국가뿌리산업진흥센터

오토바이의 핵심 부품, 밸브시트

밸브시트는 이륜차(오토바이) 엔진의 실린더 헤드에 압입, 가공되어 흡배기 밸브의 개폐시 밸브와 밀착해 연소실 내의 기밀성을 유지하는 역할을 하는 동시에 가열되어지는 밸브의 열을 실린더 헤드에 전달해 밸브의 과열을 방지하는 역할을 하는 엔진핵심 부품이다. 밸브시트를 제작하기 위한 소재로는 크롬(Cr)계, 크롬-몰리브덴-코발트(Cr-Mo-Co)계, 코발트(Co)계 등 다양한 합금 분말이 사용되어 왔으나 최근에는 내열성과 윤활성이 뛰어난 코발트계 합금이 균일하게 분포돼 있는 재료를 주로 사용하고 있다.

밸브가이드는 밸브의 상하 운동 및 시트와 밀착을 바르게 유지하도록 밸브 스템을 안내해주는 부분이며 밸브 트레인에 밀봉하기 위한 조립품으로서의 역할을 한다. 기존에는 주물제 밸브가이드가 널리 사용되어 왔으나 엔진의 고출력화, 고속화 경향에 따라 고도의 내마모성 및 내열성이 요구되어 합금설계가 자유로운 분말야금제로 변화하게 되었으며 공법의 변경에 따라 생산원가 또한 낮아져 최근에는 승용 엔진의 경우 90%이상 분말야금제가 사용되고 있다.

기술협력지원사업을 통해 뿌리기업인 (주)지케이에스는 고내열, 고강도의 이륜차 엔진용 밸브시트와 밸브가이드를 소결합금 기술을 활용해 개발했다. 전체 매출의 30% 정도를 해외수출을 통해 기록할 정도로 수출비중이 높은 지케이에스는 이번 개발 역시 대만의 엔진부품 제조사인 JESHENG POWDER TECH사와 함께 진행했다.

적극적으로 해외시장을 개척해 온 지케이에스

지케이에스는 크지 않은 규모에도 불구하고 해외시장 개척에 주력하고 있다. “5년쯤 전부터 자동차 산업 관련 해외전시에 연간 2회 정도 꾸준하게 참가해 오고 있습니다. 주로 프랑스나 독일 등 유럽지역에서 열리는 해외전시에 나갔는데요, 지원사업의 수요기업인 JESHENG POWDER와도 3년쯤 전에 한 해외전시회에서 처음 만났습니다.”

이번 개발을 주도한 연구개발부 신승목 이사는 해외수출의 중요성을 역설한다. “뿌리기업들은 해외시장 개척보다는 국내 경쟁에서 살아남으려는 경향이 강합니다. 뿌리기업들이 비교적 규모가 크지 않다 보니 해외시장 개척에 투자할 여력이 없어서 그런 경우가 많은 것 같은데요, 하지만 국내에서 경쟁하기에는 시장규모가 너무 작습니다. 내수 시장 경쟁이 치열하다보니 가격은 내려가고 그러다 보면 수익성이 떨어져서 신제품과 기술에 투자할 여력이 안 되는 악순환이 반복되게 됩니다. 그런 상황을 타개해 나가기 위해서는 적극적으로 해외시장 개척에 나서야 합니다. 특히 해외 업체와 계약하게 되면 계약기간이 통상 3년에서 5년 정도의 장기 계약인 경우가 많습니다. 안정적으로 매출이 확보되니까 연구개발 투자계획을 세울 수 있는 여력이 생기게 됩니다. 앞으로 중소기업청이나 국가뿌리산업진흥센터에서도 우리 뿌리기업들이 글로벌 시장 개척을 해 나갈 수 있는 여건을 마련하는데 지원을 아끼지 않았으면 하는 바람입니다.”

국경을 넘어선 우정

3년 전 수요기업인 JESHENG POWDER TECH와 인연을 맺은 지케이에스는 그동안 수요기업과 13개 정도의 이륜차용 부품, 그 중에서도 밸브시트와 밸브가이드를 공동으로 개발했다. 자동차 부품을 전문으로 생산하고 있었던 지케이에스는 JESHENG POWDER TECH와 인연을 맺기 전까지 이륜차 부품을 생산한 경험은 많지 않았다. 국내 이륜차 시장 자체가 크지 않았고 이륜차 부품의 대부분을 일본제품이 점유하고 있기 때문이었다. 대만 시장 역시 마찬가지였다. 대만은 이륜차 수요가 큰 편인데 일본 제품이 90% 이상 시장을 점유하고 있다.

JESHENG POWDER TECH 역시 일본에서 생산된 밸브시트를 주로 활용해 왔는데 일본제 밸브시트가 가격경쟁력이 떨어진다 판단하여 지난 3년간 협력관계를 맺어온 지케이에스에게 이번 개발 제품을 의뢰하게 됐다.

그렇게 시작된 제품개발에는 그동안 지케이에스가 축적해 온 소재설계 기술, 분말 성형 기술, 금형기술 등이 적용됐다. 특히 밸브시트는 밸브와 반복하여 접촉되고, 연료의 폭발 연소에 따른 고온의 상태가 계속 유지되는 가혹한 조건하에 노출되기 때문에 다른 어떤 부품보다 높은 수준의 내마모성, 내충격성, 내열성 등이 요구된다.

이러한 특성을 충족시키기 위해 용침 첨가법, 경질 입자 첨가법, 합금조성제어법 등을 활용했다. 또한 밸브시트와 밸브가이드는 자동차나 이륜차 부품 중 1대에 들어가는 수량이 많은 부품 중 하나다. 16기통의 경우 16개의 밸브시트와 가이드가 필요하다. 그러다 보니 개당 생산원가에 예민한 편이다. 그리고 밸브시트와 밸브가이드 생산원가 중 높은 비중을 차지하는 것이 바로 소재설계다. 어떤 소재를 어떤 비율로 합금해서 제작하는지가 생산원가를 좌우하게 되는데 그동안 자동차 부품 제작을 통해 쌓아온 지케이에스의 소재설계 기술을 기반으로 성공적으로 제품 개발을 완료했다.

세계로 가는 길을 더 넓게 닦다

JESHENG POWDER TECH과의 관계를 통해 이륜차 시장에 본격적으로 뛰어들었던 지케이에스는 이번 기술협력지원사업을 통해 JESHENG POWDER TECH와의 관계를 더욱 돈독히 다지며 향후 적극적으로 공동마케팅을 전개해 나갈 예정이다. 특히 대만에 진출해 있는 일본이륜차 메이커를 적극적으로 공략할 예정이다. 국경을 넘어 쌓아 온 지케이에스와 JESHENG POWDER TECH 우정. 그 우정이 더욱 돈독해져 지케이에스가 세계 속에서 기술로서 한류를 만드는 회사로 성장해 나가는 밑바탕이 되기를 소망해 본다.

<출처 : 2015 뿌리기업-수요기업 기술협력지원사업 결과안내집>