자동차 생산과정

엔진 및 트랜스미션공장 (Engine Shop)

엔진은 자동차의 전체 작업공정 가운데 가장 많은 부품이 결집돼 하나의 부품을 형성하게 된다.  실린더 블록과 같은 복잡한 형상의 부품에는 30~40개의 가공 공정을 가지고 있다.
완성된 엔진으로 만들어지기까지 과정을 간략히 소개하면 소재입고, 기계가공, 단품조립, 워싱(Washing), 엔진조립 등 다섯가지 공정으로 나뉘어진다.
기계가공은 소재를 가공하는 공정으로 엔진의 정밀도를 위해 첨단 술로 가공하며, 측정 및 검수를 거쳐 조립에 임하게 된다.  각각의 가공라인은 정밀하고 완벽한 부품을 생산하기위해 지기진단기능,자동검사기능,자체검출기능,공구 교환시기 정보기능등을 갖추고 있다.
기계가공설비는 어떤 특정부품의 특정가공을 위한 전용기, 일정구역내에서 가공,검측,세정,자세교환등을 자동적으로 수행하는 트랜스퍼머신, NC공작기계 및 자동차화 장치,자동계측기 등으로 이루어져 있다. 

기계가공을 마친 부품은 단품조립과정을 밟게 되는데 단품조립이란 엔진을 구성하는 작은 조립품을 말한다. 이렇게 단품조립과정까지 마치면 워싱(Washing)공정에 이르게 되는데 워싱은 완전한 엔진을 조립하기 전 단계로 각 공정을 거치는 동안 부품에 묻은 이물질이나 먼지를 깨끗하게 씻어내는 공정이다.  워싱공정을 거친 각 부품들(실린더 블록,실린더 헤더,커넥팅로드 등)은 마지막 공정인 엔진조립공정에 이르러 엔진의 구동에 필요한 단품들이 장착되면서 비로소 완성차에 탑재될 엔진본체가 완성된다.
 

프레스 공장 (Press Shop)

자동차에 있어 프레임,바디 패넬,브라켓등 철판에 의한 무게는 자동차 총중량의 약 50% 이상으로 프레스 공정을 거치는 강판으로 만들어 진다.
프레스 공장은 자동차의 외형을 만드는 첫번째 과정이다.  즉 프레스 공장에서 자동차의 형체를 만들 패널을 만들어 주어야만 이후 용접을 통해 자동차의 형상이 만들어지고 페인트 작업과 각종 부품을 장착하여 완전한 자동차가 만들어지기 때문이다.

프레스 가공이란, 상하왕복운동을 하는 프레스 머신 사이에 자동차 바디 부품형상을 가진 금형을 장착시킨후 소성변형시켜 소정의 패널을 제작하는 작업 방법이다. 즉 소재(素材)인 철판(Coil)을 프레스 기계와 금형을 이용하여 교축(Drawing)→ 굽힘(Bending)→ 절단(Cutting) 등의 복합적인 과정을 통하여 성형, 제품(Panel)을 생산해내는 것을 말한다.

생산공정은 소재생산공정과 패넬생산공정으로 크게 구분되는데, 소재생산공정에서는 입고된 코일을 가공전에 세척을 하여 블랭킹(Blanking) 프레스에서 상, 하 금형을 이용하여 코일 형태로 입고된 철판을 필요한 형상대로 잘라내게 된다.  블랭킹라인이란 자동차 각부에 들어가는 패널을 성형하기 위한 최적형태의 평면철판(Blank)을 금형과 프레스기계를 이용하여 생산하는 라인을 말한다.

다음은 프레스 가공라인으로 옮겨지게 된다.  여기서는 프레스기계와 금형을 이용하여 필요한 형상을 만들게 된다.  프레스 기계란 2개 이상의 쌍을 이룬 금형을 사용하여 그들 금형 사이에 가공재인 철판을 놓고 금형을 상하 운동시켜 슬라이드에 의해 가공재에 강한 힘을 가함으로써 성형가공을 하는 기계로, 대개 자동차 제작사는 수천톤에 이르는 자동이송식프레스(트랜스퍼 프레스)를 이용하게 된다.

이렇게 완성된 각 패널들은 차체공장으로 이송된다.
 

차체 공장 (Body Shop)

차체조립공장은 말 그대로 프레스 가공을 통하여 만들어진 자동차 각 부분의 패널들을 조립, 용접하여 차의 모양을 만들어 내는 곳이다.
차체조립은 공정면에서 보면 자동차 조립공장에서 가정 정밀도가 요구되는 공정으로 주요설비의 대부분이 전용기이기 때문에 모델변경시에는 설비의 대부분은 새로운 설비로 바뀌게 된다.

설비로서는 메인라인과 부속되는 수십개의 서브라인으로 세분화 되며, 로봇 자동용접, 자동실러 도포장치, 자동이송장치 등의 자동공정을 대폭 설치하여 공장자동화율을 높이는데 주력하고 있다.  

차체조립작업은 용접작업, 실러(Sealer)작업, 메탈휘니쉬작업, 납땜작업, 볼트작업, 헤밍(Hemming)작업 등으로 구분되어 실시된다.  용접작업에는 점용접(Spot Welding), 탄산가스 아아크용접(CO2), 브레이징용접(알곤용접) 등이 있는데, 이 가운데 점용접은 차체조립과정에서 가장 많이 이용되고 있다. 
차체조립공장에서 하는 작업의 중요성은 차의 형상, 즉 차의 스타일을 최초로 형성하는 곳이라는 점 외에도 차체조립을 튼튼하게 함으로써 안전성을 확보한다는 점 등을 들 수 있다.

차체조립은 크네 다음과 같은 공정으로 구성된다.
① 바디를 기초로 하는 플로어 메인 공정
② 차체의 벽면 주요부품인 바디 사이드 공정
③ 기초가 되는 플로어에 벽면인 사이드,루프,리어 패널등을 붙이는 메인바디공정
④ 메인공정에 공급되는 중간조립품을 조립하는 메인 서브공정
⑤ 메인 바디에 도어,후드를 붙이는 메탈 라인 공정
⑥ 메탈라인에 공급하는 도어,후드등의 부품을 조립하는 메탈 서브공정 
 

도장 공장 (Paint Shop)

자동차의 도장의 목적은 첫째 녹이난 부식으로부터 소재를 보호하는 기능, 둘째 아름다운 색채로 외관을 향상 하는 기능, 셋째 채색물의 기능,의미,소속등 다른 것과 구별되는 식별기능을 가진다.

자동차는 세계 각지에서 다양한 기후와 환경조건에서 장기간 사용되기 때문에 대단히 높은 수준의 품질과 기술수준을 요구하고 있다.
자동차 도장의 특징으로는
① 양산방식으로 설비장비율이 높다.
② 양산품으로서의 형상이 비교적 크고 복잡하며 도색사양도 많다.
③ 도막의 요구성능은 방청성,외관성,내구성등 대단이 엄격하다.
   - 10년 이상의 사욕기간의 내구성을 유지하여야 한다.
   - 겨울철 눈이 내리는 지역에서는 염화칼슘에 의한 외판부식방지가 요구된다.
   - 자외선에 의한 도막결합의 파괴
   - 인접차의 도어 개폐시 손상
   - 낙석.화물에 의한 손상 및 새똥,산성비등 화학물질에 의한 변색
등 다양한 사용조건에 견디는 품질을 확보 하여야 한다.

대부분의 자동차의 도막은 약 100μ(0.1mm)로서 전처리(1~2μ),하도(20~25μ),중도(20~40μ),상도(40~50μ)로 이루어 지는데 전처리와 하도는 방청을, 중도는 마무리나 외관향상을 위한 표면조정을, 상도는 마무리나 외관으로 내구성을 확보 한다.

도장공장의 공정을 순서대로 나열해보면 전처리(Pre-Treatment), 전착(E.D:Electro Deposition)코팅, 실링(Sealing), 언더 코팅(Under Coating), 드라이 샌딩(Dry Sanding), 중도(Surface), 웨트 샌딩(Wet Sanding), 상도(Top Coat), 페인트 피니쉬(Paint Finish), 리페어 라인(Repair Line)의 순이 된다.

[전처리(Pre-Treatment)]
전처리 공정은 방청을 주목적으로 하기 위한 공정이다.  이곳은 차체공장에서 차체제작시 묻은 각종 오물이나 유지분을 깨끗이 세척하고, 차체표면을 피막화성 으로 처리하여 차체의 내식성 및 전착도료인 페인트의 부착성을 향상시키기 위한 공정이다.

[전착(E.D:Electro Deposition)]
전착공정은 차체(Body)를 전착도료가 담긴 탱크에 완전히 담궈 외판은 물론 차체 내부까지 균일하게 도장하는 공정으로 방청성을 향상시켜 차체의 부식을 방지하기 위한 매우 중요한 공정이다. 이외에 먼지와 부식방지를 위하여 바디의 패널이 겹치는 부분 등에 방청, 방진, 방열을 목적으로 실러를 도포하는 실링공정, 주행시 소음과 진동을 부드럽게 하기 위하여 차체 바닥이나 도어 내부에 언더코팅하는 공정등이 있다. 


[중도(Surface)]
하도도막의 보호와 상도도막의 부착성 향상을 위하여 중간에 위치한 공정으로서 자동정전도장기로 도장하는 공정이다. 이공정은
① 강판의 방청성을 향상 시키고,
② 표면의 하자를 말끔하게 마무리하고 평활하게 하며,
③ 밀착력을 강화 시킨다. 

[상도(Finish/Top Coating)]
도장의 최종 공정으로서 광택도, 선영성, 내구성을 향상시키며, 자동차의 차체표면에 미관 색체감을 고려하여 외관품질을 결정하는 공정

이밖에 차체공정에서 긁힘 등의 상처가 생겼을 때 이를 부분적으로 마무리 끝손질을 하는 터치 업(Touch Up) 등의 공정이 있다.
  

조립 공장 (Assembly Shop)

차량의 조립 공정은 도장된 차체에 내장,계기판,시트,유리등 실내외 의장 부품을 장착하고 엔진,트랜스미션,차축등의 유니트류를 조립하며 전장부품과 배선,배관작업을 하여 차량으로서 완성하고 품질 확인을 하여 상품으로서 마무리를 하는 최종 공정이다.

차량 조립은 노동집약적 공정이며 물류관리가 대단히 중요한 공정이다. 또 부품 메이커와 밀접하게 관련 되어 있고, 전 부품의 품질확인공정이 되며 전용설비도 적다. 모델 체인지가 있어도 대폭적인 설비 변경은 없고 타공정에 비해 자동화 비율도 가장 작다.

이 조립공정은 컨베이어위에서 각종 작업을 하며 여기에는 메인 라인과 부속되는 서브 라인이 있고, 세부 공정은 PBS(Painted Body Storage)통해 내외장 공정, 샤시등의 관련부품 조립공정, 최종 조립공정,테스트공정을 거쳐 완성차로서 출고 된다.

조립공장의 구성을 흐름방식으로 살펴보면

[PBS 설비]
도장된 바디는 콘베이어에 이송되기전 PBS라고 하는 임시저장소에서 일단 저장되며, PBS에 저장된 바디는 전산화된 차량생산계획에 의해 최적투입순서로 조립라인에 투입되어 진다.
저장 방법으로는 바디를 행거(Hanger)에 걸어서 오버 헤드 콘베이어(Over Head Conveyer)로 이송하는 방법과 대차에 실어 플로어 콘베이어(Floor Conveyer)로 이송하는 방법이 있다.

[내외장 공정(TRIM LINE)]
이곳에선 주로 배선작업,천장작업,계기판부착, 엔진룸내의 부품부착등을 조립한다.

[샤시 공정(CHASSIS LINE)]
이곳에선 자동차의 심장인 엔진과 엑슬, 머플러 그밖에 현가장치등을 장착된다. 

[최종조립 공정(FINAL LINE)]
이곳에서는 거의 완전한 형태로서의 자동차의 면모를 갖춘다.  타이어를 달고 유리를 달고 내장트림, 램프류 등이 모두 여기서 장착된다.  
또, 모든 조립이 끝나면 브레이크 오일,냉각수, 엔진오일, 가솔린등을 주입하여 주행상태로 마무리를 짓는다.
이상과 같은 내외장,샤시,최종조립시에 부착되는 부품은 자동차 제작사의 라인 운영,공장 레이 아웃에 따라 부품이 부착되는 공정이 달라 지기도 있다.

[완성검사 및 리페어 공정(TEST & REPAIR LINE)]
조립이 완성된 차량은 보안 기준상의 완성차 검사 항목에 따라 자동차 기능검사를 수행하게 되는데 하자가 발견되면 수정작업을 한다.  각종 검사기기를 공정순으로 배열하여 차량을 주행상태로 유지하면서 완성 차량의 중요한 성능에 대해 법규에서 규정한 항목에 만족하는지 검사 및 조정작업 병행도 이곳에서 한다. 헤드 램프 집점조정, 휠얼라인먼드 조정, 브레이크 테스트, 프리-롤 테스트,사이드 슬립 테스트,배기가스 테스트, 수밀테스트를 거치고 차량외부의 물기와 먼지 등 오염물질 제거작업이 끝나면 비로소 한 대의 완성차가 생산된다.  

① 헤드 램프 에이밍(HEAD LAMP AIMING : 조향각도 조정) : 헤드라이트의 불빛이 일정한 각도를 유지하도록 조정
② 휠얼라인먼트(WHEEL ALINGNMENT : 전차륜 정렬) : 앞바퀴가 직진할 때 일정한 간격을 유지하는지를 검사
③ 사이드 슬립 체크(SIDE SLIP CHECK : 미끌림량 검사) : 도로주행시 차가 옆으로 미끄러지는 정도가 적정한지를 체크
④ 롤테스트(ROLL TEST : 주행상 필요한 전반적인 검사) : 일반운전자가 도로주행을 할 때 필요한 모든 장치(계기판, 에어콘, 히터 등등)를 확인검사하고 가속력과 기어 변속상의 문제점, 엔진의 소음 등을 테스트한다. 
⑤ 브레이크 테스트(BRAKE TEST : 제동력 확인)
⑥ 피트확인 검사(PIT : 스티어링휠 체크 및 너트체결 검사) : 차체 아래부분을 검사하는 것으로 각종 오일 누유상태를 체크하고 볼트와 너트의 조임상태를 확인, 검사한다.
⑦ 배기가슬 및 RPM 테스트 : 머플러에서 나오는 배기가스량이 법정규제치 이상인지 이하인 지를 테스트하며 엔진 회전수가 적정 범위내에서 회전하는지를 검사한다.   

[주행 TEST (ROAD TEST)]

이러한 테스트와 별도로, 주행시험장에서는 ROAD 주행 TEST가 이루어 진다.
ROAD 주행 TEST는 각종 TEST에 합격한 차량에 대해 여러 조건의 도로를 주행하여 차량이 출고된 후 발생할 수 있는 전반적인 품질문제를 확인 점검하여, 고객 인도 전 품질에 대한 최종 신뢰성을 부여하는 곳이다.

이 밖에 자동차 제작사의 여건에 따라 주조공장, 단조공장, KD 공장, A/S 부품센터등을 복합적으로 운영하기도 한다.

출처 : http://dwcij.com.ne.kr/study/data_process.htm