한국전기硏, 공작기계 '팔다리' 구동계 기술 국산화 성공

국내 제조장비 산업 안정적 생산 기반 마련 쾌거

일·독 의존 탈피, 연간 3000억원 수입대체효과 기대

[창원=뉴시스] 공작기계 'CNC 시스템용 구동계 기술' 국산화에 성공한 KERI 김형우(왼쪽)·김홍주 박사.(사진=한국전기연구원 제공) 2024.09.03. [email protected]

[창원=뉴시스]홍정명 기자 = 한국전기연구원(KERI)은 정밀제어연구센터 김형우·김홍주 박사가 공작기계 핵심인 'CNC 시스템용 구동계 기술' 국산화 개발에 성공했다고 3일 밝혔다.

'CNC(Computer Numerical Control) 시스템'은 컴퓨터를 통해 수치 정보를 처리하고 공작기계의 위치와 속도, 회전 등 모든 기능을 자동으로 제어하는 전자모듈로, 컴퓨터로 치면 CPU와 같은 역할을 한다.

우리나라 기계산업 발전의 아킬레스건은 핵심 부품의 높은 해외 의존도다.

특히 공작기기 CNC시스템은 95% 이상 일본과 독일에서 수입하고 있을 정도로 국내 기술 환경이 열악하다.

4차 산업혁명 시대를 맞아 초정밀기기 가공이 더욱 필요한 상황에서 CNC시스템의 국산화는 국가전략기술 분야 경쟁력을 좌우한다고 해도 과언이 아니다.

이에 산업통상자원부를 중심으로, 한국전기연구원과 한국기계연구원, 한국생산기술연구원 등 정부출연硏과 연세대, 단국대 등 10개 대학, CNC 기술 공급업체 8곳 등 국내 산·학·연은 일본이 2019년 소재·부품·장비 수출규제에 이어 산업공작기계 분야까지 수출금지 품목에 올리려는 조짐을 보이자 855억원 규모의 '제조장비시스템 스마트 제어기 기술개발사업'을 2020년부터 진행해 최근 좋은 결과를 얻으면서 주목받고 있다.

[창원=뉴시스] 공작기계에 탑재된 한국전기연구원 개발 ‘CNC 시스템용 구동계' 장비.(사진=한국전기연구원 제공) 2024.09.03. [email protected]

그 중 한국전기연구원이 맡은 '구동계 기술'은 CNC 시스템에서 '팔다리' 역할을 수행하고 가격 기준으로도 70% 이상을 차지할 정도로 매우 중요하고 어려운 분야로 꼽힌다.

구동계는 소재를 깎거나 혹은 어떤 하중이 걸리더라도 모터, 드라이브 등이 일정한 속도와 위치를 유지해야 한다.

작업 정밀도는 수십 마이크로미터(㎛) 수준으로, 눈이나 손으로도 확인할 수 없는 오차를 레이저나 3D 스캔 장비로 측정해야 한다.

한국전기연구원은 10여 년 넘게 전기기계 시스템 분야 정밀제어 연구 역량을 축적해 왔고 이를 활용해 구동계가 요구하는 까다로운 조건들을 모두 충족하면서 국산화 개발에 성공했다.

또 창원국가산업단지에 본사를 둔 글로벌 공작기계 제조기업인 현대위아, 디엔솔루션즈의 현장 실증도 성공적으로 진행하고 있다.

[창원=뉴시스] 한국전기연구원이 개발한 'CNC 시스템용 구동계'를 탑재한 공작기계로 소재를 절삭(cutting)하고 있다.(사진=한국전기연구원 제공) 2024.09.03. [email protected]

현재 기존의 선진국 수입 제품과 비교해 뒤지지 않는 초정밀기계 가공 품질을 자랑하며 상용화 가능성을 높이고 있다.

연구팀은 꾸준한 연구와 다양한 기업 실증을 통해 구동계 정밀도를 나노미터(㎚)급으로 발전시킨다는 계획이다.

아울러 인공지능(AI) 및 자동화 기술을 접목한 업그레이드형 스마트 구동계 기술을 선보이고, 이를 기반으로 구동되는 산업용 로봇도 실증화 한다는 목표다.

연구원 김홍주 정밀제어연구센터장은 "기존 제조업은 물론 미래모빌리티, 로봇 등 국가전략산업이 대부분 정밀기계를 기반으로 이뤄지고 있기 때문에 이를 가공하는 장비·기기의 기술 경쟁력이 국가의 미래 경쟁력을 좌우할 것"라고 말했다.

이어 "공작기기 구동계는 가공제 품의 생산성, 정밀도, 품질을 결정하는 핵심 구성품으로, 국산화 개발을 통해 외국산 제품에 대한 기술 종속을 줄이고 연간 3000억 원대의 수입대체 효과를 기대할 수 있을 것으로 본다"고 강조했다.


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