3D 사출·조립 산업…스마트 공장으로 재탄생했다

한국기계연구원, ICT기술 이용한 지능형 사출성형 시스템 개발

[아시아경제 정종오 기자] 이른바 3D(Dirty, Difficult, Dangerous) 산업으로 분류되는 사출·조립 산업이 정보통신기술과 융합함으로써 스마트 공장으로 거듭나고 있다.

▲기계연에서 엔투에이에 기술을 이전한 첨단 사출성형 시스템.[사진제공=기계연]

한국기계연구원(원장 임용택) 첨단생산장비연구본부 송준엽 박사팀은 금형 내부에 빌트인 센서(BIS)1)를 달아 온도, 압력 등의 데이터를 직접 측정하고 분석하는 스마트 사출성형 시스템을 개발했다. 스마트폰용 초정밀 렌즈처럼 마이크로 수준의 매우 정밀한 품질을 요구하면서 모델변경이 빠른 사출제품들의 생산성 향상과 비용절감이 가능할 것으로 기대된다.

사출성형(射出成形)이란 가열해 녹은 플라스틱 등 각종 재료를 원하는 모양을 가진 금속 거푸집(금형) 속으로 사출(쏟아부는 작업)시킨 후 굳혀 성형품을 만드는 대량생산 방법이다. 자동차 부품에서 스마트폰용 정밀 초소형렌즈의 제조에 두루 사용된다.

송 박사팀이 개발한 사출성형 시스템은 중소기업인 엔투에이, 신명정보통신에 기술 이전돼 스마트폰용 렌즈 모듈 생산에 사용되고 있다. 렌즈 12개를 동시에 생산하는 방사형 금형 속에 설치된 빌트인 센서는 금형과 사출 성형기의 상태를 모니터링하고 분석해 공정 상태를 진단하고 형상 오차를 예측한다. 또 시스템의 이상 유무를 직접 진단할 수 있고 생산자가 공정 과정을 스마트폰 등으로 원격 모니터링 할 수 있는 스마트 공장시스템으로 구현됐다.

이전까지는 금형 내부 조건을 알기 어려워 경험이나 추정치에 의존하는 바람에 불량률이 높아 생산 수율이 낮았다. 이번 기술개발로 스마트폰용 렌즈 생산 수율(원재료 투입량에 대한 제품 생산량의 백분율)을 기존의 60%~70%에서 90% 수준으로 약 20% 포인트 이상 향상시켰다. 스마트폰용 렌즈를 생산할 때 전체 사출물 중 렌즈가 차지하는 소재 량이 10% 정도라는 점을 감안하면 원재료 절감효과는 200% 수준에 이를 것으로 분석된다.

송준엽 박사는 "뿌리산업 중의 하나인 사출·조립 산업은 다른 산업과 비교해 영세한 편이며 작업자의 경험에 의존하는 측면이 강했다"며 "이번에 개발한 기술은 기계(사출금형)기술에 정보통신기술과 재료기술, 메카트로닉스 기술을 융합시킨 스마트 공장"이라고 설명했다.

정종오 기자 ikokid@asiae.co.kr