캐스텍코리아 사업보고서 (2023.12)
1. 사업의 개요

가. 터보차저 산업의 연혁 및 특성터보차저란 배기가스로 구동되는 엔진의 과급기를 말합니다. 터보차저는 기존에 대기로 바로 배출되던 배기가스를 배기 통로에 마련된 터빈의 회전력으로 회수하고, 동시에 흡기계에 마련된 압축기에 의해서 혼합 가스의 충전 효율을 높이며 출력 및 연료비를 향상시키는 역할을 하는 장치입니다. 현재 거의 모든 디젤엔진에 장착이 되어 있는 상황이며, 가솔린엔진에도 점진적으로 장착이 증가되고 있는 상황입니다.

터보차저의 최초 등장은 19세기 말경에 시작되었습니다. 최초의 과급장치는 1878년에 제작된 2행정 엔진용 슈퍼차저이며, 터보차저의 시초라고 할 수 있는 개념은 스위스의 공학자 알프레드 부치에 의해서 고안되었고, 그는 1905년 배기가스로 작동하는 압축기를 사용한 터보디젤엔진의 특허를 등록하였습니다. 초기의 터보차저는 주로 항공기 엔진에 사용되었으며 1차 세계대전 당시 프랑스는 군 전투기에 터보차저를 적용해 성공적인 결과를 얻었습니다. 높은 고도에서는 공기압이 낮아 산소 농도가 희박해지고, 이에 따라 전투기 엔진의 출력이 감소하는 데, 이를 터보차저를 적용하여 극복하였습니다.

이후 1920년대에는 터보차저를 사용하는 선박과 기관차가 나타나기 시작하였으며, 미국에 의해서는 항공 분야에서 활발히 개발되어 2차 세계대전 당시 미군 전투기에도 널리 적용되게 되었습니다.

터보차저 엔진을 사용하는 최초의 양산형 자동차는 1962년에 출시된 OLDSMOBILE사의 터보 모델이며, 이후 1978년 출시된 SAAB의 99 TURBO가 큰 인기를 얻었고 이를 시작으로 본격적으로 터보차저가 장착된 자동차 엔진이 널리 쓰기에 되었습니다.

터보차저의 원리 및 장착목적에 대하여 설명하면 다음과 같습니다. 자동차의 엔진은 연료가 폭발할 때 나오는 힘으로 크랭크축을 돌려 회전력을 얻습니다. 피스톤이 위에서 아래로 내려갈 때 실린더 안은 순간적으로 진공상태가 되며, 이 때문에 흡기 밸브를 열어 주면 공기가 대기압에 의해 빨려 들어가게 되는 것입니다. 이렇게 대기의 압력을 이용해 공기가 들어가는 엔진을 자연흡기(NA, Naturally Aspirated) 방식이라고 합니다. 엔진의 폭발력은 공기와 연료를 많이 섞어서 태울수록 커집니다.

따라서 엔진은 충분한 연료 폭발을 도모하기 위해서 배기량만큼 혼합기를 흡입하여야 하는데 자연흡기 엔진에선 대기압 이상의 공기를 빨아들일 수 없기 때문에 실제로는 배기량의 80% 정도만큼 밖에 흡입할 수 없습니다. 이 때문에 출력을 높이기 위해 배기량을 키우거나 밸브 수를 늘리거나 밸브 직경을 크게 하고 있지만, 이렇게 하더라도 들어가는 공기의 양이 제한되어 출력이 일정 수준 이상으로는 올라가지 못합니다.

이런 점을 해결하기 위해 자동차 역사 초기부터 강제로 공기를 넣는 수퍼차저가 연구되었습니다. 터보차저나 슈퍼차저를 사용하여 터빈이나 펌프를 강제적으로 돌려 공기의 압력을 증가시키면 많은 공기가 실린더 내로 들어가 연소효율이 높아지면서 파워도 상승합니다. 수퍼차저 및 터보차저와 같이 공기를 강제로 주입하는 방식을 과급방식이라고 하며, 이는 실린더내의 부압을 이용하여 대기중의 공기를 단순 주입하는 자연흡기 방식과 대비되는 개념입니다.

터보차저의 작동원리는 달팽이 같이 생긴 Housing에 한 개의 축으로 연결된 터빈과 컴프레서가 있어, 터빈측 날개에 배기 머플러로 나가는 배기가스가 부딪쳐 축을 돌리게 되면 컴프레서도 함께 돌면서 엔진 연소실 안으로 공기를 다량 압축, 공급하는 장치로서 엔진효율 및 출력을 증대 시킵니다. 디젤엔진의 경우 배기온도는 800~900℃에 달하고 또 실린더내 팽창압착도 높아져 배기 매니폴드(manifold)로 나가는 속도는 음속 전, 후가 됩니다. 이 배기 매니폴드 출구에 설치된 터빈은 고속의 배기가스로 강력한 회전력을 얻어 공기를 흡입하고 또 압축하는 펌프의 역할을 하여 대기압을 1.5배 전후로 압축시켜 엔진의 실린더 내로 방출하는 것입니다. 2000년 이후 터보차저는 배기가스 감소 및 출력증가의 효과를 인정받으면서 거의 모든 디젤용 엔진 (자동차 외 선박, 중장비 등 포함)에 장착이 되고 있습니다. 터보차저 산업은 다음과 같은 특성이 있습니다.1) B2B 기반의 높은 진입장벽

터보차저 산업은 기술개발, 설비투자, 납품거래처 측면에서의 진입장벽이 아주 높은 산업에 속합니다. 일차로 주물소재 산업의 특성 및 자동차생산 System의 특성상 대규모 라인을 갖추고 대량생산에 적합한 생산체제를 갖추어야만 고객사로부터의 수주 대응이 가능한 장치산업의 특색을 띠고 있습니다. 또한 Turbine Housing 및 Center (Bearling) Housing은 아주 작은 품질결함만으로도 자동차 엔진 전체의 성능에 영향을 미칠 정도로 정밀하고 중요한 부품입니다. 이에 공급업체의 수준과는 무관하게 장기간 능력이 검증된 업체가 아니고서는 신규 진입에 있어서 절차 및 과정이 엄격하므로 진입장벽에 있어서 타 소재와는 차이가 크다고 할 수 있습니다. 또한, 전 세계적으로 터보차저의 Assembly 업체의 수가 한정되어 있고 기존 거래관계의 연속성이 큰 산업입니다.

2) 기술을 기반으로 한 부품산업

터보차저 산업은 엔진의 배기감소와 출력증가를 기본으로 한 고기능 정밀부품 산업을 근간으로 하고 있으며, 소재 및 가공에 있어서 타제품과는 현격한 차이가 있는 SPEC을 보이기 때문에, 높은 기술력을 요하는 사업입니다.

3) 원가경쟁력과 품질의 중요

현재 전세계적으로 Market Share의 대부분을 형성하고 있는 터보차저 완성품업체로는 GARRETT MOTION, BORGWARNER, MHI, IHI 등이 있으며 해당 업체간의 가격경쟁은 더욱 더 심화되고 있는 상황입니다. 따라서 자동차 완성차 업체와 터보차저 완성품 업체간의 경쟁력에 있어서 가장 큰 부분을 차지하고 있는 부분도 원가경쟁력과 품질이라고 할 수 있습니다.

나. 경기변동의 특성

일반적으로 승용차 및 레저용 차량의 판매수량은 경기 변동에 비례적으로 증감하는 경향이 있으나, 상용차(소형트럭 등)의 경우는 경기 하락 시에 상대적으로 매출이 증가하는 경향이 있습니다. 또한 엔진의 성능 향상에 기여하는 터보차저의 특수성에 따라 유가를 절약할 수 있는 장점 등이 부각되어 경기하락 시에 상대적으로 경기영향을 덜 받으며, 또한 경기 상승시의 수요 반등 효과도 빠른 편입니다.

터보차저 제품의 라이프 사이클은 일반적으로 자동차 개발에 있어서 장기간의 시간과 막대한 비용이 들어가는 관계로 한 모델의 엔진이 개발되면 최소 4년에서 최대 10년 이상 동일 엔진으로 사용되는 경향이 있으며, 터보차저의 모델 또한 개발 후 최소 4년 이상의 안정적인 수주를 가지는 특징이 있습니다.

다. 시장점유율자동차부품 업체들의 시장점유율에 대한 객관적인 통계자료는 존재하지 않아 정확한 시장점유율을 판단하기에는 어려움이 있습니다. 기존 보고서에는 국내 터보차저 모듈 제조업체의 내부자료를 인용하여 당사의 디젤엔진용 부품의 국내시장 점유율을 추정하였습니다만, 최근 터보차저가 장착되는 차종의 다양성과 차종별로 장착되는 부품수량의 차이 및 국내 공급품의 모듈조립 후 해외 수출 등 부품수급 체계의 다양화, 가솔린 엔진용 터보차저 부품의 공급증가 등으로 단순히 디젤엔진용 부품시장의 점유율로서는 당사에서 공급하는 부품의 전체시장 점유율을 추정할 수 없습니다.

라. 신규사업의 내용 및 전망본 보고서 제출일 현재 추진중인 신규사업은 없습니다.