전기차용 베어링 볼 제조기술 국산화 성공

세계 1위 제품과 성능 동등해
양산 가능한 기업에 기술이전
전량 일본 수입 의존서 탈피

한국재료연구원(KIMS) 고재웅 박사팀이 개발한 질화규소 베어링 볼(오른쪽)을 세계 1위 해외 제품과 비교 실험한 결과 동등한 성능을 보였다. 재료연구원 제공

[파이낸셜뉴스] 한국재료연구원(KIMS) 엔지니어링세라믹연구실 고재웅 박사팀이 전기차 구동 모듈용 질화규소 베어링 볼 제조기술을 개발해 국산화에 성공했다. 연구진이 만든 베어링 볼은 외부 공인 평가기관과 수요기업을 통해 테스트한 결과, 세계 1위 기업 제품보다 강도가 높았다. 또 장기간 고속 회전에 견디는 성능도 동등한 수준에 근접했다.

7일 재료연구원에 따르면, 국내에서 사용되고 있는 질화규소 베어링 볼은 일본으로부터 전량 수입해오고 있다. 질화규소 베어링 볼 기술이 적용된 하이브리드 베어링 분야의 세계 시장 규모는 2022년 기준 약 1조원이며, 전기차 시장의 급격한 성장세로 2026년 이후에는 1조3000억원 이상 급증할 것으로 전망되고 있다.

고재웅 박사는 "향후 기업 기술이전을 통해 국내 질화규소 베어링 볼 수요를 충족시킬 수 있는 자체 공급망 확보의 교두보를 마련했다"고 설명했다. 또한 "국산화에 의한 수입 대체 효과는 물론, 해외로의 수출도 기대할 수 있을 것"이라고 전망했다.

질화규소 베어링 볼은 전기차의 높은 출력 인가와 고속 회전 구동 환경하에서 전기 침식에 의한 고장을 방지하고, 높은 내구성과 신뢰성을 띄고 있다. 전기차의 경우 2만rpm 이상의 초고속 회전이 이뤄지는 베어링 부품의 필수 소재인 베어링 볼 수급이 원활하지 않다는 것이 자동차와 베어링 완제품 제조기업의 공통된 의견이다.

연구진은 질화규소 원료 분말에서 소재 및 베어링 볼 부품에 이르기까지 국내 수요 대응이 가능하도록 기술을 개발해왔다. 연구진은 "이번에 개발한 제조 볼을 세계 1위 기업의 상용 볼과 같은 조건에서 평가한 결과, 하중에 견디는 압쇄강도는 103~105%로 높았고, 장시간 고속 회전을 견디는 구름피로 수명은 동등한 수준"이라고 설명했다.

이 베어링 볼은 전기차, 풍력발전기, 반도체 공정 펌프, 우주 및 항공용 베어링 등 극한의 작동 환경이 요구되는 분야에 활용된다.

현재 연구진은 국내 세라믹 소재 및 부품을 양산화할 수 있는 인프라와 역량을 갖춘 국내 중견 강소기업에 기술을 이전하고, 향후 양산화 지원을 통해 국내에 질화규소 베어링 볼과 하이브리드 베어링 공급망을 확보하는 것을 목표로 하고 있다.

한국재료연구원(KIMS) 고재웅 박사팀이 전기차의 핵심 부품에 들어가는 질화규소 베어링 볼을 개발했다. 재료연구원 제공

[e-mail] 김만기 기자