시장은 커지는데 수요 창출이 문제!
시장은 커지는데 수요 창출이 문제!
머신 비전은 컴퓨터와 하드웨어, 소프트웨어의 급속한 발전으로 인간이 하기 힘든 고속검사를 할 수 있게 되면서 발달했다. 이러한 머신 비전은 특정분야에서는 인간에 비해 훨씬 강력한 성능을 갖고 있으나 인공지능적인 부분이 필요한 부분에서는 아직 부족한 면이 있다. 한편, 국내 시장의 경우 미국, 유럽, 일본 등의 선진국에 비해 활용도가 부족한 부분이 있으나 FPD, 반도체, 자동차 산업을 중심으로 지속적인 시장 확대가 이루어지고 있으며, 식품과 포장라인 등에서도 점점 머신 비전에 대한 인식이 확장되고 있다.
글/ 전유준 기자(yjchun@motioncontrol.co.kr)
온석원 기자(onpachino@motioncontrol.co.kr)
머신 비전은 각종 제조 및 생산 장비 또는 공정들을 제어하거나 관련 정보를 얻기 위해서 실제의 영상정보를 자동으로 취득 후 분석하기 위하여 광학계 및 카메라 등을 이용하여 비 접촉으로 검사 하는 것이며, 생산 제품들의 품질과 공정 제어를 위한 자동화 검사가 주 목적이라고 할 수 있다. 그러나 국내의 경우 중요한 비중을 차지하는 카메라 및 렌즈, 프레임 그래버 등의 국산화가 이루어지지 않고 있어 기술 개발이 시급한 실정이다.
이러한 머신 비전은 자동화 분야에서 주로 사용되다가 90년대 이후 반도체 산업이 급성장함에 따라 반도체 제조공정과 전자 분야로 확대되었으며, 식품, 포장, 약품 등 다양한 사업분야로 시장이 확대되고 있다.
FAHP 3D 기술로
비전검사기 시장 선점
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| 시냅스이미징의 김재선 대표이사 |
이와 함께 리플로우 전, 후에서 부품의 장착상태와 납땜 상태를 검사하는 광학식 비전 검사기인 AOI MASTER는 시냅스이미징에서 자체 개발한 인공지능 알고리즘을 채택해 오인식율을 기존 제품에 비해 크게 낮추었으며, 복잡한 티칭 및 튜닝 과정을 제거해 유저의 편리성을 향상시킨 제품이라고 할 수도 있다.
검사기는 목적과 대상물에 따라 응용 기술을 달리 선택할 수 있다. 특히 시냅스이미징의 머신비전 검사기술은 2차원 형상인식 장치인 카메라와 특수조명의 조합을 기반으로 하고 있다. 이러한 방식은 이미지화된 데이터를 손쉽게 제공할 수 있을 뿐만 아니라 이물이나 불량제품만을 특징적으로 잡아낼 수 있다. 이와 관련해 시냅스이미징은 독창적인 2D 버전 카메라 기술을 보유하고 있으며, 특히 1, 2개의 카메라를 병렬로 배열해 제품 이미지 효과를 극대화할 수 있는 기술도 가지고 있다.
국내 검사기 시장의 경우 기존의 2D 방식에서 3D 방식으로의 변화가 빠른 속도로 진행되고 있으며, 대부분의 엔드유저들은 3D 방식을 선호하고 있다고 볼 수 있다. 3D 방식은 2D 방식에 비해 보다 정밀하고 빠른 불량검출 능력을 실현할 수 있으며, 이를 통해 유저들은 생산단가를 현저하게 낮출 수 있다. 이는 최근의 변화된 검사전략과도 일맥상통하는 부분이라고 할 수 있다.
최근 국내의 주요 생산라인들이 검사공정을 전공정화하면서 검사기 수요 자체가 늘어나고 있는 추세가 뚜렷해지고 있으며, 이와 함께 검사공정 자체가 SMT나 반도체 등 주요 산업분야로부터 그 필요성을 인정받고 있다. 검사공정의 전공정화 전략은 원천적으로 불량율을 줄일 수 있을 뿐만 아니라 생산자의 입장에서 제조단가를 낮출 수 있는 가장 확실한 방법이라고 할 수 있다. 생산량을 확대할 수도 있으며, 검사공정 자체만으로 공정의 단계와 수준을 한눈에 파악할 수 있는 파라미터 역할까지 수행할 수 있다는 장점도 가지고 있다.
이렇듯 머신비전을 이용한 검사기의 역할이 점차 중요해지고 있는 가운데 시냅스이미징은 주로 반도체와 SMT 분야의 검사공정에 3D 검사기를 공급하고 있다. 이 회사는 설립 초기부터 2D 검사기 시장에 주력해 IC 패키징 공정과 반도체 공정 등에 제품을 공급했으며, 현재는 이미지처리 기술 및 영상화된 라이브러리 등을 개발해 전문지식 없이도 누구나 손쉽게 사용할 수 있는 비전검사기 제품을 공급하고 있다.
시냅스이미징은 그동안 비전검사기 제품의 한계로 지적되어온 그림자 효과 부분을 거의 완벽하게 극복할 수 있는 FAHP 3D 기술을 보유하고 있으며, 이를 제품에 응용해 시장으로부터 좋은 반응을 얻고 있다. 이 기술은 기존에 비해 검사속도가 빠를 뿐만 아니라 속도에 따른 측정분해능의 변동이나 저하가 거의 없으며, 그림자 효과로 인한 오인식율을 최소화했다고 할 수 있다. 이 회사는 이 기술을 다양한 제품에 응용할 계획을 가지고 있으며, 의료기기 분야 등으로 시장을 다각화해 나간다는 계획도 가지고 있다.
시냅스이미징의 김재선 대표이사는 “과거와 달리 검사장비는 이제 각 생산라인의 필수적인 요소로 자리를 잡았으며, 이에 따라 시장수요가 점차 확대될 것으로 확신하고 있다.”며, “머신비전의 경우 검사기 등 응용분야의 발전 속도에 비례해 시장이 확대될 것으로 전망할 수 있지만 지금 당장은 아니라고 생각한다.”고 밝혔다.
또한 “머신비전 업체 스스로 장비업체에 귀속되지 않도록 자구책을 강구해야 할 것”이라며, “하청업체 주문제작 방식을 벗어나 보다 적극적인 자세가 필요하지만 현실적으로 그것이 가장 어려운 것이 사실이다.”고 설명했다.
모션과의 통합으로
머신 비전 시장 공략!
머신 비전은 컴퓨터와 하드웨어, 소프트웨어의 급속한 발전으로 인간이 하기 힘든 고속검사를 할 수 있게 되면서 발달했다. 특히 특정분야에서는 머신비전이 인간에 비해 훨씬 강력한 성능을 갖고 있다. 그러나 인공지능적인 부분이 필요한 부분에서는 아직 부족한 면이 있다. 국내 시장의 경우 미국, 유럽, 일본 등의 선진국에 비해 활용도가 부족한 부분이 있으나 FPD, 반도체, 자동차 산업을 중심으로 지속적인 시장 확대가 이루어지고 있으며, 식품과 포장라인 등에서도 점점 머신 비전에 대한 인식이 확장되고 있다.
이에 따라 ㈜대곤 코퍼레이션에서는 작년 비전 팀을 신설하여 코그넥스 제품을 통해 적극적인 시장 창출에 나서고 있다.
대곤 코퍼레이션의 비전팀 전성배 팀장은 “비전팀을 신설하면서 작년에 전년 대비 20% 이상의 매출을 올렸다.”며, “특히 올해에는 머신 비전 시장에 주력하여 전체 매출의 10% 미만인 머신 비전의 비중을 절반 수준으로 끌어올리겠다.”고 설명했다.
또한 전성배 팀장은 “코그넥스를 통해 다양한 분야에 적극적인 영업을 전개하고 있다.” 며 “특히 대곤의 경우 모션 컨트롤 솔루션도 공급하고 있기 때문에 강력한 모션 컨트롤 제품군과 비전을 통합하여 제공한다는 전략으로 수요 창출에 나서고 있다.”고 밝혔다.
머신 비전의 제품의 구성을 살펴보면 하드웨어의 경우 카메라, 렌즈, 프로세서, 인터페이스 등으로 나눌 수 있으며, 소프트웨어는 영상처리, 패턴인식, 문자인식, 측정, 검사 등의 기능으로 분류할 수 있다. 이러한 제품들의 응용 분야를 살펴보면 가디언스, 인스펙션, 가우징, 아이덴티휘케이션 등의 분야가 있다. 가디언스는 프리시전 웨이퍼 및 얼라이먼트를 위한 것으로 웨이퍼에 필요한 정확한 위치정보를 제공하는 웨이퍼 프로세싱에 대부분의 업체들이 제품을 공급하고 있는 분야이다. 인스펙션은 제품의 품질 및 조립상태 등을 특정부품의 유무판단과 부품의 위치 등을 계산하여 종합적으로 확인하는 분야이며, 이외에도 물체의 크기 또는 거리, 직경 등의 계측과, 점화플러그 갭, 리드 프레임 간격 등 정밀계측에 사용되는 가우징 분야, 현재 생산되는 제품이 어떤 제품인지 또는 어떠한 일련번호 등을 갖고 있는지를 인식하는 아이덴티휘케이션(Identification) 분야이다.
조명과 렌즈의 일체화로
고성능 화상처리를 실현한다
최근 FA 현장에서 품질에 대한 요구가 높아지면서, 불량품 유출을 방지하기 위해 외관검사의 중요성이 높아지고 있으며, 화상처리기술을 이용한 비전 센서의 수요가 확대되고 있다. 이러한 시장 변화를 배경으로 오므론은 지난 2004년 7월부터 기존의 F시리즈를 세분화시켜 컴팩트한 일체형 비전 제품인 ZFV시리즈를 출시했다. 이 제품은 기존의 화상 처리에 없는 간이성과 컴팩트성으로 호평을 받고 있다. 이를 필두로 오므론은 일체형 스마트 센서인 ZFV 시리즈, ZFV 시리즈의 업그래이드 제품인 ZFX 시리즈, 하이엔드 타겟의 FZ 시리즈로 적극적인 시장 공략에 나서고 있다.
특히 지난 4월 1일에 출시한 ZFX 시리즈는 기존 ZFV 시리즈의 상위 기종으로 간단하고 컴팩트한 컨셉을 유지하면서, 고도의 외관검사를 실현할 수 있도록 화상 처리 기능을 탑재하고 있다. 기존의 화상 처리 장비에서는 카메라로 검사대상물을 촬상하기 때문에 조명의 지식이 필요했으며, 현장에서 사용하기 불편한 부분이 있었다. 그러나 ZFV 시리즈는 조명과 렌즈를 일체화 시켜 간단한 설치를 통해 빠르게 현장에 적용할 수 있다.
또한 이 제품은 화상처리 알고리즘 중에서 가장 많이 사용되는 4개의 패턴 매칭 베리에이션을 갖추고 있어, 엔지니어는 검사 내용에 따라 최적 방법을 선택할 수 있다. 본체는 액정 일체형 터치 패널 인터페이스를 채용하고 있어, 화상처리를 처음 사용하는 사람도 고성능 화상처리 검사를 쉽게 조작할 수 있다.
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| 한국오므론제어기기㈜의 솔루션 영업부 타다 유타카 부장 |
한국오므론제어기기㈜의 솔루션 영업부 타다 유타카 부장은 “이 제품의 주요 특징은 화면에서 터치로 선택할 수 있다는 것이며, 별도로 프로그램을 짤 필요가 없이 편리하게 사용할 수 있다는 것이다.”며, “리얼 타임으로 고속 처리가 가능하고, 매칭 기능을 통해 다양한 어플리케이션에 대응할 수 있으며, 선택할 수 있는 카메라의 종류가 다양하다는 것도 특징이다.”고 설명했다.
특히 터치 스크린의스마트 레시피 기능으로 엔지니어는 터치 패널 인터페이스를 통해 표시되는 아이콘을 선택 하기만 하면 되는 직감적인 조작을 할 수 있다. 기존의 Try&Error에 많은 시간이 걸렸던 조명 선정도 컨트롤러에서 생선된 후보화상리스트로 선택하여 자동조명 제어를 할 수 있다. 이러한 레시피 방식에 의해, 엔지니어는 설정시간을 대폭 단축할 수 있다.
또한 ZFX 시리즈는 데이터 연산을 고속으로 처리하는 오므론 독자의 서치 전용 엔진 RT-X(Real Time X-search Engine)을 채용하고 있다. 이는 카메라 화상 패턴 매칭의 연산을 병렬로 처리하는 수법으로서 기존의 처리시간을 1/5정도 단축시킬 수 있다. 이에 따라 화상처리의 기준이되는 패턴 서치의 고속화를 구현하여 모든 라인의 외관검사를 실현할 수 있다.
타다 유타카 부장은 “비전의 경우 일본과 한국은 시장의 트랜드가 비슷하다.”며, “이에 따라 ZFV 시리즈로는 중저가 시장을 공략하면서, ZFX시리즈와 FZ 시리즈를 통해 반도체와 LCD를 포함하는 전자부품과 자동차 시장을 타겟으로 적극적인 영업에 나설 예정이다.”고 밝혔다.
자체 브랜드 마케팅으로
스마트 카메라 시장의 활로 모색
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| 다이트론코리아의 양상규 연구소장 |
기계, 자동화, 머신비전 등의 세분화된 사업팀을 가지고 있는 이 회사는 머신비전에 필수적인 광학 및 조명 설계기술과 산업용 설비의 무인 자동화를 위한 정밀 영상 처리 기술, 2차원 측정 영상 처리 기술 등에 대한 연구와 개발에 노력을 기울이고 있다. 특히 다이트론코리아는 3차원 측정 영상 처리 기술, 산업용 잉크 문자 마킹 검사용 OCR/OCV 기술, 물류 및 이력 관리를 위한 1, 2차원 바코드 영상 처리 인식 기술의 개발에도 박차를 가하고 있다.
다이트론코리아의 양상규 연구소장은 “다이트론코리아는 기존의 연구개발 파트를 부설연구소로 확대, 개편하였으며, 개발역량 강화를 위한 투자를 점차 확대하고 있다.”며, “현재의 산업구조는 수동, 반자동 설비에서 고속의 무인 자동화 설비로 바뀌고 있는 추세이며, 이러한 변화 속에서 안정적으로 설비를 운영하고 고품질의 생산성을 유지하기 위해 영상 처리 기술 및 머신비전 시스템의 개발과 도입이 시급하다.”고 설명했다.
국내 머신비전 시장의 경우 국산 브랜드의 스마트 카메라를 찾기 어려운 것이 현실이며, 이는 각 업체들이 검사 베이스 프로그램을 포함한 비전 알고리즘 개발에 난항을 겪고 있기 때문이라고 볼 수 있다. 실제로 국내 머신비전 업체 대부분은 외산제품을 소개하거나 단품 솔루션 위주의 공급 형태를 띄고 있으며, 이로 인해 영업 이익율이 낮다는 문제점을 가지고 있다.
이와 관련해 다이트론코리아는 머신비전 관련 조명 시스템 개발에도 의욕을 보이고 있으며, 특히 소니로부터 하드웨어 플랫폼을 제공받아 자체적인 자체적인 비전센서를 개발하고 있다. 향후 외산제품을 국내 시장에 공급하는 것과 동시에 자체 개발한 제품으로 적극적인 시장 공략에 나설 전망을 세우고 있다.
다이트론코리아는 국내 머신비전 시장현황이 악화됨에 따라 제품 기술력 확보와 동시에 경제적인 가격경쟁력을 갖추기 위해 노력하고 있으며, 이미 머신비전 시스템이 산업 전반에 걸쳐 일반화되어 있는 일본이나 북미 지역에 진출하기 위한 마켓 전략도 준비하고 있다. 다이트론코리아의 류태연 과장은 “머신비전 시장 상황이 좋지 않다는 전제 아래 각 업체간의 가격경쟁이 심화되고 있으며, 국내 시장의 경우 전체적인 규모가 작아 어려움을 겪고 있다.”며, “다이트론코리아는 일본의 다이토일렉트론으로부터 기술 및 영업 분야에 대한 지원을 받고 있으며, 이를 토대로 한일 양쪽의 시장을 한꺼번에 노린다는 전략을 가지고 있다.”고 밝혔다.
현재 국내 머신비전 시장의 전체적인 규모는 대략 500~600억원 수준으로 파악되고 있으며, 그마저도 대부분 외산제품이 차지하고 있다. 다이트론코리아는 주력 제품인 소니의 카메라를 필두로 자체 개발 제품에 대한 적극적인 마케팅 활동을 통해 이익을 극대화한다는 목표를 가지고 있다. 특히 소니의 카메라는 범용, 컴팩트용으로 사용할 수 있을 뿐만 아니라 국내외 시장에서 뚜렷한 인지도를 가지고 있어 향후 이 회사의 매출규모 확대에 도움이 될 수 있을 것으로 전망되고 있다.
한편 다이트론코리아는 스마트 카메라와 관련해 새롭게 스마트아이와 스마트어시스터라는 제품을 출시했으며, 이 제품들은 소니의 아키텍쳐 타입의 인텔리전트 카메라와 매트록스의 MIL 8.0 라이브러리를 기반으로 한 제품들이라고 할 수 있다. 소니의 인텔리전트 카메라는 RISC나 DSP 기반의 프로세서가 아닌 인텍의 호환 프로세서를 기반으로 하고 있으며, 기존의 PC기반 시스템과 같은 유연성을 보여줄 수 있다. 이 제품은 초기 비용 지출이 적고 사용성이 단순하며, 고신뢰성을 확보하고 있어 기존의 시스템 프로그램이나 비전 알고리즘에 동일하게 적용이 가능하다는 장점도 가지고 있다.
패턴 노이즈 보상 기능으로
고정밀 검사 실현한 LV-B 시리즈
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| 크래비스의 황준현 팀장 |
이 회사의 라인 스캔 카메라인 LV-B 시리즈는 EIA-644 및 링크 타입의 출력 지원이 가능하며, 최대 2000픽셀과 50KHz 링크 레이트의 성능을 실현할 수 있다는 장점을 가지고 있다. LV-B 시리즈는 조명과 화소의 패턴 노이즈를 보상하는 기능을 가지고 있으며, 이를 통해 검사 정밀도를 향상시킬 수 있다. 컴팩트한 사이즈로 구성되어 있는 이 시리즈는 협소한 장비 구조물에도 부착도 가능하며, 외산제품에 비해 경제적인 가격경쟁력도 가지고 있다. 한편 크래비스의 미니어쳐 카메라인 MV-BS/X 시리즈는 프로그레시브 방식의 고화질 FA 카메라라고 할 수 있으며, 고해상도의 아날로그 비디오 신호 형태의 출력도 할 수 있다. 초당 15프레임, 30프레임의 빠른 전송 속도를 보여주고 있는 이 제품은 하이 스피드 리드 아웃(Higf Speed Read Out) 기능을 통해 화면 중앙부를 빠른 속도로 읽어낼 수 있으며, 29 x 29mm의 초소형 크기를 실현하고 있다.
현재 머신비전 시장은 대량 생산 체제가 갖추어지지 않은 상태이며, 제품 수요도 적은 편이라고 할 수 있다. 특히 국내 시장은 대부분 주문생산방식으로 제품 공급이 이루어지고 있으며, 소량 단품종 공급이 일반화 되어 있어 관련 업체들의 이익 극대화가 어렵다고 할 수 있다. 이로 인해 제품 단가 상승이라는 악순환이 되풀이되고 있으며, 자체적인 기술개발과 연구에 대한 투자도 원활하게 이루어지지 않고 있다.
특히 스마트 카메라의 경우 아직까지 국내 머신비전 시장에서 제대로 자리를 잡았다고 보기 어려울 뿐만 아니라 향후 단기적인 관점에서의 시장 전망도 밝지 않은 것으로 파악되고 있다. 이는 기능이나 성능면에서 스마트 카메라가 단품 솔루션에 비해 유저의 요구사항을 제대로 충족하지 못할 뿐만 아니라 유용성과 가변성 측면에서도 불리하기 때문이라고 할 수 있다.
크래비스의 황준현 팀장은 “현재 스마트 카메라의 경우 국내 시장에서는 거의 쓰이지 않는 것으로 파악되고 있으며, 이는 머신비전의 특성상 유저 요구 사항에 따른 가변성 획득이 이루지지 않고 있기 때문이다.”며, “머신비전은 유저의 최초 요구 사항과 최종 공급 사항이 같은 경우가 거의 없으며, 이 때문에 스마트 카메라를 사용했을 때 기존의 구축기반 활용에 대한 문제가 발생하게 된다.”고 밝혔다.
한편 머신비전의 중요한 요소 가운데 하나인 카메라 시장은 점차 가격경쟁이 심화되고 있다. 크래비스는 이러한 경쟁에서 업계 우위를 선점하기 위해 제품 개발과 연구에 투자를 집중하고 있으며, 특히 일본의 카메라 제품보다 우수하고 저렴한 제품을 공급하기 위해 노력하고 있다.
이 회사는 설립 초기부터 라인 스캔 카메라에 대한 개발과 제품 생산을 진행하고 있으며, 독창적인 헤드분리형 카메라 기술을 보유하고 있다. 국내 시장의 경우 외산 제품에 비해 국산 제품의 신뢰성 구축이 어려운 것이 사실이며, 크래비스는 이러한 점을 극복하기 위해 가격경쟁력 확보와 더불어 기술적인 노하우 축적에도 매진하고 있다.
그동안 SMT 검사장비나 칩마운터 장비에 제품을 공급했던 크래비스는 향후 새로운 시장 확보를 위한 적극적인 마케팅 활동을 벌인다는 계획을 가지고 있으며, 이를 뒷받침할 수 있는 소형 인터페이스 카메라를 개발하기 위해 노력하고 있다.
크래비스의 황준현 팀장은 “머신비전 관련 업체들이 살아남고 더욱 발전하기 위해서는 무엇보다도 시장 규모를 키워야 하며, 이를 위해서는 기존 시장을 벗어나 새로운 영역에 대한 도전을 감행해야 한다.”며, “현재 머신비전 소프트웨어 산업의 경우 국내 업체들이 큰 어려움을 겪고 있는 것이 사실이며, 이런 부분들을 단계적으로 보완할 수 있어야만 국산제품에 대한 유저들의 신뢰성을 회복할 수 있을 것이다.”고 밝혔다.
국내 업체와 협력으로
적극적인 비전 시장 창출
에드몬드 옵틱스는 미국 시장을 중심으로 오목렌즈부터 머신비전과 이미징 렌즈까지 제품을 개발 및 공급하고 있으며, 65년의 전통을 지니고 있다. 미국, 일본, 싱가폴 중국 등에 제조 시설을 가지고 있으며, 아시아 시장에서는 6년 전부터 본격적인 제품 공급을 하고 있다. 국내 지사는 작년 5월에 설립되었다. 미국 본사의 경우 비전 시스템 업체들과 협력하여 시스템 개발 및 이에 필요한 렌즈 개발을 진행하고 있으며, 국내에서도 이러한 경험을 바탕으로 국내 업체와 협력하여 비전 프로젝트를 진행한다는 전략으로 시장 확대에 나서고 있다.
㈜에드몬드 옵틱스 코리아의 이준호 과장은 “우리의 가장 큰 장점은 간단한 오목 렌즈, 볼록 렌즈 제작 및 판매부터 라지 포맷(Large format) 렌즈, 텔레센트릭(Telecentric) 렌즈와 반사 대물 렌즈까지 디자인할 수 있다는 것이다.”며, “특히 미국 Pennsburg와 Tucson에 디자인 센터를 보유하고 있으며, 미국, 싱가폴, 일본, 중국에 제조 시설을 갖추고 있기 때문에 유저가 원하는 품질과 가격도 맞출 수 있다.”고 설명했다.
또한 “렌즈만 하다보면 시스템에서 멀어질 수 있기 때문에 렌즈의 기본적인 판매는 한국지사에서 하고, 현재 비전 시스템 쪽을 할 수 있는 일본적인 컨셉의 머신 비전 업체를 찾고 있다.”고 덧붙였다.
현재 라인 스캔 카메라를 이용한 검수가 늘어나면서 더 높은 레졸루션으로 큰 범위의 물체를 확인하기 위해 대형 포멧 카메라의 수요가 확대되고 있다. 센서 크기가 90mm인 카메라들도 늘어가고 있으며, 이에 대응하는 렌즈들의 수요도 확대되고 있다. 이에 따라 에드몬드 옵틱스는 대형 포맷에 대응하기 위해 직접 디자인하고 제작한 라지 포맷 렌즈군을 작년에 출시하여, 현재 주력으로 영업하고 이다. 출시한 제품은 0.7x 배율과 1.4x 배율 모델이다.한편, 이준호 과장은 “이러한 하이 레졸루션 렌즈와 함께 신경써야 할 부분이 컨트라스트(Contrast)다.”며, “레졸루션과 함께 컨트라스트가 좋아야 머신 비전에서 더욱 향산된 이미지를 얻을 수 있기 때문이다. 특히 머신 비전은 컨트라스트를 높임으로써 레졸루션으로 커버하지 못하는 부분을 커버할 수 있다.”고 설명하고 있다.
머신 비전에서는 컨트라스트를 높이기 위해 필터를 사용하기도 하며, 단색 조명을 사용하기도 한다. 특히 단색 조명으로는 수명이 길고 다양한 기능이 부가될 수 있는 LED의 활용이 늘어나고 있다. 이에 따라 에드몬드에서는 블루, 그린 레드 LED를 효율적으로 접합시킨 화이버 옵틱스 일루미네이션(Fiber Optic Illumination)을 개발하여 백색뿐만 아니라, 각 LED 채널의 빛을 지속적으로 출력하거나 스트로브(Strobe)로 출력이 가능한 제품인 ChamelEOS를 최근 출시하고 있다.
이 제품은 사용하기 쉬운 LED를 기반으로 한 화이버 옵틱(Fiber Optic) 조명을 통해 다양한 산업 및 연구 개발에 적용할 수 있다. 특히 에드문드 옵틱스에서 개발한 EOS™ 기술을 적용시킨 ChamelEOS의 장점은 레드, 그린, 블루 별로 조절할 수 있다는 것이다. 스트로빙(Strobing), 오버드라이빙(Overdriving), 콜드 일루미네이션(Cold illumination) 등을 옵티컬 화이버(Optical Fiber)를 통해 원하는 위치로 전달할 수도 있다.
이러한 ChamelEOS는 모든 채널을 동시에 조절하거나 개별적으로도 조절할 수 있다. 아날로그 인풋 모드에서는 각 3개의 인풋 채널로 직접적으로 각 LED 조명 레벨을 조절할 수 있으며, 전체 범위의 색 값과 농도 레벨을 만들 수 있다. 각 채널에는 트리거링 옵션이 있다. 트리거링은 100ms에서 50ms의 딜레이와 100ms에서 50ms의 펄스 길이를 정할 수 있다. 각 채널의 피크 커렌트도 개별 세팅이 가능하다.
이준호 과장은 “특히 이 제품은 LED 다이에서 화이버까지 효율적으로 에너지 커플링이 되어 있어, 매우 밝은 LED 조명을 LED들을 오버드라이브 시키지 않고 만들 수 있다.”며, “안정적인 출력을 보내며 LED의 수명을 5만 시간 이상 지속할 수 있는 것도 장점이다.”고 설명했다.
또한 “이는 기존의 산업에서 시도하였으나 LED 광원의 낮은 조명과 제한된 색 조합 범위 때문에 제한이 있었다.”며, “ChamelEOS는 이런 문제를 해결하여 산업과 연구 개발에서 자유롭게 사용을 할 수 있다.”고 밝혔다.
고성능 CMOS 센서로
머신비전 기술을 선도한다
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| 하이비젼시스템의 최두원 대표이사 |
하이비전시스템은 8백만 화소급 처리기능을 갖춘 영상처리툴킷인 HyIMAGE와 모바일폰용 CCD 자동 테스트 시스템에 대한 개발을 완료했으며, 국내외 반도체 관련 시장에 제품을 공급하고 있다. 이 회사는 CMOS/CCD 이미지 센서, USB2.0, 자체 프로세서, 소프트웨어를 결합한 첨단 디지털 영상 제품군을 제공하고 있으며, 고성능 영상처리 시스템의 핵심 기술들을 자체 개발하는 데 업체 역량을 집중하고 있다.
현재 국내 CMOS 기술은 과거에 비해 상당 수준까지 발전한 상태이며, 기존의 CCD와 비슷한 수준의 성능을 구현할 수 있다. 특히 CMOS 카메라는 일상생활 속에서도 응용할 수 있는 분야가 많고 CCD에 비해 저렴한 제품 가격을 형성하고 있다. 시장 규모면에서도 지문인식 등 일부 분야에서 시작된 CMOS 카메라 시장은 현재 다양한 방면에서 연간 2만대 정도의 수요를 나타내고 있으며, 하이비젼시스템은 이 가운데 아인스테크놀로지 등의 업체에 약 1000여대를 공급하고 있다. CMOS 시장은 2000년대 이후 휴대폰 폰 카메라 붐과 함께 기존의 영세했던 규모를 벗어나 성숙 단계에 이른 것으로 볼 수 있으며, 이에 따라 하이비젼시스템도 매출 증진에 힘을 쏟고 있다.
특히 휴대폰 카메라 센서 자동 테스터기를 주력으로 생산하고 있는 하이비젼시스템은 그동안 수작업으로 이루어졌던 카메라 포커스 조정 작업을 센서와 카메라를 이용해 자동화하는 데 성공했으며, 향후 약 연간 1억대 이상의 검사규모를 보일 것으로 전망되는 이 시장에서 상당한 성과를 거둘 수 있을 것으로 예상하고 있다.
이물검사 설비나 클린룸 설비에서 미세먼지의 유무는 제품 성능을 좌우하는 중요한 요소라고 할 수 있으며, 이 문제를 해결하기 위한 유일한 방법으로는 장비 및 설비의 자동화를 들 수 있다. 이러한 자동화와 관련해 하이비젼시스템은 하드웨어적인 부분과 소프트웨어적인 면 모두에서 높은 기술력을 보유하고 있으며, 휴대폰 자동 테스터기의 경우 국내 최고의 기술력을 갖추었다고 볼 수 있다. 이 회사는 지난 3년간 다수의 생산라인에 제품을 공급하면서 고급의 머신비전 노하우를 축적했으며, 특히 포커스 맞춤, 자동화, 이물검사 등에 대한 기계적인 측정과 판단 기술을 습득했다고 볼 수 있다. 머신비전 기술의 경우 하이비젼시스템은 일반 유저 및 대학, 대학원 등의 학생들을 대상으로 기초적인 샘플 테스트를 실시했으며, 이러한 과정을 통해 어느 정도의 제품 성능 및 기술에 대한 검증을 이루었다고 할 수 있다.
하이비젼시스템의 최두원 대표이사는 “중장기적으로 머신비전과 비전인식 시스템 시장은 성장 가능성이 매우 크며, 점차 제품의 수요도 늘어날 것으로 전망할 수 있다.”며, “그렇지만 지금과 같은 단품 위주의 주문생산방식으로는 업체 이익율이 낮을 수밖에 없으며, 이로 인해 단기적으로 머신비전 관련 업체들 모두 어려움을 겪을 것으로 예상하고 있다.”고 밝혔다.
또한 “이런 점을 극복하기 위해서는 머신비전 제품의 저변화가 이루어져야 하며, 특히 산학협동 구조를 강화해 각 대학과 대학원 등에서 머신비전과 관련된 인력을 끊임없이 길러내야 한다.”며, “이들이 결국 미래의 수요자가 될 것”이라고 설명했다.
현재 하이비젼시스템은 머신비전을 모션컨트롤과 연계해 다양한 제품을 연구, 개발하고 있다. 자체적인 비전 제품으로써 이 회사는 자동추적 감시 카메라와 로봇 관련 제품 등을 중점적으로 개발하고 있으며, 장기적으로는 자동차 산업과 관련한 머신비전 제품을 선보일 계획도 가지고 있다.
축적된 BGA 검사 노하우로
침체된 머신비전 시장 극복
지난 1988년부터 국내 머신비전 분야를 개척해온 아이콘이 현대기아자동차와 감마 엔진 검사 프로젝트 등을 추진하며, 적극적인 시장 공략에 나서고 있다. BGA 검사, 마킹 검사, 완성엔진 검사 분야에서 높은 수준의 기술력을 보유하고 있는 이 회사는 볼 피치, 사이즈 검사 등 제품 미세검사는 물론 소프트웨어적인 면에서도 두각을 나타내고 있다. 특히 아이콘은 검사 장비의 설치 인력을 따로 두지 않고 있으며, 초기 설계 엔지니어가 직접 제품의 설치로부터 완성까지의 모든 작업을 수행해 제품 성능과 효율을 높이고 있다.
최근 이 회사는 제품 개발보다는 새로운 마켓 창출에 업체 역량을 집중하고 있으며, 이는 아직 국내 시장이 제대로 자리를 잡지 않았다는 판단 때문이라고 할 수 있다. 실제로 국내 머신비전 시장의 경우 국산 업체에 대한 시장 신뢰성이 형성되었다고 보기 어려우며, 수요 역시 적은 편이라고 할 수 있다. 이에 대해 아이콘은 전방위적인 시장 공략을 통해 기존 시장에서의 입지를 확고히 할 뿐만 아니라 보이지 않게 숨어있던 수요도 이끌어낸다는 계획을 가지고 있다.
아이콘은 설립 초기부터 SKC 테이프 검사 장비 등 제품 검사 장비에 주력해왔으며, 현재는 자동차, 반도체 등 국내 산업 전반에 걸쳐 제품을 공급하고 있다. 각 대학의 교육용 자동화 라인의 검사 장비도 공급하고 있으며, 서울공고, 경기공고 등 기초 교육단체에 대한 연구 개발 지원도 실현하고 있다. 향후 이 회사는 포장기 업체에 대한 적극적인 마케팅 활동을 펼칠 계획도 가지고 있다.
아이콘의 임양수 이사는 “국내 비전 사업의 경우 영업이익적으로 불리한 상황이며, 이는 업계 특성상 소프트웨어의 개발, 설치, 관리 등 아이템 자체가 손이 많이 가기 때문이다.”며, “이를 극복하기 위해서는 소프트웨어적으로 보다 쉽고 간편한 프로그램의 작성과 이를 관리할 수 있는 고급 연구인력의 확보가 무엇보다도 시급하며, 소프트웨어 비용에 대한 유저들의 인식전환도 함께 이루어져야 할 부분이라고 할 수 있다.”고 밝혔다.
현재 아이콘은 20여명의 전문 연구인력을 확보하고 있으며, 반도체와 자동차 등의 검사장비를 끊임없이 연구, 개발하고 있다. 삼성전자, 하이닉스반도체 등의 국내 업체는 물론 중국, 필리핀, 대만 등의 생산라인에 대해서도 제품을 공급하고 있는 이 회사는 특히 자동차 산업의 경우 현대기아자동차의 슬로바키아 공장 등 체코와 인도, 터키 등에도 제품을 공급하고 있다.
아이콘의 주력 제품은 BGA 검사장비 및 마킹 검사 장비라고 할 수 있으며, 이 모든 제품의 기반 기술을 자체적으로 개발해 보유하고 있다. 최근에는 로봇과 관련된 제품의 수요가 늘고 있으며, 이 회사는 머신비전 기술이 로봇 분야의 필수적인 요소 가운데 하나로 인식됨에 따라 향후 이와 관련된 응용분야의 제품 수요가 점차 늘어날 것으로 전망하고 있다.
아이콘의 임양수 이사는 “최근 2, 3년의 경우 일반 시장의 수요가 거의 없었다고 할 수 있을 정도로 시장 상황이 좋지 않았으며, 이에 따라 각 업체들이 공급단가를 낮춰 수요를 늘리는 악순환이 반복되고 있다.”며, “국내 머신비전 시장의 경우 전반적인 시장규모가 더 커져야 하며, 이를 위해 업체간의 상호보완적인 노력이 필요한 시점이라고 할 수 있다.”고 설명했다.
박스 인터뷰 1.
Interview
한국NI 마케팅 엔지니어 윤동원 차장
Q. 비전 업계의 현황을 어떻게 보고 있나.
작년부터 비전 업계가 좋지 않았다. 전 세계의 머신 비전 트랜드를 보면, 프레임 그래버의 경우 성장률이 별로 크지 않았다는 것을 알 수 있다. 2004년에서 2005년도 사이에는 양적으로 성장했을지 모르지만, 2005년부터 2006년 사이에는 비전 업계가 불황이었다. 이는 FPD 시장이 죽은 것도 이유가 되지만, 전 세계적으로도 시장이 정체인 것도 일조한 것으로 알고 있다.
또한 머신 비전의 경우 분명히 니드는 많은데, 국내 기술력이 떨어지는 것도 문제이다. 예를 들어 모션의 경우는 국산화시킬 파이가 있어 시장이 활성화되는 측면이 있는데, 비전은 카메라 렌즈, 조명 등의 해외 기술 의존력이 커서 시장이 커나가기 힘든 구조이다.
이외에도 업체들의 부가가치 창출이 문제이다. 국내 비전업체를 보면 SI(시스템 인티그레이션)를 통해 마켓 쉐어를 늘려가는 전략을 선택하고 있다. 그러나 엔드유저들의 SI에 대한 인식 부족으로 SI 전문업체가 수익을 내지 못하는 경우가 있다. 그래서 SI 업체들은 컴포넌트 딜링으로 가고 있다. 이러한 구조는 문제가 많다.
Q. 머신 비전에 대한 NI의 사업 방향은.
기존에 비전이 양적으로 팽창했다면, 이제는 질을 따지기 시작하는 시기이다. 특히 머신 비전 어플리케이션에서 카메라 버스는 매우 중요한 고려 사항이라고 할 수 있다. 이에 따라 NI는 하이엔드 시장과 중저가 시장에 포커스를 맞추고 있으며, 카메라 링크를 이용한 신제품과 IEEE1394 보드를 적극적으로 영업하고 있다. 레드오션인 아날로그 시장도 규모는 있지만 이제는 하이엔드 시장에 주력할 때가 아닌가 싶다. 물론 NI의 아날로그 보드도 꾸준히 나가고 있다.
현재 하이엔드에서는 카메라 링크이 확대되어가는 추세이며, 업체들도 카메라 링크 타입의 신제품에 신경을 쓰고 있다. 특히 카메라 링크 타입의 보드는 2005년도에 NI에서 제일 먼저 출시했다고 할 수 있다. 또한 중저가 시장 타겟으로는 IEEE1394 인터페이스 보드도 있었고, IEEE1394 비전 드라이버도 라인업 되어 있었으나 그동안 소극적으로 대응한 측면이 있었다. NI의 경우 이번달 부터 카메라 링크 타입의 PCI-Express1429 보드와 IEEE1394 보드를 통해 영업 전략의 변화를 줄 예정이다.
특히 다음달에는 IEEE 1394와 카메라 링크 인터페이스를 이용한 머신 비전 세미나를 기획하고 있다. 여기에서는 LabVIEW 기반의 간단한 프로그래밍 기법을 비롯하여, 재구성 가능한 디지털 입출력 기능이 포함된 IEEE 1394 인터페이스 보드와 업계 최초의 PCI Express 카메라 링크 보드를 통해 강력한 비전 솔루션을 소개할 예정이다.
이러한 비전 다이나믹 이벤트는 6월 4일부터 시작하며, 명칭은 ‘LabVIEW를 이용하여 간단하게 구성하는 IEEE 1394와 Camera Link 머신 비전 솔루션”이다.
Q. PCI Express 1429에 대해 설명하자면.
NI의 PCI Express 1429는 높은 데이터 처리량이 요구되는 머신 비전 및 과학 이미지 어플리케이션을 위한 제품이라고 할 수 있다. 예를 들어 보드를 사용하여 중지 트리거를 설정하면 생산 현장에서 이벤트 발생 전후의 이미지를 기록할 수 있어 장애 분석을 수행할 수 있다. 또한 심장 판막에서 안구 각막에 이르는 모든 부위의 움직임 복합도를 분석할 수 있으며, 자극 반응을 기록할 수 있다. 특히 현재 Redlake, Dalsa, Basler 및 대부분의 카메라 제조 업체에서 카메라 링크 타입의 카메라를 제공하고 있기 때문에, 유저들은 보다 쉽게 이 보드를 사용하여 어플리케이션을 꾸밀 수 있다.
박스 인터뷰 2
Interview
지멘스 자동화 사업본부 SIMATIC Sensors 유지홍 과장
Q. 머신 비전에서 지멘스의 경쟁력은.
지멘스의 경쟁력은 빠른 개발 속도에 있다. 시스템의 경우 프로젝트는 짧게는 2~3부터 길게는 2달 이내에 테스트까지 맞출 수 있다. 또한 70개 이상의 소프트웨어 패키지를 무상으로 제공하고 있다. 소프트웨어의 경우 경쟁사들은 하드웨어와 소프트웨어를 따로 제공하고 있는 것으로 알고 있다. 도한 쉬운 그래픽 유저 인터페이스로 사용자가 쉽게 커스텀 마이징 할 수 있는 것도 장점이다.
지멘스의 경우 RVSI를 2005년 10월에 흡수 합병하면서 머신 비전으로도 세계적인 업체가 되었다. 합병하기 이전에도 PLC 형태의 디코더 비전 시스템이 있었으나, 확장성에 한계를 느끼고 내부적으로 연구 개발을 하면서 RVSI를 인수했다. 특히 현재는 AOI 검사기를 비롯한 다양한 머신 비전 어플리케이션과 각종 장비, 스마트 카메라, 프레임 그래버, ASIC(FPGA) 장착 비전 액셀레이터까지 모든 검증된 시스템을 갖추고 있다.
이에 따라 현재는 버티컬 프로덕 라인업을 완성했으며, 로우엔드 시장부터 하이엔드 시장까지, PC베이스에서 프로그램, 단독형 디코더부터 스탠드얼론까지 다양한 제품을 통해 전방위적인 시장공략에 나서고 있다.
Q. 현재 주력하고 있는 머신 비전 분야는 무엇인가.
지멘스의 머신 비전에서의 매출 비율을 살펴보면 반도체가 50%가, 자동화가 35%, 나머지 15%가 휴대폰, 전기, PDP, LCD 쪽으로 나가고 있다. 특히 반도체쪽으로는 어플리케이션이 강하다. 지멘스의 경우 삼성, 하이닉스, LG필립스, 필리핀 암코, 타이완 ASE 등이 주력 커스터머라고 할 수 있다.
특히 BGA(볼 그래이 어레이) 인스펙션 장비의 경우 수백개에서 수천개까지 납품을 하고 있다. 이 시스템은 한국에서 재가공하는 것이며, 이러한 장비 이외에도 AOI 등 다양한 어플리케이션에 실적을 가지고 있따. 지멘스의 경우는 하이엔드 어플리케이션에 집중하면서 래피드 디벨로프 시스템을 표방하고 있다. 특히 새로운 요구가 필요한 반도체에서 강력한 신뢰를 가지고 있다. 이외에도 자동차의 차대 넘버를 읽는 자동차 어플리케이션에서 두각을 나타내고 있다.
Q. 현재 머신 비전의 시장 규모는 어떠한가.
전체 시장의 경우 판단하기 힘들다. 다만 반도체 분야의 경우 반도체 장비 시장을 2000억 정도로 보았을 때, 이 중 머신 비전 컴포넌트가 차지하고 있는 부분은 10% 미만이라고는 생각한다.
Q. 앞으로의 전망을 본다면.
국내 내수 시장도 크지만, 이제는 중국 시장이 열리고 있다. 대만 시장에서 중국 시장으로 진도 활발해지고 있다. 또한 삼성의 중국 반도체 공장, 현대 슬로바키아 공장 등 해외 시장에서 쏟아지는 물량들이 앞으로의 새로운 시장이라고 할 수 있다.
지멘스는 지금까지는 국내 에이전트가 한 곳이라 공격적인 마케팅을 펼치지 못했다. 이에 따라 올해부터는 에이전트를 복수 형태로 두어 공격적인 마케팅을 펼칠 예정이다. 또한 비전의 경우 유저들의 인식이 부족한 실정이다. 그래서 판매 업체들을 대상으로 무상 교육을 실시하고 있다.
박스 인터뷰 3
Interview
한스터크합자회사한국지사, 이종필 대리
Q. 한스터크의 주력제품은.
머신 비전은 컴퓨터에 연결되어 작업을 수행하는 머신 시스템과 스마트 비전 등으로 나눠지고 있으며, 머신 비전 시장에서 고가의 머신 시스템 장비는 반도체 쪽이나 정밀 제어에 사용되고 있다. 한스터크 제품은 BANNER에서 나온 일체형 스마트 비전이라고 해서 고가의 복잡한 장비가 아닌 중저가 시장을 타겟으로 하고 있다. 특히 스마트 비전은 컴퓨터 연결하지 않고 비전 센서 자체에서 세팅할 수도 있으며, 컴퓨터와 연결하여 세팅만 한 후 컴퓨터 없이 이미지 처리 출력 등을 할 수 있다.
이러한 비전 주력 제품은 PresencePLUS Pro와 P4 두가지가 있다. 프로는 컨트롤러와 카메라가 분리되어 있으며, P4는 일체형이라고 할 수 있다. 기본적으로는 P4 제품이 많이 나간다. 두개의 차이는 프로가 기능이 두가지 더 많고 입출력점도 많으며, 일체형인 P4를 사용할 공간이 나오진 않을 경우 카메라와 컨트롤러가 분리된 프로를 사용하여 공간 활용을 할 수 있다.
Q. 스마트 비전의 장점은.
모든 비전 시스템의 경우 A/S가 필수적인데, 스마트 비전의 경우는 사용하기가 쉽게 구성되어 있다. 소프트웨어도 무료로 제공되며, 사용이 쉬워 공장에서의 엔지니어가 직접 S로 검사, 변경 값 업데이트 등을 할 수 있다.
이러한 한스터크는 스마트 비전을 식품의 포장 라인, 화장품 라인 등에 이용하면 보다 효율적인 작업을 수행할 수 있다. 자동차의 부품 검사, 차대넘버 식별, 철강의 바코드 인식, 버틀링 라인 등에서도 활용할 수 있다.
Q. 스마트 비전의 전망은.
스마트 비전의 경우 초기에 나왔던 제품들은 이미지 칩의 소비 전력과 노이즈 문제로 인해 범용적으로 사용하기 힘들었다. 그러나 칩과 소프트웨어의 발달 등으로 인해 현재는 다양한 자동화 어플리케이션에서 적용이 되고 있으며, 기존의 센서를 대체하면서 현재 수요가 확산되고 있다. 예를 들면 식품 포장라인에서 40개의 제품이 컨베이어 벨트를 지나가면 40개의 센서가 필요했다. 그러나 스마트 비전을 사용할 경우 기존의 여러 개의 센서를 대체할 수 있다. 이에 따라 부품 업체, 포장 업체 등에서 센서를 비전으로 대체해가고 있는 추세이다. 특히 앞으로 이미지 처리속도의 개선과 더 많은 가격 다운이 이루어진다면 향후 전체 센서 시장의 50%까지 대체할 수 있을 것으로 전망하고 있다.
한스터크의 경우 스마트 비전을 런칭하는 것에 있어 국내에서는 후발 주자라고 할 수 있다. 그러나 현재까지 기존 경쟁사들이 제공하는 모든 기능을 제공하고 있으며, 가격도 기존의 경쟁사들보다 20% 이상 저렴하게 공급하고 있다. 또한 내년부터는 문자 인식 기능을 추가하여 적극적인 영업 확대에 나설 계획이다. 이러한 문자인식은 몇 년 전만 해도 비전 시스템에서만 할 수 있었던 기능이다.
