가공장비 성능향상을 위한 소재부품과 디지털제조 위한 제어기술 소개

일본의 수출규제 이후 우리 소재·부품·장비(소부장) 산업은 적잖은 변화를 겪었다. 정밀가공 분야의 소부장은 타 산업 대비 국산화율이 낮아 겉으로는 큰 변화가 없어 보인다. 그러나 이면에는 소부장 신뢰성 기반 활용지원사업, CNC 테스트 플랜트 및 AI 접목 공작기계 제조 기술 실증 기반 구축사업 등이 추진되면서 동 분야에 대한 기술경쟁력도 점진적으로 높아지고 있다. 이러한 트렌드는 SIMTOS 2022 소재부품 및 제어기술관에서도 확인할 수 있을 것이다.

○ 장비 신뢰성과 생산성 향상을 위한 워크홀딩, 구동계, 냉각 및 유공압 제품 출품

이 전문관의 출품 품목은 척, 로터리 테이블, 바이스 등 워크홀딩 제품군과 리니어가이드, 모터, 볼스크류, 베어링 등 이송 및 구동계 제품군이 출품된다. 이와 함께 스핀들 등 공작기계 유닛과 오일미스트, 실린더 등 냉각 및 유공압 제품 트렌드도 확인할 수 있다. 이들 품목은 각 수요산업과 적용 분야에 따라 요구되는 품질 및 성능 기준 또한 다양하지만, 공통적인 소재부품 트렌드는 경량화, 대형화, 고신뢰성에 대응하면서도 이들 부품이 채용되는 분야에서 신뢰성과 생산성 향상, 안정성을 끌어낼 수 있어야 한다.

선반의 주축 끝에 장착하여 공작물을 홀딩하는 부속장치인 척(chuck)은 파워척, 매뉴얼척, 스페셜 척으로 나뉜다. 이들 척 제품에는 저소음, 경량화 구조, 그리고 다량 생산에 적합한 고능률화가 기본적으로 요구된다. 또 최근에는 자동차, 항공 분야 등 대형 공작물 가공에 적합하도록 대형화된 척도 개발 및 출시되고 있다. 여기에 더해 알루미늄 특수합금 척 등 특수소재의 척이 개발되면서 척의 경량화가 실현되고 있다.

스마트공장 구축과 생산제조공정의 자동화 확대는 감속기 수요 촉진도 불러왔다. 또 기존의 산업용 로봇뿐만 아니라 협동로봇 시장의 확대, 로봇의 소형·경량화로 정밀 감속기의 수요도 크게 늘었다. 감속기는 산업용 로봇 관련 부품소재 중에서도 일본 의존도가 높은 품목 중 하나로 국내 감속기 시장의 76%는 일본의 공급에 의존하고 있다. 이번 전시회에서는 이러한 상황에서도 감속기의 국산화에 매진하는 강소기업들의 기술 수준을 확인할 자리가 될 것이다.

실린더는 자동화 장비, 유공압 제어 장비, 이송 장비 등을 제작하는 과정에서 사용되는 요소 부품이다. 이중에서도 유압실린더는 내구성이 뛰어나고 간단하며 크기를 쉽게 조정할 수 있으므로 건설, 항공 우주 및 방위산업, 자재 취급, 자동차, 해양플랜트 등 다양한 산업 분야에 사용되고 있다. 최근 실린더의 기술 트렌드는 장비의 무게를 줄여 연비를 높일 수 있도록 고압에서 높은 출력 밀도를 가질 수 있는 경량 실린더 튜브 설계와 제작기술을 확보하는 것이다. 이와 함께 효율, 내구성, 제어성 향상을 위한 표면 가공 및 코팅기술과 씰링 기술 적용 연구도 활발하게 진행되고 있다.

기계산업 전반에 사용되는 베어링은 고속회전 시 윤활제의 비산되는 단점을 개선할 첨단소재 제품(플라스틱, 합금강, 코팅기술)이 등장하면서, 고부가가치 베어링 제품의 비중이 점진적으로 증가하고 있다. 플라스틱 소재의 발전으로 기존 합금강의 기계적 우수성을 뛰어넘는 고분자 소재가 개발되면서 자동차용 베어링과 일반 기계부품 베어링 시장에서 플라스틱 사용 비중이 증가할 전망이다. 이번 전시회에서도 플라스틱 볼베어링, 플라스틱 볼 롤러 베어링 등의 제품 출품이 눈에 띈다.

볼스크류, LM가이드는 직선운동 부분에 필수적으로 사용되는 핵심부품으로, 국내외 반도체· 디스플레이 등 IT산업, 자동차, 조선, 공작기계, 정밀측정기기 등 기존의 주요 산업 관련 설비투자 이외 2차전지, 태양광에너지, 신재생에너지, 헬스 및 의료기기에 이르기까지 시장의 범위는 다양하다. 자동화 산업이 발전하면서 공작기계의 수요가 늘어나고 있으며 매년 위치결정 요구 정밀도가 높아지고 있다. 특히 자동화 장비의 크기가 점점 소형화됨에 따라 볼스크류를 대체하는 소형 대체 부품이 개발되고 있다. 볼스크류는 국내 사용업체들의 국산품에 대한 인식 부족과 선진국 간의 기술격차로 국산 제품의 공급률은 낮은 수준이지만 기술 강소기업을 중심으로 국산화에 관한 연구도 지속적으로 진행되고 있다.

○ 디지털 전환의 시대 속에서 진화하고 있는 CNC와 소프트웨어 등 제어시스템

소재부품 및 제어기술관에서는 CNC와 PLC 등 제어시스템에 관한 국내외 기술변화도 확인할 수 있다. CNC는 ‘공작기계의 두뇌’로 일컬어질 만큼 매우 중요한 핵심 기술이다. 특히 4차 산업혁명, 디지털 전환의 시대 속에서 CNC와 소프트웨어 등 제어시스템은 단순히 공작기계를 제어하는 수준을 넘어 AI 및 IoT, 클라우드 등을 통해 장비 가동현황을 모니터링할 수 있다. 이와 함께 공구와 소모품, 부품의 재고관리에도 관여하며, ERP나 MES와 연동되면서 전사적인 제어관리도 가능케 한다. 이번 전시회에서는 IIoT(산업용 사물인터넷)를 기반으로 디지털 제조 실현을 위한 제어솔루션 시연을 준비하는 기업들도 있다.

공작물의 가공정밀도를 높이고 생산성 향상을 실현할 핵심 장치에서부터 혁신적인 부품소재, 그리고 새로운 하드웨어뿐만 아니라 소프트웨어를 통해 가상 공간(Virtual world)에서의 장비 제작부터 사전 충돌감지 및 제품 가공 완료 시간까지 정확히 예측할 수 있는 디지털트윈 기술까지, 이 전문관은 전통적인 생산제조기술이 디지털제조를 실현해 가는 과정을 확인할 수 있을 것이다.