전자제어시스템의 핵심부품을 개발 및 생산하는 기업이다. 주요 제품은 제어기류, 센서류, 액추에이터류, 모듈류 등이다. 1987년에 자동차 전자제어시스템 국산화를 위해 '㈜케피코'라는 이름으로 처음 출범했으며, 2012년에 사명을 '㈜현대케피코'로 변경했다. ㈜현대케피코는 자동차 파워트레인 제어시스템을 전문으로 개발 및 생산하고 있다. 친환경차량용 제어시스템, 바디, 섀시, 안전 제어시스템 등 다양한 전자제어시스템 분야로 사업영역을 확장하고 있는 자동차 전자제어시스템 토털 솔루션 기업이기도 하다. 또한, 25년간 쌓아온 생산기술 노하우를 바탕으로 전자제어시스템 국산화를 위해 더욱 박차를 가하고 있는 ㈜현대케피코는 우수한 품질과 성능의 제품 및 기술로 최상의 고객만족을 실현하고자 한다. 2019년도 매출액 기준, 미국의 오토모티브 뉴스 발표에 의하면 글로벌 부품사 88위를 차지했다. ㈜현대케피코는 한국, 중국, 베트남, 멕시코 등 4개국에 5개의 법인을 두고 있다.

연혁

• 1987년 : ㈜케피코 설립, 엔진제어기 양산
• 1997년 : 5천만불 수출의 탑 수상
• 1992년 : 기술연구소 설립
• 1993년 : 산소센서 양산
• 1994년 : 자동 크루즈 컨트롤 시스템(ACCS) 양산 개시
• 1995년 : 공회전 구동기 양산
• 1996년 : 응용기술센터 설립, 배기가스 재순환 장치(EGR) 및 글로우 제어기와 스로틀 포지션 센서 양산, 흡입기관 압력 센서 독자개발 및 양산
• 1997년 : 제 2공장 준공, 흡기관 압력 센서 KT마크 획득, 자동변속기용 솔레노이드 밸브 및 연료탱크 압력센서 양산
• 1998년 : QS 9000 및 ISO 9001 인증, 통합제어기 양산
• 2001년 : 6시그마, 전사적 자원관리(ERP) 시스템 도입
• 2003년 : ISO 14001 인증, 가속도센서 수출
• 2004년 : 우수품질(EM) 인증 획득, 레버타입 스로틀 포지션 센서, 캠축 위치센서, 크랭크축 위치센서, 노킹센서 양산
• 2005년 : 현대자동차㈜ 및 로버트보쉬 주주지분조정(50:50), 신뢰성센터 설립
• 2006년 : 퍼지 제어 솔레노이드 밸브, 공기유량센서, 이륜차용 엔진 제어기 양산
• 2007년 : 품질5스타 인증, 쎄타2 엔진용 흡기 매니폴드 모듈시스템 양산, 초미립형 연료분사기 독자개발 및 양산
• 2008년 : 중국 판매법인 북경총공사 설립, 능력성숙도모델통합(CMMI) 2레벨 인증, 국제품질관리시스템(GQMS) 구축, 전자제어식 스로틀 밸브 및 6속 자동변속기용 제어기 양산

• 2009년 : 중국 판매법인 일조분공사 설립 및 양산, 능력성숙도모델통합 3레벨 인증, 원가절감형 엔진제어기(VM), 6속 자동변속기용 속도센서 양산, 하이브리드 자동차용 제어시스템 개발 및 양산
• 2010년 : 베트남 생산법인 준공 및 양산, 전자제어시스템 연구소 개소, 통신작업성능(CAP) 미팅 제도 도입 및 운영, 비접촉식 전자제어식 스로틀 밸브 개발 및 양산
• 2011년 : 파이롯트센터 설립, 물류상황실(ALICE) 가동, 능력성숙도모델통합 4레벨 인증, 생산성향상 우수기업 지정, Nu 중국 생산 엔진용 통합 제어기 개발 및 양산
• 2012년 : 현대케피코로 사명 변경, 현대자동차㈜ 단독경영체제로 출범, 생산기술교육센터 구축, 카파 연속가변변속기(CVT) 엔진용 제어기 및 솔레노이드 밸브 개발 및 양산
• 2013년 : 오일 압력 센서와 친환경차용 전도도 센서 독자개발 및 양산, 전륜 6속용 간접제어 솔레노이드 밸브 독자개발 및 양산
• 2014년 : 차압센서와 엘피아이(LPI)용 연료레일 및 디젤 엔진(U2)용 흡기 매니폴드 모듈 시스템 양산, 세타2 개선용 흡입공기유동조절(VCM) 모터 독자개발 및 양산
• 2015년 : 중경법인 설립, 신기술(NET) 인증, 표준형 엔진제어기와 자동변속기 제어기 등 독자개발 및 양산
• 2016년 : 멕시코법인 설립, 디젤 연료분사 시스템 국산화 개발 착수, 파노라마 선루프 제어기와 7속 듀얼 클러치(DCT) 접촉식 인히비터 스위치 등 독자개발 및 양산
• 2017년 : 250바 가솔린 지디아이(GDI) 연료분사시스템 및 제어부품, 수소연료전지차량용 액추에이터 개발 및 양산
• 2018년 : 디젤 고압펌프 신규 양산, 저압인젝터 독자개발 및 양산
• 2019년 : 연속 가변 밸브 듀레이션(CVVD) 액추에이터, 350바 지디아이 엔진용 제어기 및 제어부품 개발 및 양산

주요 인물

• 방창섭 : ㈜현대케피코 대표이사이다. 경북대학교 기계공학 학사 학위를 취득했으며, 크랜필드대학에서 기계공학 석사 학위를 취득했다. 그는 현대자동차㈜에서 품질경영실장, 현대품질사업부장, 품질본부장 등을 역임한 바 있다.

주요 사업

파워트레인 제어

제어기

㈜현대케피코 제어기는 가솔린 엔진 및 자동변속기의 각종 센서로부터 입력된 엔진 및 변속기 상태에 대한 정보와 운전자의 가속 및 감속 의지를 입력받는다. 이를 판단 및 계산하여 운전조건과 각종 환경법규에 최적화 되도록 각종 액추에이터를 제어한다. 파워트레인 제어기는 엔진제어기, 변속기제어기, 통합제어기 등이 있다. 파워트레인 제어기는 고성능 32비트 마이크로 컨트롤러(MCU)를 사용하여 센서 및 액추에이터 정밀제어 가능하고, 동일 하드웨어 플랫폼을 사용하여 확장성이 용이하며, 신규 기구물 개발을 통하여 제품 중량이 저감된다. 파워트레인 제어기는 독자개발 전원 복합반도체 및 듀얼 인젝터(Dual Injector)를 사용하여 분사 자유도를 향상했다. 또한, 모터구동IC를 다수 적용하여 전자식 조절판 컨트롤(ETC), 전자식 웨이스트 게이트 액추에이터(EWGA), 전자식 배기가스 재순환(EEGR), 흡입공기유동조절(VCM) 등 동시 3개를 구매할 수 있다. 중간위상 가변 밸브 타이밍(CVVT) 제어와 바이너리 산소센서 난방 전류 피드백 기능을 제공하며, 다양한 인히비터 소프트웨어 확장으로 인한 소프트웨어 자유도가 높다.

센서

㈜현대케피코의 파워트레인 제어시스템에는 다양한 센서를 제공한다. 먼저, 흡기관 압력 센서는 엔진에 유입되는 흡입공기량을 간접적으로 측정하여 제어기에 신호를 전달하여 연료 분사량을 최적화하는 센서이다. 이 센서는 낮은 생산 비용을 통하여 사용자 이익 증대와 요구사항을 고려하여 설계되었다. 또한, 높은 수준의 ESD 및 서지(Surge) 보호 회로를 탑재한 했으며, 디지털 이피롬(EPROM) 트리밍 방법을 적용하여 출력 전압 정밀도를 향상했다. 유해 배기가스 배출을 저감하기 위한 산소센서는 배기 가스 중의 산소 분압을 측정하고, 전기신호로 변환하여 제어기로 전달하는 센서이다. 산소센서는 고체 전해질 소자와 히터 일체형 평판형 소자를 적용했으며, 소형 히터를 적용하여 낮은 소비 전력을 확보했다. 또한, 플라즈마 코팅 기술 적용하여 내피수 및 내오염 성능을 확보했으며, 넓은 작동 범위에서 산소 농도를 정밀 측정할 수 있다. ㈜현대케피코의 공기유량 센서는 흡기 통로에 설치되어 연소실내로 흡입되는 공기량을 측정하고, 배기가스 재순환(EGR)량과 연료량 제어를 위한 입력신호로 사용하는 센서이다. 우수한 맥동 특성과 역류검출이 가능하여 정밀하게 유량측정하고, 이물질 유입차단 바이패스 구조의 우수한 내구성능이 특징이다. 또한, 센서엘리먼트 오염방지를 위해 칩히팅 기능을 적용하여 오염을 방지할 수 있다. 스로틀 포지션 센서는 스로틀바디에 장착되어 스로틀 밸브의 개도량을 측정하고, 연료량과 점화시기 제어를 위한 입력신호로 사용되는 센서이다. 브러쉬 접촉 구조로 정밀한 각도를 측정하고, 레버타입 축 적용 및 이물질유입 차단구조로 우수한 내구성능을 자랑한다. ㈜현대케피코 파워트레인 제어시스템의 크랭크축 위치 센서는 엔진 실린더 내 피스톤과 연결되어 있는 크랭크축의 타겟휠 위치 및 회전속도와 방향을 정밀하게 감지하는 센서이다. 빠른 작동과 ISG 시스템을 적용하여 타겟휠 회전 방향을 감지할 수 있다. 또한, 높은 정밀도와 반복성 및 넓은 측정 범위가 장점이며, 대형 타겟휠도 측정할 수 있다. 캠축 위치 센서는 흡기와 배기 밸브의 개폐시기를 제어하는 캠축의 타겟휠 위치를 정밀하게 감지하는 센서이다. 이 센서는 1ms 이내 활성화하여 빠른 작동이 가능하고, 장착각도가 무관하게 유연한 배치가 가능하다. 넒은 측정 범위에서 타겟휠 형상 자가 학습을 통하여 높은 정밀도를 자랑한다. 또한, 초기 작동 레벨 자가 학습 및 개별 스위치 레벨 자가 학습기능이 탑재되어 있다.

• 연료탱크 압력 센서 : 가솔린 증발가스의 누설을 검출하고 퍼지제어 솔레노이드 밸브의 고장을 진단하기 위해 연료탱크 내부의 압력을 측정한다. 연간 천 만개 이상을 생산하여 낮은 생산 비용을 통하여 사용자의 이익을 증대했으며, 측정 압력과 장착부 및 출력신호 등 사용자 요구사양을 고려하여 설계되었다. 또한, 높은 수준의 ESD와 서지 보호회로를 탑재 했으며, 디지털 이피롬(EPROM) 트리밍 방법도 적용했다.

• 오일 압력 센서 : 오일의 온도와 압력을 측정하여 엔진제어기에 전달하고, 오일 펌프의 제어를 가능하게 하는 압력 센서이다. 측정 압력, 장착부, 출력 신호 등 사용자의 요구 사양을 반영하여 설계되었다. 또한, 높은 수준의 ESD와 서지 보호회로를 탑재 했으며, 엔진오일 온도측정 사양을 선택하여 적요시킬 수 있다. 이 센서 역시 디지털 이피롬 트리밍 방법도 적용했다.

• 속도 센서 : 엔진의 회전 속도 및 차축의 회전 속도를 검출하며, 이는 자동변속기 제어기에 의해 최적의 변속 시기 및 단수를 제어하는데 사용되는 센서이다. 높은 에어갭(Airgap) 성능 수준과 우수한 정확도 및 넓은 작동 온도 범위의 높은 감도를 자랑한다. 또한, 단단하고 높은 성능의 ESD와 높은 회복력의 전자파 적합성(EMC)이 특징이다.

• 차압 센서 : 디젤 배기가스 미립자 포집필터(DPF) 전단과 후단의 압력차를 측정 및 측정된 압력을 전기신호로 변환하여 엔진제어기에 전달하는 센서이다. 엔진제어기는 전달된 신호로 디젤 배기가스 미립자 포집필터 내부의 그을음 재생 여부를 결정하게 된다. 디지털 이피롬 트리밍 방법을 적용하여 배기가스 내구성이 우수하며, 높은 수준의 ESD와 서지 보호회로를 탑재하였다. 이 센서는 측정 압력, 장착 방법, 출력 신호 등 사용자의 요구사항을 고려하여 설계되었다.

• 연속 가변 밸브 리프트 포지션 센서 : 실린더 헤드에 장착되어 연속 가변 밸브 리프트(CVVL) 기구 축의 회전각도를 측정 및 흡기밸브의 리프트량 제어를 위한 입력신호로 사용되는 센서이다. 자석 일체형 구조 및 특성 프로그램으로 정밀하게 각도 측정이 가능하며, 비접촉식 각도측정과 이물질유입 차단구조로 내구성능이 뛰어나다. 또한, 지능형 센서에는 진단기능이 내장되어 있다.

• 고압 센서 : 연료 레일에 설치되어 연소실내로 연료가 분사되기 전 연료 압력을 측정하여 연료량 제어를 위한 압력신호를 제어기에 전달하는 센서이다. 매우 작은 오차와 우수한 선형성은 캘리브레이션 최적화를 통하여 정밀한 압력 측정이 가능하다. 전자기 시험, 환경 시험, 악의 조건 시험 등 제품과 시스템 및 실차 검증으로 우수한 내구성능을 확보했다. 경량화 제품은 32g이며, 소향화 제품은 46mm이다.

액추에이터

㈜현대케피코의 고압펌프는 실린더 내 고압의 가솔린 직접 분사가 가능하도록 저압의 연료를 고압으로 압축하여 송출하는 역할을 한다. 안정적인 고압 연료를 공급하고, 환경규제 대응을 위해 외부누설이 차단되었다. 또한, 재시동성 향상을 위한 내부 누설을 최소화 했고, 구동부 충격량 감소를 통해 소음성능 또한 향상 시켰다. 고압펌프는 외부 형상 최적화를 통해 방사소음도 저검하고 있다. ㈜현대케피코의 공회전 구동기는 엔진의 공회전 시 부하의 변동에 따라 최적의 엔진 회전수를 유지하기 위하여 흡입 공기량을 제어하는 액추에이터이다. 내카본성 증대 및 클리닝 기능과 림프홈 기능을 탑재했으며, 소형화 설계 및 가격 경쟁력을 확보한 제품이다. 또한, 파손 및 변형 방지를 위해 쓰로틀 바디에 직접 조립 방식과 인공지능 하우징을 적용했다. 흡입공기유동조절 모터는 냉시동할 경우에 배기가스 규제 대응 및 중저부하 영역의 연비 개선을 위해 흡기 텀블 유동을 발생시키는 시스템이다. 흡기 매니폴드의 흡입공기유동조절 밸브 샤프트 연장 축에 장착되어 흡입공기유동조절 밸브를 회전시키는 액추에이터이기도 하다. 이 모터는 소형 및 경량 구조로 되어 있으며, 빠른 응답성과 정밀한 각도에서 제어가 가능하다. 또한, 페일 세이프(Fail-safe) 기능을 선택하여 적용할 수도 있다. ㈜현대케피코의 통합형 가변 흡기 시스템(VIS) 액추에이터는 엔진 제어기 신호에 따라 적절히 통합형 가변 흡기 시스템 밸브를 작동시켜 공기 흡입통로를 변경함으로써 엔진토크를 향상시켜주는 액추에이터이다. 이 액추에이터 역시 소형과 경량 구조이며, 솔레노이드 밸브와 진공 액추에이터의 일체형 통합구조로 장착 안정성을 확보했다. ㈜현대케피코의 액추에이터는 전자식 스로틀 밸브도 있다. 가속 페달의 위치를 애플리케이션 성능 관리(APM)를 통하여 검출하여 엔진제어기에서 전자식 스로틀 밸브의 개도를 전자적으로 제어함으로써 최적의 운전 조건을 구현하기 위한 엑추에이터이다. 크루즈 컨트롤 기능 및 림프홈 기능과 엔진 토크 보상 및 엔진 아이들 속도를 제어할 수 있다.

• 연료분사기

다양한 분공 지름의 연료분사기는 가솔린 연료분사기, LPI 연료분사기, GDI 고압 연료분사기 등 세 가지가 있다. 가솔린 연료분사기는 차량의 운전상태에 따라서 정확한 양의 연료를 최적의 분무 상태로 흡기포트로 분사하는 솔레노이드 형태의 정밀 제어 밸브이다. LPI 연료분사기는 차량의 운전상태에 따라서 정확한 양의 액화된 LPG 연료를 흡기포트로 분사하는 솔레노이드 형태의 정밀 제어 밸브이다. 또한, 가솔린 직접분사 방식의 GDI 고압 연료분사기는 차량의 운전상태에 따라서 정확한 양의 연료를 최적의 분무 상태로 연소실내로 직접 분사하는 솔레노이드 형태의 정밀 제어 밸브이다. 이 세 가지 연료분사기는 정확한 연료 분사량과 최적의 분무 패턴 및 미립화 되었으며, 넓은 동적 작동 범위와 우수한 누설 성능이 장점이다. 우수한 소유량 선형성 및 내구성과 낮은 소음 및 빠른 응답 성능을 자랑한다.

• 솔레노이드 밸브

㈜현대케피코 액추에이터의 솔레노이드 밸브는 네 가지 종류의 벨브로 구성되어 있다. 먼저, 밸브퍼지제어 솔레노이드 밸브는 연료 탱크의 증발 가스가 증발하여 대기 중으로 방출되는 것을 방지하기 위해 엔진 연소에 따른 부압 발생 시 퍼지제어 솔레노이드 밸브를 개폐하여 캐니스터에 포집 된 연료 가스를 연소실 내로 유입시키는 액추에이터이다. 소형 사이즈의 소음 저감 디자인을 적용하였으며, 낮은 누설 특성 및 다양한 니플 방향의 용이한 장착성이 특징이다. 또한, 우수한 유량 성능과 이물 유입 방지용 메쉬 필터(Mesh Filter)가 내장되어 있다. 온오프 솔레노이드 밸브는 자동변속기 내의 밸브바디에 설치되며, 변속에 필요한 유압이 클러치로 유입되도록 밸브바디 내의 압력절환밸브(pressure switching valve)를 작동시키는 밸브이다. 저 누설 및 저 중량 모델이며, 빠른 응답 성능과 변속기 내의 철 및 알루미늄 입자 등의 이물질에 대한 강건성이 특징이다. 솔레노이드 밸브 중 직접제어 솔레노이드 밸브는 자동변속기 밸브바디에 장착되어 클러치와 브레이크에 인가되는 유압을 압력제어밸브(PCV) 없이 직접적으로 제어하는 밸브이다. 간단한 구조와 높은 자기력을 확보할 수 있고, 이물질 유입을 방지하는 전 포트 필터를 적용했다. 자동변속기 내 미세 금속 이물질 영향을 최소화하여 이물질 강건성을 확보했으며, 누설유량 및 히스테리시스 또한 최소화 했다. 그리고, 고압 제어가 가능하여 우수한 배출 성능을 확보하였으며, 빠른 응답 및 정밀 유압 제어가 가능하다. 직접제어 밸브가 있다면 솔레노이드 밸브에는 간접제어 밸브도 있다. 간접제어 솔레이드 밸브는 자동변속기 밸브바디에 장착되어 시스템에 필요한 유압 을 압력제어밸브에 인가 함으로써 자동변속기의 변속을 간접적으로 제어하는 밸브이다. 이 밸브는 밸브바디 종류, 자기력 크기, 필터 크기, 유량 범위, 압력 범위, 색상 등 다양한 탑입의 밸브를 선택할 수 있다. 또한, 절연저항 성능이 우수하고 강건한 내진동 성능 및 가벼운 게가 특징이다. 이 밸브 역시 자동변속기 내 미세 금속 이물질 영향을 최소화 하여 이물질 강건성을 확보했으며, 빠른 응답성능 및 정밀하게 유압을 제어할 수 있다.

모듈

㈜현대케피코의 모듈은 흡기 매니폴드 모듈, 딜리버리 파이프 모듈, 전자 부품 모듈 세 가지 모듈이 있다. 흡기 매니폴드 모듈은 엔진을 구동할 경우에 실린더에 최적의 공기와 연료를 공급하는 기능을 가지는 모듈이다. 모듈화되어 흡기 매니폴드, 흡기관 압력 및 온도 센서, 가변 흡기 시스템, 가변 충진 시스템 및 엔진 조립을 위한 부품으로 구성되어 있다. 제품 설계, 엔진 부품 통합시스템 검증, 컴퓨터 지원 설계(CAE), 성능 검증 시험, 엔진 및 차량시험 등 제품 설계부터 품질 검증까지 자체 개발을 퉁하여 일정 및 요구사항을 만족한다는 특징이 있다. 다수의 생산 경험을 통하여 양산 품질을 확보할 수 있고, 모듈화 및 공용화 부품 사용을 통하여 원가를 절감할 수 있다. 흡기관 압력 센서, 범용 모터, 전자식 스로틀 밸브, 솔레이노이드 밸브 등 모듈화를 통한 에너지 관리 시스템(EMS) 부품이 통합 시스템화 되어 있다. 흡기 매니폴드 모듈에는 가변 흡기 시스템(VIS), 가변 흡기 혼합기(VCM), 와류 조절 밸브(SCV) 등 세 가지 작동 원리로 구성되어 있다. 가변 흡기 시스템은 엔진 운전 영역에 따라 적절한 밸브 작동을 통하여 엔진 구동 토크를 향상하는 시스템이고, 가변 흡기 혼합기는 흡기 유동 변화를 통해 혼합기의 최적연소를 유도하여 배기가스 및 연비 저감 유도 시스템이다. 또한, 와류 조절 밸브는 와류 생성하여 흡기 유동 변화를 통해 출력 향상 및 연료 소비율 개선을 위한 시스템이다. ㈜현대케피코의 모듈 중 하나인 딜리버리 파이프 모듈은 차량의 조건에 따라 연료펌프로부터 이송된 연료를 연료 분사기에 안정적으로 공급하기 위해 30bar에서 200bar로 축압된 가솔린 연료를 일정 체적의 공간에 저장 후 공급하는 연료관이다. 피로 강도와 검증 시험을 통한 요구 수명이 보증되며, 풍부한 생산 및 품질 관리 경험이 특징이다. 구조, 유동, 진동, 소음 등 시뮬레이션 시스템에 의한 설계를 최적화했다. 또한, 고객 맞춤형 설계와 차량, 엔진, 리그 및 시스템 장비 등으로 다양한 신뢰성 시험 시설을 구축했다. ㈜현대케피코의 모듈인 와이어링 타입에 전자 부품 모듈은 엔진 구동력을 휠 구동력으로 변환하는 변속기의 내부에 위치한 모듈이다. 속도센서 및 유온센서, 와이어 하네스와 커넥터를 통합하여 자동변속기 제어기와 부품 간의 전기적 연결을 통하여 전장 부품의 전원 및 제어 신호를 전달하는 역할을 수행한다. 변속기 제어 부품들과 와이어 하네스와의 모듈화가 특징이며, 넓은 작동 온도 범위와 소형화 및 저중량으로 설계되었다. 또한, 진동 및 환경 조건에 대한 높은 내구성과 품질에 대한 우수한 신뢰성을 자랑한다.

친환경 자동차 제어

㈜현대케피코의 친환경 자동차 제어 시스템은 자동차의 배기가스를 저감하고 연비 및 동력 성능을 향상하기 위해 개발되었다. 하이브리드 제어기(Hybrid Control Unit)는 엔진과 모터 두 가지의 동력원으로 움직이는 하이브리드 자동차 운전자의 의지, 차량의 주행 속도, 도로의 상태 및 배터리의 충전상태 등에 따라 여러 주행모드를 갖는다. 하이브리드 제어기는 이러한 자동차의 상태 정보로부터 최적의 동력을 연산하여 엔진 제어기와 모터 제어기가 유기적으로 동작할 수 있도록 명령을 전송하는 장치이다. 제어시스템의 모터 제어기(Motor Control Unit)는 고전압의 배터리전압(DC)을 교류(AC)를 고속으로 끄고 켤 수 있어서 교류로 변환하는 펄스진폭변조(PWM) 제어방식을 사용하는 인버터 컨트롤러와 이 신호를 받아 고전압 부품인 절연 게이트 양극성 트랜지스터(IGBT)를 동작시키는 게이트 드라이브로 구성된다. 하이브리드 자동차는 엔진과 모터로 이루어진 두 가지의 동력원을 가질 경우에 이 자동차에서 배터리의 충전 전량이 동력의 분배를 결정하기 위한 중요한 요소이다. 이에 배터리 제어시스템(Battery Management System)은 이를 항시 측정하여 하이브리드 제어기로 전송한다. 부가적으로 냉각팬 제어와 전력 차단 제어 및 절연고장의 검출과 같은 역할도 수행한다. ㈜현대케피코의 친환경 자동차 제어 부문의 연료전지 제어시스템은 연료전지 제어기와 스택 전압 모니터가 있다. 연료전지 제어기는 연료전지 제어시스템에서 최상의 제어기에 속한다. 연료전지 시스템의 주변 장치와 전력 및 고전압 배터리와 같은 보조 전원 장치가 전력을 효율적으로 분배하도록 제어하는 역할을 한다. 연료전지 시스템은 전력을 발생시키는 연료전지 스택과 주변 장치인 수소 공급장치, 공기 공급 장치, 물과 열 관리 장치로 구성된다. 이 시스템을 위한 스택 전압 모니터는 연료전지 자동차의 동력을 분배하고, 연료전지 스택에 있는 수 백개의 셀 전압을 각각 모니터링하게 된다.

연료전지

㈜현대케피코의 연료전지는 공기 차단 밸브와 운전 압력 제어 밸브가 있다. 공기 차단 밸브는 연료전지 자동차가 정지한 후에 연료전지 흡입 및 배출 통로를 차단하여 스택 내부에 잔존하는 공기가 불필요하게 반응하여 스택 수명이 저하되는 것을 방지하기 위한 엑추에이터이다. 스마트 타입은 제품 내 제어기가 구성되어 있으며, 우수한 밸브 기밀 성능을 자랑한다. 저온시에는 결빙 해제 능력이 있고, 고토크를 위한 기어드 모터를 적용하였다. 운전 압력 제어 밸브는 연료전지 스택 내부에 발생되는 공기 및 수증기의 배출 통로를 조절하여 스택 내부 압력을 제어하여 스택 효율을 향상 시키기 위한 엑추에이터이다. 공기 차단 밸브와 같이 제품 내 제어기가 구성된 스마트 타입과 전온시 결빙 해제 능력 및 고토크를 위한 기어드 모터가 적용되었다. 또한, 정밀도 향상을 위해서 고감속비를 구현하기도 했다. 작동 온도는 -40℃에서 105℃ 사이이며, 전압은 작동하기 위해서 8V에서 16V의 전압이 필요하다.

전자제어장치

㈜현대케피코는 국내 최초로 제품 양산을 위해서 자동차 전자제어장치(ECU) 시험장비를 100% 국산화했다. 전자제어 시스템 전문기업인 ㈜현대케피코의 전자제어장치는 차량의 인지와 제어 및 판단 등을 총괄하는 컴퓨터이다. 예를들어, 사람은 두뇌에 해당하는 전자 부품인 셈이다. 자동차가 고상양화 되면서 전자제어장치의 중요성이 더욱 커지고 있다. 차량 자동화율을 높이는 핵심 부품인 만큼 차량 운행 중 오류에 민감하며, 제품 성능 테스트 과정이 중요하여 신뢰성이 곧 제품 품질을 결정한다. 고객사인 완성차 업체가 품질 결함 없는 '제로 디펙트'를 강조하면서 테스트 장비 투자 금액도 지속 증가하고, 통상 전장부품 테스팅 설비 투자액은 전체 연구개발 투자의 절반가량을 차지하고 있다. 이에 ㈜현대케피코는 외산 테스팅 장비를 사용해오다 장비 국산화에 시동을 걸고 있으며, 개발 주도권도 가질 수 있어 신속한 '타임투 마켓'을 위해선 자체 개발이 훨씬 효율적이란 판단이다. 또한, 통상적으로 외산 장비를 구입 및 배송 받아 설치하는 데까지 10개월이 걸린다. 이에 ㈜현대케피코가 자체 개발과 양산을 위해 라인을 만드는 데 드는 시간을 더 단축할 정도로 기술 수준을 높였다.

• 차량 전동화 기술

㈜현대케피코의 차량 전동화 기술은 3세대로 쉽게 나눠서 표현할 수 있다. 1세대는 범용 고전압의 배터리전압 모터 및 기어류를 연결하여 사용한 제품이 개발되어 시스템에서 요구하는 동작 기능이 구현되는 형태이다. 2세대는 보다 정밀한 제어가 구현되는 시기이며, 모터 및 내부 기구부의 동작을 센싱하여 모터 제어를 담당하는 별도의 제어기에 신호를 보내 더욱 정밀한 제어가 이뤄진 것이다. 3세대는 모터와 제어기의 합체이다. 차량에 적용되는 모터의 수가 늘어나면서 모터를 제어하는 제어기의 부담도 커지고 있으며, 모터에 제어기를 내장하여 스스로 상태를 판단하고 동작하는 한편 자체 고장진단까지 할 수 있으면 3세대 기술로 구분할 수 있다. ㈜현대케피코는 2세대에서 3세대를 넘나들며 차량 전동화 기술을 고도화시키고 있다. 모터 개발 및 제어 전담 부서를 꾸리고 설계, 생산, 상용화, 플랫폼화를 차근차근 밟아 나가고 있다. 또한, 빅데이터 기술을 보유하고 있는 현대엔지비㈜와 함께 차량 전동화 기술 발전에 필요한 제반사항과 최근 동향을 집중적으로 파악하는 중이다. 이러한 과정을 거쳐 개발된 병력수송장갑차(APC)와 상륙장갑차(ACV) 등 일부 3세대 액추에이터는 이미 수소자동차에 쓰이고 있다.

• 씨피테스터(CP-Tester)

테스트 개발 프로세스를 간소화하는 몇 가지 핵심 구성요소이다. 연구 및 개발과 제품 엔지니어는 씨피테스터라는 테스트 스크립팅 모델링 도구를 사용하여 사전에 작성된 200개 이상의 함수 중에서 선택하여 테스트 순서를 개발할 수 있다. 각 테스트 단계와 파라미터를 구성할 수 있으며, 이 테스트 단계를 적절한 하드웨어 입출력(I/O)에 매핑하고 다른 전자제어장치 유형에 맞게 재구성 할 수도 있다. 또한, 씨피서버(CP-Server)는 엔지니어가 새로운 테스트 요구 사항을 개선하기 위해 테스트 결과 데이터를 효과적으로 관리하는 데 사용할 수 있는 또 다른 시스템이다. ㈜현대케피코의 엔지니어들은 다양한 유형의 파워 트레인 전자제어장치에 대한 적응력을 통하여 테스터 개발 시간을 단축할 수 있고, 연구 및 개발에서 생산까지 테스트 단계를 재사용 및 재구성하여 테스트 엔지니어링 자산을 효율적으로 사용 가능하다. 또한, 표준 형식으로 데이터를 처리 및 추적하여 생산 테스트 데이터의 가치를 향상할 수 있다. 짧은 개발 시간의 중요성을 감안하여 ㈜현대케피코는 내셔널 인스트루먼츠(NI)의 자동화 테스트 솔루션을 활용하여 독립성을 확보하고, 3개월 이내에 유연한 표준 테스터를 개발 해냈다. 이로 인해 개발 시간이 80% 단축되었으며, 제품 요구 사항이 발전함에 따라 향후 컨트롤러 영역 네트워크(CAN)과 같은 기능을 유연한 데이터 속도로 추가할 수 있다.

기타 전자제어

㈜현대케피코는 자동차용 전자제어시스템 분야에서 제품을 개발하고 있다. 예를들면, 이륜자동차용 엔진 제어기는 소형 및 경량화되어 장착이 용이하다. 또한, 유럽연합이 이륜자동차에 적용하는 배기가스 허용기준치인 유로3(EURO 3)의 기술을 적용하고도 있다. 사륜구동 자동차를 전자로 제어하는 사륜구동 커플링용 전자제어기와 커플링 내 오일의 압력이 변화되는 것을 감지하는 사륜구동 커플링용 압력센서 및 파라노마 선루프를 전자적으로 제어하는 파라노마 선루프용 전자제어기 등도 개발하고 있다. 이륜자동차용 엔진 제어기는 각종 센서가 감지하는 엔진의 상태를 판단하여 운전 조건이 최적화될 수 있도록 점화시기 및 연료 분사량을 조정하는 장치이며, 사륜구동 커플링용 전자제어기는 자동차의 사륜구동 시스템을 전자적으로 제어하기 위한 장치이다. 사륜구동 커플링용 전자제어기는 전자의 의지를 판단하여 사륜으로 전활할 수도 있다. 사륜구동 커플링용 압력센서는 사륜구동 자동차의 전자식 커플링에 장착되어 자동차의 운전 조건에 따라 커플링에 있는 오일의 압력을 감지하는 센서이다. 측정된 오일의 암력을 사륜구동 커플링용 전자제어기에 전달하여 커플링 내에 오일의 압력을 제어하게 된다. 또한, 파라노마 선루프용 전자제어기는 글라스 및 셰이드 제어용 제어기가 각 1대씩 장착되는 파노라마 선루프 제어기이다. 사용자의 스위치 압력을 인식하여 루프 글라스와 셰이드의 동작을 제어하며, 선루프가 닫히는 동안 사람 및 사물의 끼임을 인식하여 상해를 방지하는 기능도 한다. ㈜현대케피코의 선루프용 전자제어기는 선루프 글라스와 롤 블라인드의 열림 및 닫힘을 제어하는 기능을 수행한다. 제어기는 사용자의 스위치 입력을 받아 선루프 동작을 결정하고 모터를 제어하게되며, 선루프 동작 중 물체 끼임이 발생한 경우에는 제어기가 이를 판단하고 안티핀치(Anti-Pinch) 기능을 수행하여 열림 동작을 통해 사용자를 보호한다. 물체 끼임을 방지하기 위한 안티핀치 컨트롤 기능을 수행하고, 제어기 모터 제어에 대한 페일 세이프(Fail-safe) 모드를 제공한다. 또한, 자동차 주행 중에도 안정적인 동작 수행 능력과 뛰어난 제어기 내구 성능을 제공하며, 다양한 선루프 스위치 타입에 대한 높은 호환성을 보유하고 있다. 진공압력센서는 브레이크 부스터 내부의 진공 압력을 감지하여 엔진제어기에 전달과 엔진 스탑 및 스타트를 가능하게 하는 ㈜현대케피코의 센서이다. 측정 압력, 장착부, 출력 신호 등 사용자의 요구 사양을 반영하여 설계되었다.

주요 활동

스마트팩토리

㈜현대케피코는 공정 시뮬레이션 분석을 통하여 생산성을 저해하는 요소들을 발굴하고 이를 해결할 최적안을 도출하여 양산에 적용하고 있다. 양산이 진행되는 공장에서는 각 공정, 작업자, 자재 등 여러가지의 요소들이 유기적으로 동작하여 제품을 생산하기 때문에, 이러한 복잡한 과정을 사람이 정확히 예측 하거나 직접 계산하는 것은 어려운 일이다. 특히, 실물이 존재하지 않는 라인을 설계하는 단계에서는 더욱 어렵다. 이러한 문제를 해결하고자 ㈜현대케피코는 공정 시뮬레이션을 도입했고, 제조 과정에 대한 정확한 수치적 분석을 수행하고 있다. 공장 및 공정의 3D모델링을 통해 레이아웃을 사전에 검증하고 직관적인 분석이 가능하도록 했다. 또한, 시뮬레이션의 수치적인 분석 결과를 기반으로 생산성 저하 요인을 발굴하여 개선함으로써 제품의 흐름, 작업 동선, 공정 운영 계획 등의 최적화를 진행하고 있다. ㈜현대케피코는 360°라인뷰 및 가상현실(VR) 기기를 활용한 해외공장을 가상 검토하고 있다. 해외 공장의 경우에는 본사에서 공정과 설비를 자세히 파악하기 위해서 직접 해외 출장을 통하여 현장을 확인하는 과정이 필요하다. 또한, 본사와 설비의 개조 및 변경 등을 위한 협의 진행시 상호간 문서 자료를 활용한 의사소통에 한계가 존재한다. 때로는 잘못된 이해로 인해 오류가 발생하기도 한다. 이에 ㈜현대케피코에서는 해외 공장 생산라인의 파노라마 사진을 촬영하여 생산라인과 공정 설비를 360°로 확인할 수 있는 라인뷰 시스템을 구축했다. 인터넷 지도 서비스의 로드뷰와 유사한 형태의 라인뷰 시스템을 활용하여 공장 및 라인의 구성에 대해 현지 출장 없이 웹(web)에서 360° 사진을 통하여 사전에 확인 및 검토할 수 있다. 또한, 장비의 변경 및 개조와 관련한 업무 협의 시에는 해외공장 담당자와 동일한 현장 사진을 확인하여 의사소통의 오류를 줄일 수도 있다. 신입과 경력 사원 교육 등 필요에 따라 헤드 마운트 디스플레이(HMD) 가상현실 기기를 활용하여 현장감 있게 해외공장을 가상으로 체험해 볼 수 있다.

인공지능 비전검사

제조라인에서 활용되는 비전검사 장치는 제작품의 위치를 인식하거나 글자 판독 및 결함을 찾아내는 데 활용된다. 이러한 운영의 전제는 사전에 좌표와 각도 값을 입력하거나 완전하고 구분이 확실한 양불의 이미지를 등록하여 이후에 비교를 수행한다. 입력된 것과 다른 부분이 있는지 찾아내는 룰 베이스(Rule base) 기반 검사 방식을 대부분 사용하고 있다. 하지만, 룰 베이스 기반 검사 방식은 예상되는 불량 유형을 모두 등록해야 하는 한계점도 지니고 있다. 이러한 한계점 개선하기 위해서는 룰 베이스의 비전검사 판정방식에 추가로 인공지능 딥러닝 알고리즘을 활용한 프로그램 개발을 수행하여 제품의 신뢰성을 확보해야 한다. 또한, 제조라인의 효율과 비전검사 판정 및 판독률 향상을 위해 지속적으로 검사방식을 개선하고 있다. 이러한 인공지능 기술이 적용된 비전검사 방식으로 인하여 검사공정 가성불량 발생률을 감소시켜 생산성을 향상시키고, 기존 검사영역 외에 미검사영역까지 빠르고 정확하게 판정이 가능하여 불량 유출을 사전에 방지하고 있다.

생산기술 투자시스템

제품의 원가를 구성하는 두 축은 원자재에 해당하는 부품의 원가와 그 부품들을 조립하는 제조라인의 투자비이다. ㈜현대케피코는 제조라인의 경쟁력 향상을 위해 투자비 절감 활동을 진행하고 있다. 생기투자시스템을 개발하여 제조라인 단위 및 그 제조라인을 구성하는 장비 및 세부 구성장치의 가격 데이터 베이스를 구축하고 있다. 이를 위해 각 제품별 조립라인을 구성하는 장치들을 표준화 했으며, 세부 품목들을 카테고리화하여 장비 표준 자재 명세서(BOM)를 구성했다. 이를 통해 장비 및 품목별 투자비를 관리하고, 향후 활용을 위한 검색이 용이하다. 또한, 시스템을 통하여 표준안전관리비와 같은 복잡한 수식들을 자동으로 계산하도록 개선하였으며, 오류검증 로직을 통해 투자비 검토 단계의 실수방지(Fool proof)를 적용했다. 특히, 이 시스템은 프로젝트 초기 제조라인 투자비 검토의 정합성을 향상시킬 수 있으며, 프로젝트의 사업화 검토를 위한 중요 데이터로 사용된다. 적정 투자비 검토시 시스템의 데이터베이스를 기반으로 가격을 검토하여 합리적 투자가 이루어질 수 있도록 유도하고, 이는 실제 투자비 절감으로도 연결된다. 또한, ㈜현대케피코에서 많이 사용하는 주요 표준품에 대하여 표준 사양을 지정하여 통합구매를 검토하고 있으며, 공정 별 난이도 및 장비제작 단계에 따라 투입되는 표준 인건비(MD)를 표준화하는 등 투자비를 효율적으로 집행하기 위해 계속해서 노력하고 있다.

프론트 로딩

㈜현대케피코는 더욱 높은 수준의 품질과 양산 관리에 대해 사용자의 요구를 만족하기 위해서 제품 개발 초기부터 선행적으로 제품의 문제점을 확인 및 개선할 수 있도록 프론트 로딩(Front loading)을 진행하고 있다. 제조 부문에서의 프론트 로딩은 디자인 리뷰(Design Review), 공정 벤티마킹(Manufacturing line bench marking) , 신기술 및 신공법 등을 진행하고 있다. 이러한 활동을 통하여 제품 기획 단계부터 제품설계 강건성 등을 사전에 검토하고 완벽한 제품 개발을 추구한다. 또한, 양산할 경우에 발생할 수 있는 문제점에 대해 사전에 검토하여 완벽한 생산 및 제품 품질 확보를 통하여 사용자의 신뢰를 쌓고 있다. ㈜현대케피코가 제품을 개발할 경우에, 각 단계별 디자인 리뷰를 통하여 제품의 완성도 향상 및 양산성의 확보를 목표로하고 있다.

참고자료

• ㈜현대케피코 공식 홈페이지 - https://www.hyundai-kefico.com/ko/main/main/index.do
• ㈜현대케피코 센서 전체 제품설명서 - https://www.hyundai-kefico.com/ko/business/pdf/1_2Powertrain_Sensor_kor.pdf
• ㈜현대케피코 액추에이터 전체 제품설명서 - https://www.hyundai-kefico.com/ko/business/pdf/1_3Powertrain_Actuator_kor.pdf
• ㈜현대케피코 모듈 전체 제품설명서 - https://www.hyundai-kefico.com/ko/business/pdf/1_4Powertrain_Module_kor.pdf
• ㈜현대케피코 연료전지 전체 제품설명서 - https://www.hyundai-kefico.com/ko/business/pdf/2_2Eco_Fuel%20Cell_kor.pdf
• ㈜현대케피코 제어기&센서 전체 제품설명서 - https://www.hyundai-kefico.com/ko/business/pdf/2_2Eco_Fuel%20Cell_kor.pdf
• 〈2020년 현대케피코 지속가능 보고서〉, 《㈜현대케피코》
• 이소현 기자, 〈(프로필)방창섭 현대케피코 부사장〉, 《이데일리》, 2018-12-12
• 김종율 기자, 〈현대케피코의 자동차용 전자제어시스템〉, 《오토모티브리포트》, 2018-08-29
• 박소라기자, 〈현대케피코, 차량 전자제어장치(ECU) 시험 장비 100% 국산화 성공〉, 《전자신문》, 2017-05-31
• 현대케피코, 〈현대케피코가 말하는 차량 전동화 기술〉, 《현대저널》, 2018-07-10
• 고민석, 〈현대 케피코, 표준 CP-Tester로 생산 테스트 시간 15% 단축〉, 《내셔널 인스트루먼츠》

같이 보기

• 현대자동차그룹
• 현대자동차㈜
• 방창섭

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