모션 컨트롤 : 공장자동화를 넘어선 새로운 초정밀 산업으로 자리매김
고속 고정밀 시스템에 대한 요구가 지속적으로 증가하면서 기존의 포괄적인 의미의 공장자동화(FA; Factory Automation)라는 개념으로는 더 이상 제조현장의 요구를 수용하지 못하는 한계에 도달했다. 이에 고객 맞춤 세대에 적합한 최적의 생산 시스템 구축을 위한 방향으로 모션 컨트롤 기술이 새롭게 부각되고 있다. <편집자 주>
모션 컨트롤 기술은 공작기계를 비롯한 산업용 로봇 및 일반 산업기기의 위치와 속도 제어를 위해 필수적인 기술이다. 디스플레이, 반도체는 물론 자동차, 전자, 식품, 음료, 섬유, 인쇄기기에 이르기까지 제품 생산을 위한 정확한 가공위치의 설정 및 속도의 제어는 전체 생산 설비에서 가장 핵심이 되는 기본 기술이라 할 수 있으며, 이것이 곧 모션 컨트롤 의 개념이기도 하다.
최근에는 우주항공, 의료기기, 엔터테인먼트 및 환경분야에 이르는 우리의 일상 생활속에서도 쉽게 모션 컨트롤 기술을 접할 수 있다.
예를들어 소형 전자제품의 대명사인 파나소닉은 자기부상 방식의 리니어 모터 기술을 전기 면도기에 접목하였으며, LG전자는 다이렉트 드라이브(Direct Drive) 모터를 적용한 드럼 세탁기를 출시하여 세계적인 히트상품으로 등록시켰다. 또한 실내 운동기구의 대명사격인 런닝머신에도 모션 컨트롤 기술이 접목되었으며, 영화 촬영장에서도 이제는 모션 컨트롤 카메라를 쉽게 만나볼 수 있다.
NC 공작기계에서 IT 제조 장비로
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80년대부터 시작된 공장자동화에 대한 요구의 증대는 산업용 로봇 분야에서의 모션 컨트롤 기술 접목을 한층 강화시켰다. 산업용 로봇의 최대 수요처인 자동차 공장의 경우에는 현재 자동차의 조립 및 용접라인을 중심으로 6축 수직 다관절 로봇이 일반화되어 있으며, 다축 로봇의 고정밀 위치 및 속도 제어를 위한 연구개발의 끊임없는 노력으로 로봇에서의 모션 컨트롤 기술은 획기적인 발전을 거듭하고 있다.
반도체 산업의 활황이 이어지던 80년대말부터는 고집적화된 반도체 생산을 위한 고기능의 완전 자동화된 생산장비를 필요로 하게 되었으며, 고기능 자동화 생산장비의 핵심으로써 고정밀 스테이지 및 반도체 이송 로봇 등 반도체 생산장비에 모션 컨트롤 기술이 적극 활용되고 있다. 2000년대 들어서는 LCD PDP 등의 디스플레이 산업 및 IT 분야에서 제품에 대한 고기능 고집적 초소형화 요구에 따른 자동화된 생산기술의 적극적인 모색속에서 모션 컨트롤 기술이 전면적으로 부각하였다.
또한 디스플레이 반도체 등 IT산업 분야에서의 고기능 산업용 로봇에 대한 수요가 점차 증가하면서 고속 고정밀 위치제어를 위한 모션 컨트롤 기술의 개발이 적극 추진되고 있다. 디스플레이는 특히 제품 크기의 대형화 추세에 따라 세대가 바뀔때마다 제조라인도 완전히 더욱 고기능화되고 대형화된 장비로 교체되어야 하는 필연성으로 인하여 대형화되는 고강성 로봇에 대한 요구를 충족시키기 위해 정밀 모션 컨트롤 기술의 발전을 적극 강요하고 있다.
세계적으로는 우주항공, 자동차, 반도체/전자, 식음료, 공작기계, 섬유, 목재, 의료, 인쇄장비의 순으로 모션 컨트롤 시장이 형성되고 있으며, 국내에서는 디스플레이/반도체, 자동차/조선, 공작기계, 정밀기계, 산업용 로봇, 포장 및 식품가공, 섬유/제지의 순으로 적용분야를 형성하고 있다. 국내에서는 또한 의료장비, 물류반송장비를 비롯하여 엘리베이터 및 공조 제어 등의 빌딩자동화 분야에서 모션컨트롤 기술이 적극 채용되고 있는 중이다.
LCD 산업 핵심 제조 장비의
기초기술
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현재 61만평 규모로 진행중인 삼성전자의 탕정 제1사업장은 우선 7라인의 절반인 7-1라인이 지난해말 완공되어 시범생산에 들어갔으며, 올 상반기중으로 양산에 돌입할 예정이다. 7세대의 나머지 7-2라인에 대해서도 당초 일정보다는 다소 늦어지는 경향이 있지만, 금년중에 착공에 들어갈 것으로 분석된다. 향후 2008년까지 총 20조원을 투자하여 7~10세대 라인의 공장동과 LCD 총괄본부 및 연구소가 들어설 계획이다.
삼성전자보다 다소 늦어지고 있는 LG필립스LCD의 파주 LCD 산업단지 조성사업도 본격화되고있다. 오는 6월까지 7세대 라인을 완공한다는 계획하에 빠른 공사진척을 보이고 있다. 우선 1단계에 해당하는 7세대의 절반 공정이 지난해 6월 착공하여 오는 6월에는 완공될 예정이다. 공장이 완공된 후에도 장비도입과 설비안정화에 6개월정도의 기간이 소요되는 점을 고려한다면 양산돌입 시점은 2006년 상반기가 될 전망이다. 또한 파주 LCD 산업단지는 오는 2013년까지 4단계에 거쳐 총 23조원이 투입될 예정이다.
이에 모션 컨트롤 시스템 장비업계에서는 기존 5~6세대 LCD 장비에서의 연구개발 및 구축실적을 바탕으로 7세대 생산장비를 위한 시스템 개발에 적극 나서고 있다. 이러한 IT 분야에서의 모션 컨트롤 기술의 적극적인 발전은 고기능 공작기계, 산업용 로봇, SMT 장비 및 정밀기기 산업을 중심으로 모션 컨트롤에 대한 기술확산을 적극 유도하고 있다.
모션 컨트롤과 공장자동화
IT 산업의 발전과 함께 빠르게 변화하고 진보하는 모션 컨트롤 기술은 이제 단순한 공장자동화(Factory Automation)의 개념과는 다른 새로운 시장분야를 형성하기에 이르렀다. 제조하고자 하는 제품의 특성과 요구를 정확히 파악하고 이를 적극 수용하여 제조장비를 구축하고자 하는 노력은 기존의 공장자동화라는 포괄적이고 일반화된 개념만으로는 부족했던 것이다.
국내에서는 특히 IMF 기간을 지나면서 인력 구조조정과 생산합리화를 적극 추진하고 원자재 및 부품 공급라인에 대한 합리화 정책을 통해서 산업 경쟁력을 확보하게 되었다. 지금은 모든 산업분야에서 인력과 원자재 공급라인에서의 최저가 구축이 마무리된 상황으로 더 이상의 생산성 향상 방안은 쉽지 않은 실정이다.
이런 현실에서 모션 컨트롤 기술은 새로운 생산성 향상을 위해 취할 수 있는 최후의 방안으로 부각되고 있다. 고정밀 고속화를 통해서 제품 생산에서의 경쟁력을 확보함은 물론 제품의 라이프 사이클이 짧아지고 다양한 소비자의 욕구를 충족시키기 위한 소량 다품종 생산의 과제는 단순한 자동화 설비투자의 개념이 아닌 새로운 초정밀 분야인 모션 컨트롤의 관점에서 접근할 필요성이 있는 것이다.
최적의 생산장비 구축과 가동시간 그리고 제품 생산에 대한 고속 고정도 기술을 실현함으로써 다른 경쟁자들보다 신제품 출시를 앞당기고 고품질 제품을 더욱 빨리 생산해내는 월등한 위치를 차지할 수 있게 된 것이다.■
