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토요타, 실린더 헤드 알루미늄 주조기술 개발

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글 : 채영석(charleychae@global-autonews.com)
승인 2020-04-06 20:00:19

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토요타가 공장 환경과 제품 기능 향상을 양립한 알루미늄 주조 기술을 개발했다고 발표했다. 토요타는 2015년 토요타환경챌린지 2050의 일환으로 공장 CO2제로의 도전을 실현하기 위해 노력하고 있으며 전동화가 진행되는 가운데 높은 열효율을 실현하는 기술 등 내연기관 엔진의 기술 발전도 요구되고 있는 상황에서 알루미늄 주조 기술을 개발하게 됐다고 배경을 설명했다.

 

이번에 토요타가 개발한 것은 엔진의 성능을 좌우 실린더 헤드에서 세계 최초인 알루미늄 주조 기술이다. 실린더 헤드의 냉각 채널은 일반적으로 코어라는 모래를 접착제로 굳힌 사형에서 형성된다. 코너의 제조 방법으로 현재 주류를 이루고 있는 기술은 접착제로 유기물질인 페놀 수지를 사용하고 있는데 주조시 냄새와 연기가 발생하고 악취 가스 처리를 위한 대형 탈취 설비가 필요하다는 문제가 있다.

 

한편, 엔진 성능을 향상시키기 위해 실린더 헤드의 냉각 능력을 향상시킬 필요가 있고 이를 위해 냉각수로를 가늘고 복잡한 형상으로 하는 것이 요구된다. 연기와 냄새를 발생시키지 않기 위해서는 접착제에 무기물질을 이용하는 것이 효과적이지만 무기 물질을 사용한 코어 제조에서 복잡한 형상을 만들거나 모래를 재 사용할 수 있는 방법은 없다.

 

이번에 토요타가 개발한 알루미늄 주조 기술은 냄새나 연기가 발생하지 않는 무기 물질인 물 유리를 사용해 복잡한 형상에도 대응할 수 있고 모래가 재 사용될 수 있는 세계 최초의 기술이다. 열 분해하지 않는 물유리를 접착제로 알루미늄 주조시 악취 농도를 1/100 이하로 하는데 성공해 탈취 설비 투자를 절감했다. 또한 계면 활성제의 작용으로 모래의 유동성을 개선함으로써 실린더 헤드의 가늘고 복잡한 냉각 채널을 제공하며 열 효율 41%의 신형 엔진의 양산에 크게 기여했다고 한다. 또한 모래 처리 온도의 저온화를 실현해 이산화탄소 배출량을 기존의 절반으로 했다.

 

토요타는 이 기술을 채용한 실린더 헤드를 토요타뿐 아니라 외부에 기술을 제공한다는 방침이라고 밝혔다.  

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