△왼쪽부터 허민규 책임, 김정영 선임, 이지호 책임, 이상선 책임연구원.

자동차 부품 제조 업체인 에스엘이 개발한 `투샷 사출 공법을 이용한 자동차 헤드램프 비구면 렌즈`가 2018년도 제31주차 IR52 장영실상을 수상했다. 

자동차 앞부분에 있는 헤드램프는 야간 주행 시 도로표지판, 보행자 인식뿐 아니라 운전자 시야 확보를 돕는 제품이다. 헤드램프 빛은 상대편 차와 마주치는 왼쪽 부분은 미세하게 어두워 눈부심을 줄여야 하고, 도로표지판이 위치한 높이에서는 밝게 빛나는 등 까다로운 법 규제를 통과해야만 자동차에 탑재할 수 있다. 

또 최근 친환경·경량화 요구로 헤드램프에 LED 광원 적용이 늘어나고 있다.
 
LED 헤드램프는 크게 LED 방열시스템과 광학장치로 나뉘는데, 광학장치 중 하나인 `비구면 렌즈`는 헤드램프 밝기를 조절하는 핵심 부품으로 꼽힌다. 일반적으로 비구면 렌즈는 광학적 성능 유지를 위해 두께가 24㎜나 될 정도로 두껍다. 기존 비구면 렌즈는 플라스틱 사출 공법으로 만들었다. 플라스틱을 녹여 금형에 넣은 뒤 원하는 형상을 만들어 굳히는 방식이다. 하지만 두께가 두꺼운 만큼 플라스틱을 굳히는 데 걸리는 시간이 20분으로 상당히 길었다. 허민규 에스엘 생산기술센터 사출표면기술개발팀 책임연구원은 "헤드램프 하나를 만드는 데 20분이 걸리는 만큼 생산성이 떨어질 수밖에 없었다"며 "과도한 설비투자가 필요하다는 단점도 존재했다"고 말했다. 

에스엘 연구진은 이 문제를 해결하기 위해 플라스틱 사출을 두 번으로 나눠 비구면 렌즈를 만드는 공법을 개발했다. 아직 국내에서 개발되지 않은 공법인 만큼 양산 설비에서 예상치 못한 불량품이 발생하기도 했다. 연구진은 금형설계·가공 연구를 통해 비구면 렌즈를 삼등분으로 분할해 사출하고 접합하는 데 성공함으로써 성형품 냉각 시간을 단축했다.

허 책임연구원은 "20분 걸리던 제품 생산 시간을 4분으로 줄이는 데 성공했다"면서 "또한 생산공정을 무인화함으로써 생산성을 높이고 설비투자비를 절감하는 등 두 마리 토끼를 잡을 수 있었다"고 말했다. 에스엘이 개발한 투샷 샤출 공법을 이용한 자동차 헤드램프 비구면 렌즈는 2018년 1월부터 기아자동차 K3·카니발, 미국에서 생산되는 쏘렌트 등에 적용됐다. 올해 예상 매출은 내수 32억7000만원, 수출 2억7000만원 등 총 35억원을 기록할 것으로 기대하고 있다. 

허 책임연구원은 "개발되는 신차종에도 순차적으로 적용해 나갈 예정"이라며 "LED 광원을 이용한 차량이 고급 차종뿐만 아니라 저가형 차종에도 적용되는 추세를 볼 때 2022년까지 비구면 렌즈 매출은 78억원 이상이 될 것"이라고 기대했다.