살아남는 자가 오래 간다. 고부가가치 스테이지 개발 추진 박차!
현재 LG 필립스에서 FPD 7세대 증설과 8세대 설비 투자에 대한 조심스러운 전망이 나오는 가운데, 삼성에서의 FPD 8세대 라인의 설비 투자 확대와 반도체 후공정 장비의 국산화 등으로 인해 관련 장비업체 및 스테이지 업체의 행보가 정해지고 있다. 특히 LCD 등의 가격 하락 등으로 인해 엔드 유저와 1차 밴더들의 원가 절감에 대한 요구가 커지고 있어 올해 스테이지 업체들의 목표는 한마디로 ‘살아남는 것’으로 요약될 수 있다. 이에 따라 업체들은 초저가 스테이지를 개발하여 원가 절감에 대응하는 한편, 고부가가치를 창출할 수 있는 고정밀 스테이지 및 나노급 스테이지 개발에 박차를 가하고 있다.
글/ 전유준 기자(yjchun@motioncontrol.co.kr)
현재 LG 필립스에서 FPD 7세대 증설과 8세대 설비 투자에 대한 조심스러운 전망이 나오는 가운데, 삼성에서의 FPD 8세대 라인의 설비 투자 확대와 반도체 후공정 장비의 국산화 등으로 인해 관련 장비업체 및 스테이지 업체의 행보가 정해지고 있다. FPD 공정에 들어가는 장비는 참앤씨, 에스엔유프리시젼, 에스에프에이, 넥스트인스트루먼트, 미래나노텍, 케이씨텍, 주성엔지니어링, 파이컴 등에서 삼성과 LG 필립스의 90% 물량을 소화하고 있으며, 이를 타겟으로 한 대형 스테이지의 업체들은 로보스타, 순환엔지니어링, 져스텍, CPS, KPS, MMT 등이 있다.
시장 상황을 살펴보면 작년의 경우 TFT-LCD, PDP 등의 가격 하락 악재 속에서 LG 필립스의 투자 지연으로 인해 전체적인 시장이 침체되었다. 올해의 경우 FPD 관련 시장의 설비 투자 계획들이 실행될 전망이나 엔드 유저 및 1차 밴더들의 가격 하락 요구로 인해 각 업체들이 고분분투하고 있는 상황. 다만 삼성의 경우 투자가 둔화되고 있다는 전망도 있으나 8세대 이후 10세대까지 검토 중인 것이 정설로, 내년에도 설비 투자는 지속적으로 이루어질 전망이다. 한편 국산 기술력으로 대응할 수 있는 대형 스테이지 시장의 예상 규모는 올해 800억 정도로 추정되고 있다.
국내 스테이지 업체들을 살펴보면 영업 전략은 크게 두가지로 나뉘고 있다. 첫번째는 장비 업체의 원가 절감 요구를 수용하여 기존 대비 30%정도의 원가를 절감한 초저가 갠트리 타입 스테이지에 대한 개발을 진행하고 있는 것. 이러한 스테이지의 경우 스테이지 부품을 국산화시키거나 석정반을 없애고 프레임 위에 갠트리 축을 올려 새로운 설계를 구상하는 등 다양한 방법이 동원되고 있다.
두번째는 틈새 시장 공략을 위해 8세대 이후 국산화가 진행되고 있는 초정밀 스테이지에 대한 개발이 그것이다. 초정밀 스테이지는 에어베어링을 이용한 것이 대부분으로 각 업체들은 동기 제어를 통해 관련 제품들이 테스트 중이거나 공급되고 있다.
이외에도 각 업체들은 무거운 하중을 견딜 수 있는 고강성 저중량의 크로스 빔에 대한 개발을 강구하고 있다. 크로스 빔의 경우 세라믹으로 구성할 경우 가격이 비싸지며, 알루미늄을 사용할 경우 휘어지는 문제가 있고 돌을 사용할 경우 무게를 감당하기 힘들어 이를 개선하기 위해 복합 소재의 사용, 트러스트 구조의 사용 등 다양한 방법들이 사용되고 있다. 또한 나노급 스테이지를 개발하여 반도체 시장에 대한 수요를 보고 있는 것도 각 업체들의 영업 전략이라고 할 수 있다. 그러나 초정밀 에어베어링 스테이지나 나노급 스테이지의 경우 뚜렷한 실적이 나타나지는 않고 있다.
한편 스테이지 업체들의 매출 목표를 살펴보면 대부분이 작년과 비슷한 수준인 가운데 신생 업체인 CPS가 스테이지 시장의 다크호스로 부상하고 있으며, 순환 엔지니어링이 반도체 시장을 타겟으로 NDA를 맺은 미국 업체에 제품을 공급할 예정이어서 활발한 영업을 전개할 것으로 기대하고 있다. 져스텍과 로보스타의 경우도 작년에 비해 활발하게 영업을 전개할 예정이며, KPS의 경우 초저가 스테이지에 대한 개발을 완료하여 관련 장비 업체 및 해외 시장에서 각광을 받고 있다. MMT의 경우도 대형 스테이지와 에어 플로팅 스테이지 등을 통해 사업 다각화를 진행하고 있다.
초정밀 에어베어링 스테이지로
내수 및 해외 수요 확대에 주력
 순환엔지니어링의 박홍원 부장 |
특히 순환은 FPD 장비 업체들이 필요로 하는 스테이
의 성능과 기계적 강성을 만족시키기 위해 소프트웨어 정밀 보상 기술을 포함하는 정밀 제어 솔루션 기술과 각종 유한요소 법 해석 툴 및 분석에 대한 노하우를 가지고 있다. 이러한 기술력을 바탕으로 한 정밀 스캔 작업용 에어베어링 스테이지는 FPD 핵심장비에서 요구되는 정속 특성 및 진직성을 구현하고 있다.
또한 현재 8세대 이상의 크기를 가지는 FPD 장비용 스테이지 시스템의 경우 운반의 어려움을 겪고 있는데, 순환의 경우 어려움을 해소할 수 있는 방안으로 모듈 타입 제품을 공급하고 있다. 에어 베어링 스테이지도 모듈 타입으로 대응이 가능하도록 개발 진행중에 있다.
이외에도 반도체 장비에 들어가는 스테이지는 순환엔지니어링에서 개발한 초정밀 제어 솔루션을 적용하여 수 나노 레벨의 정밀도 성능을 만족하고 있다. 레이져 피드백 제품 생산을 위한 생산 환경 보완도 하고 있다. 이러한 기술력을 확보하기 위해 순환은 아노라이드에서 23년간 스테이지를 개발한 엔지니어를 영입하는 등 반도체 시장을 타겟으로 한 제품 개발도 활발히 진행하고 있다.
순환엔지니어링의 박홍원 부장은 “전체 제품이 FPD 산업분야에 70% 정도의 비율을 차지하고 있어 다른 분야로의 영업을 확대할 필요성을 느끼고 있다.”며, “특히 반도체 분야에 대한 비중을 높이기 위해 일본 및 미국 시장에 대한 영업을 지속적으로 진행하고 있으며, 다양한 응용 제품 개발에도 박차를 가하고 있다.”며, 현재의 사업 전략을 설명했다.
현재 순환엔지니어링은 두가 지 유형의 대표적인 제품이 있다. 첫 번째 제품으로는 LCD 모듈 조립용 장비에 적용한 분리/조립 형 스테이지가 있다. 이 제품은 기존의 볼 스크류 구동 방식 제품을 적용한 장비의 한계성을 극복하고 있다. 이 제품을 통해 순환은 스테이지 전체길이가 최대 12미터까지 적용한 경험을 가지고 있다.
박홍원 부장은 “기존에는 긴 장비의 테스트 후, 이동을 위해 장비를 모듈 단위로 분해할 때 스테이지를 분해하는 것이 힘든 일이었다.”며, “이 제품은 최종 장비 설치 장소로 이동 후에도 다시 전체 장비를 재조립하는 과정에서 스테이지의 최초 성능을 재현할 수 있는 구조로 설계 및 제작되어 있는 것이 특징이다.”고 설명했다.
이러한 스테이지는 리니어모터 스테이지 제품의 장점을 극대화시킨 사례라고 할 수 있다. FPD 산업분야 장비는 각 세대별로 크기가 점점 커지고 있어 분리/조립 형 스테이지 제품은 향후 높은 효율성과 생산성 증대에 기여를 할 것으로 평가 받고 있다.
순환의 두 번째 제품으로는 8세대용 대형 갠트리 스테이지가 있다. 이 제품은 대형 크기면서도 요구 정밀도가 높고 빠른 구동 조건에서 정지시 우수한 안정성을 확보할 수 있으며, 제어 기술과 겐트리 구조에 적합한 기계 구조 강성을 확보하여 검사분야에 폭넓게 적용되고 있다.
원천기술로 개발로
최적화된 스테이지 공급
져스텍의 스테이지의 경우 다양한 어플리케이션 장비에 적용한 경험과 원천기술을 통해 최적화된 스테이지를 공급하고 있다. 현재 정밀 모션 스테이지의 경우 PTP(Point To Point) M모션과 스캔 모션(Scan Motion)으로 크게 구분 할 수 있으며, 용도에 따라 장비 업체가 요구하는 사양들이 각각 다르다고 할 수 있다. 져스텍은 이와 부합되는 모델을 선정하여 고객사에게 저렴한 공급 가격으로 우수한 성능의 제품을 공급하고 있다.
특히 초정밀 모션 스테이지의 경우 재질에 대한 기구적 특성 및 제어 특성이 중요한데, 져스텍에서는 선행 개발장비에 적용되는 스테이지를 개발 및 공급하여 원천 기술 확보를 하고 있다. 이러한 초정밀 스테이지의 경우 일본에 직수출도 하고 있다.
이외에도 최근 DDR 모터에 대한 개발을 완료하여 초정밀 에어 베어링 가이드 스테이지와 함께 적극적인 영업을 전개하고 있으며, 하반기에는 출시 목표로 한 모션 컨트롤러도 개발하는 등 모션 스테이지에 대한 중요 요소 부품 개발을 통해 원천 기술 확보에 노력하고 있다.
져스텍의 최우혁 과장은 “작년의 경우에는 내부적인 어려움을 겪었으나 올해에는 관련 시장에 대해 적극적인 영업을 펼치고 기존에 공급 되었던 장비들에 대한 설계 리뷰를 통해 개선 사항들을 관련 부서들과 공유하는 등 효율적인 스테이지 공급을 위해 노력하고 있다."며, “모션 스테이지의 경우 주문사양인 모델들이 대다수인 관계로 각각의 애로 사항들은 존재 하고 있지만, 제어 기술에 대한 노하우를 통해 선행 기술들을 무리없이 스테이지에 적용하여 공급하고 있다.”고 설명했다.
-2007년 스테이지 시장에서 주목할 점은.
국내는 삼성의 8세대 설비 투자와, LG LCD의 P8 라인 설비투자 건에 주목을 하고 있으며, 삼성전자의 반도체 공장 라인 증설, 하이닉스 반도체 공장 설립 등이 화제가 되고 있다. 또한 틈새시장으로 반도체 웨이퍼 검사장비류와 자동화 관련 장비 시장 등이 부각되고 있으며, 일본과 대만의 LCD 장비 시장에 대한 영업도 업계가 주목하고 있는 곳이다.
-밴더들의 요구사항은 무엇인가.
현재 유저가 주목하는 제품들은 고속 및 고가감속 장비에 적용되는 스테이지 제품과 초정밀 모션 제어용 스테이지, 진공용 리니어 모터 스테이지, 8~10세대용 대형 스테이지, 수직형 리니어 모터 등에 대한 것이라고 할 수 있다. 이에 져스텍은 Ceramic Guide Ultra Precision 에어 베어링 스테이지를 개발 적용하고 있으며, 리니어 엔코더 분배기 개발, 최적화된 모션 제어 알고리즘 개발, DDR 모터 개발 및 모델 다변화 작업 등 관련 시장에 적용할 수 있는 요소 부품 개발과 기술력 확보에 대한 노력을 하고 있다.
-져스텍에서 주력하고 있는 부분이 있다면.
현재 공급되고 있는 제품들의 경우 양산품의 경우 선행 테스트를 통해 문제점들을 보완하고 있으나, 개발품이나 단납기를 요하는 스테이지의 경우 충분한 테스트의 시간 확보가 어려운 상황에서 제작하다 보니 추후에 유지 보수에 시간을 소비하고 있다. 이런 시행 착오 개선과 제작 시간의 단축은 정형화된 업무 프로세스와 고객사의 정확한 요청사항이 없이는 어렵다. 이에 따라 져스텍에서는 업무 프로세스 개선과 표준화된 스테이지를 통해 소요 제작 일정을 맞추고 있다. 그리고 외국 경쟁사와의 경쟁에서 이기기 위해 유통망 확장을 통한 저변확대를 최우선 목표로 진행하고 있다. 현재까지 개발한 리니어 모터에 대한 대리점 유통망도 세울 계획이다.
우리의 경우 LG 필립스 LCD의 파주 P8 공장 라인 투자에 대해 많은 기대를 걸고 있는 것도 사실이지만, 올해에는 수요처의 다변화를 통해 위험 요소를 최소화하고 제품에 대한 다양화를 통해 고정 매출을 극대화하는데 노력을 경주하려고 한다.
스테이지 시장의 다크호스
초정밀 스테이지로 틈새 시장 공략
 CPS의 서광석 이사 |
CPS의 경우도 해외 수입 제품을 대체하기 위해 국산 슬립 쿼터 머신, 잉크젯 프린트, 토탈피치 등의 장비에 들어가는 제품을 개발, 공급할 전망이다. 이들 장비는 초정밀 에어베어링 스테이지 및 에어베어링이 가지는 특성을 나타낼 수 있는 LM 스테이지들로 일본의 초정밀 스테이지 업체와 기술 제휴를 맺어 3월 말쯤이면 개발이 완료될 예정.
특히 CPS의 기술력은 크로스 빔에 대한 노하우와 스테이지의 미진동에 대한 컨설턴팅 및 A/S 지원 등에 있다. 크로스 빔의 경우 저중량으로 강성을 유지할 수 있는 특허기술이 심사중에 있다.
CPS의 서광석 이사는 “CPS의 경우 기존의 업체들이 간과할 수 있었던 부분을 가장 중요하게 생각한다.”며, “예를들어 0.1 마이크로 이하로 진동을 잡을 수 있는 제어 기술을 가지고 있다는 것과 테스트 및 연구를 통해 지속적으로 제품의 사양을 개선할 수 있는 기술력을 가지고 있다는 것이 우리의 장점이라고 할 수 있다.”고 설명했다.
또한 “삼성의 5세대 라인에 들어가는 갠트리 장비를 제작해 본 경험을 가진 연구진들이 자랑이라고 할 수 있으며, 초정밀 스테이지에 대한 커스터머의 신뢰를 얻기 위해 초기 설립비 6억중 3억 5천을 계측기에 투자할만큼 노력을 아끼지 않은 것도 CPS가 스테이지 시장에서 살아남을 수 있는 힘이라고 할 수 있다.”고 경쟁 우위 요소를 꼽았다.
이러한 기술력을 인정받아 CPS는 현재 30억 이상 수주를 받았으며, 올해 150억 이상 매출 목표를 잡고 있다. 또한 5월 경에는 연구소를 설립하여 벤처 등록을 준비하고 있으며, 올 하반기에는 제어 기술을 이용한 범용 신제품도 출시할 예정이다.
서 이사는 “큰 장비로 가면서 스테이지 역시 정밀도와 강성, 볼트 하나에도 세밀하게 신경을 써야 한다.”며, “이러한 부분에 대한 완벽한 A/S를 가졌다는 것이 우리의 장점이다. 앞으로 초정밀 스테이지에 대한 부분은 CPS가 책임질 것.”이라고 포부를 밝혔다.
인터뷰-로보스타
동기 제어 기술 노하우로
나노급 반도체 스테이지 개발
Q. 올해의 스테이지 시장은 어떠한가.
현재 FPD 시장은 LCD, PDP의 경기 침체로 인해 원가 절감을 위한 방안들을 강구하고 있다. 이에 따라 스테이지 업체들도 작년 대비 30%정도의 원가를 절감한 가격으로 시스템을 공급하고 있다. 이에 따라 초저가 스테이지에 대한 개발과 함께 향후 시장을 위한 에어베어링 스테이지를 개발 및 공급하고 있다. 로보스타의 경우도 FPD 사업팀을 따로 만들어서 저가 정책에 대한 준비와 고정밀 나노급 스테이지 및 반도체 스테이지를 준비하고 있다. 초저가 스테이지의 경우 부품의 가격들은 원가에 가까울 만큼 다운시켰기 때문에 새로운 설계를 통한 방안들을 개발 중이다.
Q. 로보스타 스테이지의 장점을 말하자면.
로보스타의 강점은 거더에 대한 특허와 함께 초정밀 동기제어 기술을 보유했다는 것이다. 그리고 양 축의 거리가 넓을 경우에도 평행도의 맞출 수 있는 측정기술을 보유하고 있다는 것이다. 동기 제어 기술이 뛰어나기 때문에 UMAC, MEI, ACS Motioncontrol, 야스카와 등 장비업체가 요구하는 사항을 모두 구현하고 있다. 특히 로보스타는 기반 기술이 직각좌표 로봇이기 때문에 커스터머가 원하는 완벽한 스테이지를 공급할 수 있다.
이외에도 현재 스테이지 글라스가 넓어지기 때문에 갠트리 축(크로스 빔)도 길어지는 추세라 각 업체마다 강성과 무게를 개선하기 위한 연구가 진행중인 것으로 알고 있다. 로보스타의 경우는 고강성 경량화를 가능하게 하는 거더(Girder)에 대한 특허를 가지고 있어, 보다 고정도의 제품을 개발 및 제공하고 있다.
이외에도 나노급 스테이지를 구현하고 있다. 반도체 공정에 사용되는 나노급 스테이지는 동기 제어가 중요한 역할을 하고 있으며, 로보스타에서는 레이저 인터페로미터를 이용해서 실시간 동기제어로 구현하고 있다.
프레임 위에 갠트리
초저가 스테이지 개발 완료.
야스카와의 SI 업체로 등록되어 있는 KPS는 2005년부터 8세대 에어베어링 스테이지를 선행 개발하면서 에어베어링에 대한 다양한 응용 노하우를 쌓고 있다. 특히 이 회사는 고강도의 소재를 사용한 에어 베어링 스테이지를 제작해 공급하고 있다. 기존 업체들은 에어베어링으로 주로 화강암을 재료로 사용했으나, KPS의 경우는 일본에서 가공한 인도 생산 원석을 사용하고 있다. 국내 업체의 경우 주로 중국 원석을 사용하는 곳이 많은데, 이는 정도가 인도 원석보다 떨어진다고 할 수 있다.
KPS의 김정호 대표이사는 “인도 원석의 강도가 뛰어난 이유는 정도에 영향을 미치는 수분 흡수율이 제로에 가깝기 때문이다.”며, “이를 통해 KPS는 틈새 시장을 노려 고정밀 스테이지는 물론 반도체 웨이퍼용 스테이지까지 대응할 할 예정”이라고 설명했다.
또한 “에어 베어링 스테이지는 노광기, 정밀 코터 머신, CD 측정기 등 기존의 수입 장비를 대체하는 시장을 타겟으로 하고 있다.”며, “현재 장비 업체나 대기업의 연구소 등에서 전공정 장비에 대한 개발을 하고 있기 때문에 기대하고 있다.”고 밝혔다.
한편 KPS는 장비 업체의 스테이지에 대한 원가 절감 요구에 대응하기 위해 기존의 개념에서 벗어난 저가형 스테이지에 대한 전략을 짜고 있다. 현재 8세대 이상으로 올라가면서 스테이지에 가중되는 무게와 크기에 대한 무담이 증가하고 있어, 이를 개선한 스테이지들이 각광을 받고 있다. KPS의 경우는 일본 요꼬가와 스테이지와 비슷한 개념의 초저가 스테이지를 개발완료하여 시장에 공급할 전망이다.
일반적인 스테이지는 정반 위에 레일을 깔게 되는데, 이는 정반이 들어가면 조립 정도를 맞추기가 쉽기 때문이다. KPS에서 구현한 스테이지는 정반을 없애고 마스터 지그를 통해 프레임 위에 갠트리를 올려 정도를 확보할 수 있는 제품이라고 할 수 있다.
김정호 대표이사는 “직진도와 정밀도 확보를 위해 스트로크 4000mm까지 제작이 가능한 정밀 지그를 제작 완료했다.”며, “이 갠트리 스테이지는 중간의 지그를 기준으로 정밀한 면을 구현한 것이며, 앞으로 적극적인 영업을 할 예정이다.”고 설명했다.
이러한 차세대급 초저가 스테이지는 해외 업체들도 관심을 보이고 있어, 현재 협의가 진행중에 있다.
KPS의 경우 야스카와의 SI업체이긴 하지만, 고객이 지정한 리니어 모터 및 모션 컨트롤에 대응하고 있다. 야스카와 리니어 모터를 사용해서도 나노급까지 제어를 할 수 있는 기술력을 갖추고 있다. 또한 제품에 대해서는 야스카와 본사의 다이렉트 서비스도 제공하고 있다. 이외에도 KPS는 제어 기술을 바탕으로 산업용 자동차 설비, 물류 시스템 등의 시스템 사업도 진행하고 있다.
김정호 대표이사는 “올해의 경우 경기가 불투명해 매출 목표를 70억정도로 잡고 있다.”며, “그러나 아직 국산화 초기 단계이기 때문에 앞으로 초저가 스테이지와 에어베어링 스테이지에 대한 요구가 증가할 것으로 예상하여 적극적인 영업을 펼칠 예정이다.”고 밝혔다.
나노급 스테이지부터
공기부상 비접촉 시스템까지
 MMT의 최선남 상무 |
현재 FPD 8세대를 넘어가면서 효율적인 생산성과 고품질을 위해 고해상(500nm 이하)이면서, 대면적(6, 8면치 이상) 가공기술(약 6000x 4000mm의 스테이지 사이즈) 등이 요구되고 있어 초대형 스테이지의 개발 및 제작 기술을 통한 기술 국산화에 대한 움직임이 생기고 있다.
MMT의 최선남 상무는 “MMT의 경우 초정밀 스테이지 시장에서 FPD 장비 업체가 요구하는 정밀도를 구현하기 위해 1,000mm 스트로크를 기준으로 ±100nm수준의 반복정밀도를 실현하고 있으며, 3,000mm 스트로크에서 ±1?m의 정확도를 실현하고 있다.”고 설명했다.
또한 “갠트리 타입 스테이지에 들어가는 복합소재 크로스 빔 재료에 대한 특허를 가지고 있어 8세대 장비에서 커스터머가 요구하는 사항들을 만족하고 있다.”고 밝혔다.
최근 MMT는 공기 부상 비접촉 이송 시스템(Air Floating Conveyor)을 전략적으로 공급하고 있다. 이 제품은 FPD 양산장비를 위한 것으로 대면적의 고평탄도 확보하고 있으며, 인라인화를 통한 택 타임(Tact Time)감소 및 로보트 물류비용 감소, 스크래치 등을 방지하고 있다. 이는 4년 전부터 에어 베어링을 적용한 스테이지에 대한 노하우를 이용한 것이라고 할 수 있다. 이러한 에어 플로팅은 FPD 8세대로 들어서면서 글라스의 사이즈가 커지다 보니 점점 시장이 형성되고 있다.
최선남 상무는 “MMT의 경우 대형 스테이지 뿐만 아니라 사업 다각화를 통해 제어기술을 이용한 다양한 제품을 선보이고 있다.”고 말하고 “이러한 일환으로 다공성(Porous) 물질의 특성을 활용한 CDC(Clean-Dry-Coating) 장비를 시장에 출시했다.”며, “이 장비는 기존 수 미터에 달했던 각종 플레이트 대상의 세정/건조/코팅 공정을 1m내에 통합한 획기적인 개념의 제품”이라고 설명했다.
또한 “제품의 바탕에는 초정밀, 초장축 설계능력, 각종 구동장치의 제어능력, 지속적인 R&D 투자 등 MMT의 기술력이 녹아 있다.”고 강조했다.
이외에도 MMT는 나노급 정밀도를 구현하기 위해 피에조 모터를 탑재한 1 나노 레졸루션의 소형 위치 제어기를 개발했다. 이것은 기존의 모터 외부 부착형의 개념을 탈피한 초소형 스테이지로, 스테이지 몸체 내부에 모터와 고정도 엔코더를 장착하여 무게와 크기를 각각 1/3로 축소한 컴팩트한 제품이다.
