[첨단 헬로티]
지난 6월 27일, 수원컨벤션센터 컨벤션홀에서 제22회 한국금형기술포럼 2019가 개최됐다. 한국금형기술포럼에서는 국내외 제조 산업 시장에서 경쟁력을 갖출 수 있는 다양한 금형기술이 소개됐다. 포럼에 참가한 후원 기업, 기술사들의 주제 발표는 금형산업의 돌파구를 마련할 신기술을 확인하는 자리였다.
금형기술, 제조혁신 시대를 만나다
산업통상자원부인가 사단법인 한국금형기술사회는 지난 27일 제22회 ‘한국금형비전포럼 2019(Korea Mold & Die Vision Forum 2019, 이하 금형포럼)’을 수원컨벤션센터 컨벤션홀 3홀에서 개최했다. 주최 측인 한국금형기술사회는 LG전자 홍순국 사장과 삼성전자 이상훈 부사장 등의 초청강연과 기술 관련 세미나로 포럼의 프로그램을 구성했다.
첫 번째 초청강연을 맡았던 LG전자 홍순국 사장은 ‘지능형 사출·금형 공장의 현재와 미래’라는 주제로 발표했다. 홍순국 사장은 제조 산업의 동향과 제조 환경의 변화 그리고 지능형 금형 시스템 구축에 대해 설명했다. 4차 산업은 기록, 저장, 분석 및 데이터 활용에 초점이 맞춰져 있다.
또한, 인간, 기계, 물건 및 사이버 물리시스템에 의한 실시간의 유연한 제조 생산 네트워킹을 의미한다. 한국은 독일의 인더스트리4.0 발표 2년 후 ‘제조업혁신3.0’을 만들었고, 이에 따른 산업인력 양성체계 구축, 제조업 소프트파워 강화 및 스마트공장 보급 및 확산 대책을 수립했다.
정부는 융합 신(新) 사업 선도형 전략을 내세워 IT, 소프트웨어의 융합과 새로운 부가가치 창출, 제조업의 혁신 경쟁 우위 확보, 제조업 혁신을 주도하는 기업 육성에 힘을 쏟았다. 이에 제조 산업은 고속화 인터넷과 커뮤니케이션 툴 기반으로 센서, 빅데이터를 통한 자동화, 정보화 및 지능화로 효율적이고 유연한 생산 시스템의 확장을 추구하는 중이다.
홍순국 사장은 “제조 주변기술은 빠르게 변화해왔으며, 이러한 기술 발전을 기반으로 자동화 및 지능형 생산 시스템 구축이 가능한 환경이 됐다”고 말했다. 지능형 금형 시스템 구축은 DFM(Design For Manufacturing), 설계 자동화 시스템, CAM자동화, 3D작업 지도서, 스마트 성형 시스템, 지능형 물류 시스템, 생산 모니터링 시스템 등을 포함한다.
한편, 삼성전자 이상훈 부사장은 ‘AI 시대, 금형의 생존 전략’이라는 주제로 오후 초청강연을 담당했다. 이상훈 부사장은 AI 시대의 도래와 금형 현안 그리고 금형 경쟁력 강화 방안에 대해 소개했다. AI 기술은 현재와 미래를 이끌며, 산업·사회 구조의 광범위한 변화를 불러오는 혁신 기술로 손꼽힌다.
이상훈 부사장은 “4차 산업혁명의 핵심 동력으로 불리는 AI 기술은 위축된 제조업의 돌파구가 될 것”이라고 말했다. 오늘날 국내 금형산업은 내수부진의 장기화와 기업 해외 이전, 해외시장 경쟁 심화 등의 원인으로 위축된 상황이다. 자세한 현안을 살펴보면, 제조 현장에서는 데이터의 활용 없이 작업자의 경험에 의존한 수작업공정이 대부분이라는 점이다.
그렇다 보니 금형 제작 공정을 이루는 설계, CAM 가공, 측정, 조립 등의 과정에서 악숙환 구조가 이뤄질 수밖에 없었다. 이 부사장은 금형 경쟁력 강화 방안에 대해 데이터 활용의 가치를 높이 샀다. 그는 제작 공정별 데이터 활용으로 자동화 시스템을 구축할 수 있다고 말했다.
작업 현장에서 측정, 센싱 등을 통해 수집된 데이터는 분석 및 솔루션 도출로 이어져 자동 설계 시스템을 구축할 수 있는 기반이 마련된다. 이외에도 24시간 무인가공 및 통합관제, 실시간 통합 품질 관리, 무사상 조립 및 자동화, 사출 현장 무인화 등이 가능해져 생산성 혁신을 이룰 수 있다.
이상훈 부사장은 맺음말에서 “금형의 생존 모델은 스마트 공장 조기 구축이다. 이를 위한 9대 핵심 과제인 데이터 활용을 비롯해 AI 설계, 가공 무인화, 통합 품질관리, 조립 자동화, 디지털 문서화, 사출 예지·예방, 고부가가치 금형, 인력 육성이 선행돼야 한다. 혁신을 두려워하기보다 적극적으로 도전할 필요가 있다”고 덧붙였다.
▲포럼 참석자들이 전시된 부스를 둘러보며 설명을 듣고 있다.
기술사들이 제안하는 금형·사출성형 기술
포럼 당일에는 네 명의 기술사가 발표를 담당했다. LG화학 ABS테크센터 E&E TS팀 김월룡 기술사는 ‘사출성형에서의 가소화 과정에 대한 고찰 – 중국 사출현장의 가소화 불량과 개선 사례’에 대해 발표했다. 김월용 기술사는 “사출에서 최우선으로 고려해야 할 기본은 가소화다. 가소화 조건 변수의 중요성은 스크류 회전 수>배압>실린더 온도 순이다”고 말했다.
이어 그는 “한국과 중국 고객 현장에서 무수히 목격한 실린더 온도는 높았고, 스크류 RPM은 빠르나 배압이 낮은 가소화 조건은 heater band의 열로만 전달받아 성형하는 조건이다. 그러므로 부적절한 가소화에 의한 각종 불량의 원인이 될 가능성이 매우 크다”고 덧붙였다.
두 번째 순서를 담당한 장준수기술사전자(주)연구위원인 장준수 기술사는 ‘메탈릭 레진사출 기술개발’을 주제로 발표를 이었다. 메탈릭 레진 사출 기술은 플라스틱 수지 내에 금속감 또는 컬러감을 나타내는 Pigment 등을 첨가해 도장과 같은 고급스러운 사출 제품을 구현하는 기술이다.
장준수 기술사는 이 기술이 친환경 공법으로서 생산 비용 및 폐기 비용을 절감하는 기술이라고 소개했다. 그는 메탈릭 레진 사출기술에 적합한 소재, 주요 불량 현상, 금형과의 연계성, 부품개발 사례 등을 설명했다.
세 번째로 경북하이브리드부품연구원 소속의 박동환 책임연구원은 ‘2단 셔틀 방식의 용접조립과 CAM 착탈 방식의 모터코어 적층을 위한 혼류 생산기술’을 주제로 발표했다.
박동환 책임연구원은 이 기술의 기대 효과를 설명하며, “이 기술은 2차종 이상의 이종부품 용접조립 혼류 생산이 가능해 유연하게 생산량 조절이 가능하다. 최대 4차종 이종부품 간 혼류 조합 실현으로 신차 개발기간 단축과 품질조기 안정화, 수요에 따라 탄력적으로 차종별 생산량을 바꿔 시장 상황에 대응 가능, 기존 대비 투자비 31% 절감, 점유 면적 34% 감소를 기대할 수 있다”고 말했다.
네 번째 순서를 담당한 백윤관 금형기술사는 ‘고효율의 생산성 향상을 위한 다이캐스팅금형 관리 노하우’를 주제로 발표했다. 백윤관 기술사는 금형 상태에 따라 제품의 생산성이나 품질에 큰 영향을 미친다고 말했다. 그는 고효율의 금형 생산을 위한 몇 가지 조건을 제시했다.
백윤관 기술사는 적정한 금형재 사용으로 생산 중에 발생하는 요인을 최소화 하고, 주조방안 및 주조조건의 최적화, 가공방법·열처리·표면처리 등 제작 기술의 향상, 생산 작업 중 사이클 타임·금형 온도·금형 청소·금형 이상 유무 점검 등을 언급했다.
신기술 개발을 거듭하는 금형·사출성형 분야
한국금형비전포럼에 참가한 후원 기업들은 세미나와 전시 부스를 통해 자사의 금형 및 사출성형 솔루션을 소개했다. 플라스틱 사출성형 전문기업인 ㈜우진플라임은 저압물리미세바포 사출성형기(LFIM)을 소개했다.
‘Super foam’이라 불리는 이 사출성형기는 임계점 이하의 저압 상태(10Mpa 이하) 불활성 가스(N2, CO2 등)를 용융수지에 용해시켜 금형 Cavity에 사출한 후 가스의 미세발표를 활용하는 성형기다. 발포성형 효과는 수지 사용량 절감을 통한 원가 절감, 사용수지 감소를 통한 성형품 경량화, 사출 성형품의 품질향상, 에너지 절감, 생산성 향상 등이 있다.
화천기계는 자사가 개발한 소형 스틸 금형 가공용 스마트 머신인 ‘SMART Ua STEEL’을 소개했다. SMART Ua STEEL은 3D모델만으로 세팅부터 가공까지 스마트한 공정 자동화 솔루션이다. 간편한 공구 관리부터 충돌 실시간 감시 및 방지, 공작물 자동교환장치, 멀티 프로세스 지원 등의 장점을 갖췄다.
씨지텍은 자사의 가공속도 최적화 모듈 ‘VERICUT FORCE’을 소개했다. VERICUT FORCE는 씨지텍의 가공속도 최적화 솔루션으로서 시뮬레이션과 검증, 최적화가 모두 가능하다. 또한, 일정한 최대 칩 두께, 무리한 절삭 조건 예방, 적합한 실 가공 조건 예측 등의 효과가 있다.
현대전기기계공업(주)은 가압·진공·급속가열 복합시스템 ‘PVT-S’를 소개했다. PVT-S 사출 성형 시스템은 금형 자체에 진공·가압 및 온도 제어 기술을 이용해 기존의 사출 상의 공정, 설비 및 성형 불량 문제를 해결하는 기술이다. 가압 사출은 금형 내의 용융수지 속에 고압의 에어를 주입해 수지 충진 및 보압을 수행하는 특수 공법이다.
임계온도 변화로 기화억제를 제한하며 일반 사출의 취약점인 가스, 수분, 수축, 미성형을 확보한다. 진공사출은 비등점을 변화시키고, 급속 가열 시스템은 고온의 물이용 금형 가열 온도를 Tg 온도화하는 신메카니즘 성형 공법이라 할 수 있다.
