■ 2020 IT코리아-IT융합 현장을 가다
(30) 한국공작기계산업협회

공작기계는 기계를 만드는 기계라는 의미로 `마더 머신(Mother Machine)'으로 불리며 제조업의 기반이 되는 산업이다. 우리가 일상에서 매일 접하는 대부분의 공산품은 공작기계를 거쳐 생산되는 것으로 자동차, TV를 비롯한 가전제품, 스마트폰 등의 제품들은 공작기계로 금형을 만든 후 개별디자인을 통해 상품화되는 것이다.

지난해 국내 공작기계산업은 생산 6조7000억원, 수출 23억달러(약 2조5900억원), 수입 18억달러(약 2조270억원)로 무역흑자 5억달러(약 5630억원)를 달성하며 사상 최대실적을 기록했다. 그 결과, 전 세계 생산 5위와 수출 7위국으로 명실공히 전 세계 공작기계를 이끄는 선진대열에 합류했다. 이러한 공작기계 산업 발전과 함께 IT기술의 융합을 통한 기계의 스마트화도 속도를 내고 있다. 올 4월에 개최된 `서울국제공작기계전(SIMTOS) 2012'에서도 많은 국내외 참가업체들의 제품들이 가공환경에 맞는 효율적인 생산에 중점을 두면서 IT기술을 토대로 소프트웨어(SW)와 데이터베이스(DB)가 융합되면서 보다 스마트한 머시닝 프로세서로 진화되는 모습을 보여줬다.

공작기계에서 IT융합기술을 단적으로 보여주는 것은 CNC콘트롤러다. 공작기계의 두뇌라고 할 수 있는 CNC콘트롤러 전체 공작기계 부품 가격의 30%를 차지할 정도로 비중이 높아지는 등 이제 IT융합을 통한 공작기계의 진화는 하나의 트렌드로 자리잡았다. 이제 기계산업은 기존 재래식 제조 방식에서 탈피, 인공지능(AI)과 로봇 등 다양한 IT기술을 접목해 고성능화와 무인자동화로 진화하고 있다. 아직 독일과 일본 등 기존 공장기계분야 선진국들의 지배력에는 미치지 못하지만 국내에서도 한국공작기계산업협회를 중심으로 많은 기업들이 IT융합을 통한 공작기계의 진화를 꾀하고 있다.

국내 대표 공작기계 업체인 현대위아(대표 배인규)는 공작기계 소프트웨어(SW) 연구에 본격적으로 나서며 첨단 IT기술을 활용한 독자적인 모델 개발에 한 걸음 다가서고 있다. 이를 통해 국내 대부분 업체들이 공작기계의 핵심제어기기인 CNC 콘트롤러를 해외 기술에 의존하고 있는 현실을 타개하기 위해 노력하고 있다.

최근 공작기계의 컨트롤러에 탑재되는 다양한 소프트웨어를 직접 개발해 공작기계의 작동상태를 제어할 수 있도록 했으며 PC나 모바일 기기를 활용해 이를 모니터링 할 수 있도록 했다. 전력저감시스템인 HW-ESS(HYUNDAI WIA Energy Saving System)는 장비 비가동시 절전상태로 전환하고 가동에 필요한 윤활유를 조절해 공작기계를 가동하는데 필요한 에너지를 최소화시킴으로써 에너지 효율을 극대화시켰다. 또 열에 의한 가공 형상의 오차를 줄이기 위해 HW-TDC(Themal Displacement Compensation)를 통해 외부 환경의 다양한 온도분포에 따른 변위 데이터들을 수학적으로 모델링해 가공 오차를 최소화시켰다. 아울러 HW-TM (Tool Monitoring)시스템은 가공 중 발생하는 공구의 부하를 자동적으로 감지해 공구 절삭 상태를 감시하는 기능으로 장비ㆍ공구ㆍ소재 모두를 보호할 수 있도록 했다.

지난 1952년 국내 최초로 NC수치제어 선반을 개발했던 화천(대표 권영렬)은 융합기술을 적용한 스마트 공작기계 개발로 공작기계의 진화를 꾀하고 있다. 화천의 스마트머신 `SMART-Ua'는 1명이 최대 4번의 버튼조작만으로 연산에서 가공까지 최적화된 자동화 솔루션을 적용해 시간 절감과 효율성을 향상시킨 것이 특징이다. 일반적으로 공작기계는 작업자가 공작기계를 운전해 금형이나 부품 등 가공품을 생산하는 방식으로 활용되는 데 1대의 장비에 최소한 2명 이상의 작업자가 여러 단계의 공정을 수행하다보면 작업자의 노하우에 따라 생산품의 질에 차이가 나기 일수였다. 그러나 화천은 `SMART-Ua'를 통해 24시간 가공과 연산을 동시에 자동 수행하는 무인 가공 방식으로 이를 균일화시키는 한편 1대의 장비로 2대 이상의 가공 능력을 달성하는 등 생산효율성도 크게 향상시켰다. 특히 SMART HMI(Human Machine Interface) 콘트롤러를 개발, 프로그램 자동생성 및 편집, 자동 공구보정 및 대체 공구교환, 공작물 제외 및 불량 자동 감지, 가공 중 공구 파손 시 자동분석 및 문제해결 등 다양한 기능을 보다 편리하게 수행할 수 있도록 한 것이 장점이다.

회사측은 "SMART-Ua는 숙련된 작업자가 없이도 기계가 모든 부분을 스마트하게 자동으로 알아서 처리한다는 점에서 공작기계산업에 새로운 방향을 제시한 것"이라면서 "모든 산업현장에서 보다 쉽고 편리하게 생산효율성을 높일 수 있도록 IT기술을 융합한 공작기계를 개발할 계획"이라고 밝혔다.

넥스턴(대표 문홍기)도 복합가공과 동시제어 기능을 보유한 주축이동형 CNC(Computer Numerical Control) 자동선반을 내세워 고성능 고효율 장비 개발에 나서고 있다. 주축이동형 CNC는 컴퓨터를 이용한 자동제어기술을 기반으로 소재를 자동으로 공급해 프로그램에 의해 완제품을 대량생산하는 공장자동화(FA)의 핵심장비다.

회사측은 이 장비를 통해 공구이동경로의 최적화 설계로 21개 공구가 복잡한 형상의 제품을 가공하고 차세대 원격제어식 무인생산시스템을 구축할 수 있다고 강조하고 있다. 또 세계 최초 56㎜형 CNC 자동선반의 최대 가공구경 개발로 기술 한계를 극복하고 고강도ㆍ고정도의 안정된 가공능력을 갖추고 있다.

업계에서는 IT융합을 통한 공작기계의 진화가 단지 제조 및 생산 기술의 발전이라는 공작기계 산업에만 국한되는 것이 아니라 이를 통해 공장 자동화라는 보다 큰 영향력을 가질 수 있다고 강조한다. IT와 공작기술의 융합을 통해 공장자동화를 구현하면 생산 및 제조비용을 획기적으로 절감하는 혁신을 이끌 수 있다는 것이다.

일본 공작기계 전문기업인 화낙의 경우, 인공지능(AI)을 갖춘 고성능 로봇을 활용해 최첨단 무인 기계공장을 운영해 연간 매출이 7조원에 이르고 경상이익률은 45%에 이르고 있다. 현재 종업원이 5000명인 점을 감안하면 1인당 매출도 14억원에 달한다. 업계에서는 이러한 영향력을 감안해 향후 공작기계의 발전 방향을 IT기술과의 융합을 통한 차별화에 초점을 맞춰야 한다는 목소리도 나오고 있다.

서정철 한국공작기계 상무는 "기계산업의 강국인 독일과 일본과 달리 우리에게는 부품이나 소재 경쟁력이 많이 뒤떨어지기 때문에 그들과 같은 방식으로는 절대 성공할 수 없다"면서 "국내에서 경쟁력이 있는 IT기술과의 융복합을 통한 차별화를 꾀해야만 기계산업 강국으로 부상할 수 있을 것"이라고 강조했다.