한국기계연구원, 빌트인센서 기반 지능형 시스템 개발
똑똑한 사출성형 시스템 개발로 스마트공장 실현이 성큼 가까워지게 됐다. 이를 통해 모델변경이 빠른 사출제품의 생산성 향상, 비용절감은 물론 IT 기술 접목으로 관련 기업과 산업의 경쟁력도 한층 높아질 전망이다.
한국기계연구원 첨단생산장비연구본부 송준엽 연구팀은 금형 내부에 내장센서를 달아 온도, 압력 등 데이터를 직접 측정하고 분석하는 '똑똑한 사출성형 시스템'을 개발했다.
사출성형은 가열해 녹은 플라스틱 등 각종 재료를 원하는 모양을 가진 금속거푸집 즉 금형 속에 쏟아 붓고 굳게 해 성형품을 만드는 대량생산 방법으로, 자동차 부품이나 스마트폰용 정밀 초소형렌즈 등 제조업에 다양하게 사용된다.
하지만 기존 사출성형은 금형의 내부조건을 알기 어려워 작업자의 경험이나 추정치에 의존하는 경우가 대부분이었다. 그러다보니 불량률이 높아 생산수율이 떨어진다는 문제를 안고 있었다.
송준엽 연구팀이 개발한 시스템은 제품의 크기나 무게 변화 등 외부상황과 생산기계 및 설비의 작동 등 내부 상황 변화를 스스로 인지하고 보정이 가능해 기존의 문제를 해결할 수 있다.
이에 더해 다른 기계 설비와 최적의 의사결정 기능을 수행하며, 지식을 축적하고 학습하는 통합 빌트인센서(Built-In-Sensor)를 장착한 지능형 시스템으로 스마트공장을 실현하게 됐다.
송준엽 연구팀이 개발한 사출성형 시스템은 엔투에이, 신명정보통신 두 기업에 기술이전 돼 스마트폰용 렌즈 모듈 생산에 사용되고 있다.
렌즈 12개를 동시에 생산하는 방사형 금형 속에 설치된 빌트인 센서는 금형과 사출 성형기의 상태를 모니터링하고 분석, 진단해 형상 오차, 광학적 특성을 예측한다.
또 시스템의 이상 유무를 직접 진단할 수 있고 생산자가 공정과정을 스마트폰 등으로 원격 모니터링도 가능하다.
한국기계연구원 관계자는 이번 기술개발로 실제 스마트폰용 렌즈 생산 수율이 기존 60~70%에서 90% 수준으로 크게 높아지는 성과를 거두었다고 말한다.
금형제작비와 소재 분야에서 비용절감 효과도 클 것으로 기대된다. 올해 기준 전 세계 8메가픽셀 이상의 고해상도 카메라 모듈 생산량은 3억 8,000대. 송 연구팀이 개발한 기술을 적용한다면 소재 절감액 1,233억원, 금형교체로 인한 손실과 금형제작비 절감액 199억원 등 연간 1,432억원 규모의 비용절감이 가능하다.
송준엽 박사는 "사출․조립산업은 뿌리산업의 하나로 규모가 영세해 작업자의 경험에 의존했던 게 사실"이라면서 "이번 기술개발로 기계 기술에 IT 접목, 재료, 메카트로닉스 기술을 융합해 생각하고 진화가 가능한 스마트공장이 가능해질 것"이라고 말했다.
임근난 기자 (fa@hellot.mediaon.co.kr)
