[첨단 헬로티]

기계산업의 경쟁력이 조립, 가공, 생산에서 연구, 설계, 유지보수 등 서비스 분야로 전환되고 있다. 설계 및 생산 단계에서는 R&D 기획, 리엔지니어링, 생산 최적화, 공정 개선 부분에 주력하고, 제품 공급 이후 단계에서는 부품 공급, 수리, 유지보수 등에서 부가가치를 높이는 데 중점을 두고 있는 것이다. 업계에서는 이러한 변화에 대해 신규 제품 판매가 줄고 제조업 혁신에 따른 고도화 된 공정 시스템을 요구하고 있기 때문이라는 이유를 든다.

기계 분야의 글로벌 기업들은 이미 이러한 전략으로 방향을 틀었다. 독일, 미국 등 기계산업 선진국들의 국가 정책 또한 새로운 가치사슬에서 제조업 혁신 방안을 찾고 있다. 이번 ‘커버스토리’에서는 글로벌 기업 및 한국 기업들의 차세대 전략을 살펴본다.

1. ‌글로벌 기업들, IoT·빅데이터 등 신기술 융합 솔루션 개발

1) DMG 모리(DMG MORI)

‘DMG 모리(DMG MORI)’는 독일 DMG와 일본 MORI SEIKI(모리 세이키)와 제휴한 기업으로, 이를 통해 세계 1위의 공작기계기업으로 성장하였다. 이 기업은 해외 생산기지화, 시스템 패키화 등을 통해 글로벌 시장 지배력을 확대하고 있다.

 

DMG 모리는 수직/수평 하드터닝, 5축 밀링을 One 셋팅으로 작업이 가능한 고정도 복합 머시닝센터 등 고신뢰 복합기 기술을 선도하고 있으며, 모듈러 가공시스템 및 초음파/밀링 복합가공기(Ultrasonic 시리즈) 상품화를 진행하고 있다.

또한 이송계의 질량 중심과 이송 중심을 일치시키는 DOG(Driven at the Center of Gravity) 시스템 구조 설계를 전 기종에 도입했다. 특히, 멀티 터렛, BMT 등을 도입한 다기능형 복합기 분야에서 경쟁력을 강화하고 있다.

DMG 모리는 지난해 새로운 개방형 IIoT(산업 사물인터넷) 플랫폼인 ADAMOS (Adaptive Manufac-turing Open Solutions, 적응형 생산 개방형 솔루션)를 개발하여 다양한 디지털 솔루션을 제공하고 있으며, 개방형 연결성을 통한 디지털 팩토리 구축에 나서고 있다. 

또한 공작기계가 앱 기반 제어 및 운영 소프트웨어 ‘CELOS’로 디지털화에 적합하도록 개발하여 이미 10,000대의 DMG모리 기계에 CELOS가 장착되어 시중에서 판매되고 있다.

▲ DMG 모리의 앱 기반 운영 시스템 ‘CELOS’를 통해 제어되는 공작기계 모습

2)‌ 야마자키 마작(Yamazaki Mazak)

‘야마자키 마작(Yamazaki Mazak)’은 융복합 장비 개발과 초음파/레이저 등 비절삭 공정을 절연삭 공정에 가미하여 가공 품질과 생산성을 향상시키고 있다.

이 기업은 다축화, 멀티헤드화 등의 다기능화(Multi-Function)가 가능한 복합 터닝센서, 밀턴센터(Mill-Turn Center)와 같이 밀링과 절삭 계통이 일체화된 복합가공기 등 기종의 구분이 없을 정도로 다양한 시스템을 공급하고 있다. 또한 630다면 동시 5축 가공이 가능한 고속 입형 머시닝센터 등을 개발했다.

야마자키 마작은 IoT와 자동화기술을 활용해서 일본 공장의 오구치제작소를 스마트팩토리로 만들었다. 여기에 적용된 솔루션은 ‘Mazak iSMART Factory’로, 공장 내 모든 생산 활동을 디지털 데이터화 하여 공정 및 시스템을 개선시킨다. 

특히 이 솔루션은 마작이 지금까지 축적해 온 자동화 기술 및 공장관리 노하우를 활용하여 경험 기반의 데이터를 수집할 수 있다는 특징을 가지고 있다. 

야마자키 마작은 안전한 공장 네트워크 ‘Mazak SMARTBOX’ 및 ‘SMOOTH MONITOR AX’, 복합 가공기의 자동화 시스템과 자동창고 시스템을 융합한 스마트 생산시스템 ‘MAZATEC SMS’ 등 새로운 제품 및 서비스 솔루션을 개발하고 자체 공장에서 검증하는 과정을 거치고 있다.

야마자키 마작은 설비에서뿐만 아니라 작업자에게도 테블릿PC 등의 IT기기를 이용해 작업 정보 데이터를 수집한다. 이 데이터를 비롯한 공장 전체의 생산 활동 데이터들은 분석 과정을 거쳐 생산성 및 품질 향상을 위한 공정 개선 피드백이 제시된다. 이 분석 결과는 ERP와 연계해 통합적이고 최적화된 형태가 된다.

▲마작의 안전한 공장 네트워크 시스템 ‘Mazak

SMARTBOX’

3) 맥(MAG)

‘맥(MAG)’은 세계 최초로 액화질소(LN2)를 사용한 극저온 가공시스템(through-spindle 타입)을 출시하며 극저온 가공기술을 선도한 기업이다. 맥은 난삭재 가공에 적합한 수평형 머시닝센터 ‘SPECHT 시리즈’ 등 다양한 자사의 머시닝센터 제품군에 극저온 가공시스템 기술 및 MQL(Minimum Quantity Lubrication, 최소 절삭유 가공) 기술을 제공한다.

맥은 현재 난삭재 가공기계를 상용화하였고, 2013년부터 B787 동체(복합재료)를 가공하기 위한 6축 가공기를 출시하며 시장 확대를 이어가고 있다.

4) 트럼프(Trumpf)

트럼프(Trumpf)는 공작기계 비중이 84.3%인 전문회사로 판금 레이저 가공기 분야 시장을 주도하고 있다. 트럼프는 독일뿐만 아니라 유럽연합(EU), 대만, 미국 등을 생산기지화로 구축하여 글로벌 시장경쟁력을 확보하고 있다.

제품 측면에서 보면, 공기정압 또는 유정압 베어링을 채택한 비구면 또는 5축 초정밀 자유곡면 가공기를 상용화하였고, 미국, 독일, 일본 등의 기업들이 이 제품을 사용하며 시장 확대에 기여하였다.

트럼프는 동종업계 최초로 금속 가공 산업에 2D 레이저를 접목한 절단기를 적용하면서부터 현재 피코세컨드(1조 분의 1초) 펄스를 이용한 트루마이크로 레이저 기술까지 진화하였다. 대표 기종인 ‘TruLaser 5030 fiber’는 고품질의 후판 가공이 CO2 레이저에서만 가능하다는 편견을 깨버린 제품으로 8㎾ 디스크 레이저로, 4㎾ 디스크 레이저 대비 67% 향상된 절단 속도를 자랑한다. 또 후판 가공 품질 향상 및 용이한 제품 분리, 피어싱 품질 향상, 미세한 홀 가공 등이 가능하다. 

▲ 트룸프의 대표 기종 ‘TruLaser 5030 fiber’

2. ‌국내 기업, 공정집약형 복합가공기·신소재 가공용 장비 개발 중

1) 두산공작기계

두산공작기계는 터닝센터, 머시닝센터, 문형 머시닝센터, NC보링기, 스위스턴, 자동화시스템 등에 주력하고 있다. 공작기계 부문은 전체 매출액 35%, 영업이익 40%를 차지한다.

두산공작기계는 스마트팩토리 솔루션인 ‘아이두 컨트롤(aI doo control)’을 개발하였다. 이 솔루션은 메탈 커팅 전용 모니터링 시스템 모듈로써 공작기계 장비를 언제 어디서나 모니터링 하면서 장비의 상태 및 각종 정보와 통계자료 집계를 살펴볼 수 있다. 

또 데이터가 축적되면 예견 제어가 가능하기 때문에 지방이나 해외에 있는 현장에 직접 가지 않더라도 여러 공장 상황을 동시에 볼 수 있는 등 효율적인 업무가 가능하다.

아이두 컨트롤은 공구 관리, 품질 관리, 재고 관리, 프로그래밍 관리, 머신러닝 등 다양한 분석 관리 기능을 탑재, 기존의 스마트팩토리 ‘MES & ERP’ 시스템과 연동해 설치 운영할 수 있다.

2) 현대위아

현대위아는 터닝센터, 머시닝센터, 대형가공기, 로봇 등에 주력하고 있으며, 알루미늄 및 플라스틱 수지에 특화된 수직형 머시닝센터 ‘F850’를 출시하였다. 그리고 중국에 2공장을 추가 건설하여 생산능력을 확충했다.

현대위아는 공장자동화 기술을 기반으로 한 스마트팩토리 솔루션 ‘HW-MMS(HYUNDAI WIA-Machine Monitoring System)’을 개발하였다. HW-MMS는 클라우드와 리모트 두 가지 형태로, ‘HW-MMS 클라우드’는 장비 원격 모니터링 시스템, ‘HW-MMS 리모트’는 장비 원격 진단/제어 시스템이다.

HW-MMS 클라우드는 고객사의 기계마다 네트워크를 부착해 가동 현황과 같은 기기 정보를 수집해 공장별, 기간별, 장비별로 이상 건수, 생산량 등 수치 분석과 통계를 제공한다. HW-MMS 리모트는 TV 리모콘을 작동하듯이 멀리 떨어진 곳에서 장비를 제어할 수 있는 진단 및 제어 시스템으로 고객 PC나 스마트폰 화상 연결을 통해 실시간 양방향 영상 진단이 가능하다.

▲지난 2월 출시한 현대위아 머시닝센터 KF960BM

3) 화천기계

화천기계는 터닝센터, 머시닝센터, 공정집약형 복합가공기 생산에 주력하고 있으며, 흑연 전극가공의 전 공정 자동화 솔루션을 실현한 스마트 머신 ‘SMART UDX’를 출시하였다.

화천기계는 스마트 제조 기술 ‘SMART CORE’와 5축 솔루션 기술 ‘SMART-UaX’를 개발하였고, 세계 최초 슬라이드/경사 코어가공 3+2축 스마트 머신을 개발하였다. 

‘SMART UDX’는 자체 개발한 로터리 테이블과 전용 가공 소프트웨어를 결합하여 자동 CAM, 간섭 체크, 공구 및 가공 DB와 인덱스 테이블로 구성된 전용 솔루션을 제공한다.

‘24시간 무인가공 실현’ 흑연 전극가공 스마트 머신인 ‘SMART-UaX’는 전문지식 없이도 누구나 손쉽게 최대 4번의 버튼 조작만으로 CAM 작업부터 가공까지 원스탑 솔루션을 제공하는 지능형 자동화 공작기계다.

4) 스맥(SMEC)

스맥(SMEC)은 터닝센터, 머시닝센터, 로봇, 레이저 융복합장비 등을 생산하는 기업으로 이 외에 반도체 웨이퍼 절단, 세라믹 실리카 소재의 마이크로 홀 펀칭용 장비 등을 생산하고 있다. 또 공정집약형 다축 복합가공기를 비롯한 초대형 터닝센터도 생산 라인에 포함된다.

스맥은 CNC선반, 머시닝센터, 융복합 장비 등의 제품 개발과 품질 안정화를 주력으로 고정도, 중절삭이 가능한 혁신형 연구를 이어나가고 있다. 

이를 통해 차세대 기술력을 확보하고 기술 측면에서는 저 중심 설계의 진동방지 열변위 최소화를 실현하는 등 최적화된 솔루션을 제공하고 있다.

5) 환화/기계

한화/기계는 복합형 및 터릿형 자동선반 국내 1위 생산업체다. 현재는 Ø3~ Ø45까지 자동차 부품, 의료기 부품, 전기전자부품, 유압부품 등 소형 부품을 24시간 자동으로 생산할 수 있는 스위스타입 CNC 자동선반을 생산하고 있다. 한화/기계는 자동차부품 가공 및 태양광 장비와 전기차 충전인프라 관련 신사업을 추진하고 있다. 

한화/기계는 나노 단위의 NC제어가 적용된 초정밀 가공기 ‘NX 시리즈’, 고복합 기능으로 최상의 효율을 갖춘 터렛타입 모델 ‘STL 시리즈’ 등 복합형 자동선반과 터렛형 자동선반을 국내 최초로 개발·판매하고 있다.

한화/기계는 올해 2018년에는 원격모니터링 및 로드 모니터링 개발을 계획하고 있으며, 새로운 모니터링 시스템에는 데이터베이스 기반의 인공지능 알고리즘 개발과 사용자 중심의 어플리케이션 개발이 계획되어 있다. 

<본 기사는 머신앤툴 2018년 4월호에 실렸습니다.>