[「중국제조 2025」 주요 제조장비 개발 계획과 대응 전략 ①]

공작기계, 품질 향상을 통한 가성비로 승부하라!

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Industrial TrendⅠ 자료_ 한국기계연구원

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​세계 최대 제조강국을 목표로 중국은 2049년까지 장기 발전전략 계획인 ‘중국제조 2025’를 수립했다. 이를 토대로 중국은 지난 4년간 이미 국가급 제조업 혁신센터 9개소 구축 등 다양한 성과를 발표했다. ‘중국제조 2025’의 추진을 이유로 미·중 간 무역 분쟁이 발발하고, 향후 가장 위협받을 국가로 우리나라가 지목되는 등 제조업에 위기감이 고조되고 있다. 이런 가운데 한국기계연구원이 ‘중국제조 2025’ 기술노선도를 분석한 정책 보고서를 발표했다. 이 보고서에서 이야기하는 평가와 대응 방안에 대해 살펴봤다.

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중국 고급수치제어 공작기계 개발 계획과 우리나라 현황 비교

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중국은 국내외 경제 발전 산업변혁 흐름에 따라 제조강국 실현을 위한 장기적 발전전략 계획인 ‘중국제조 2025’를 수립1)했다. 건국 100주년이 되는 2049년까지 기존 제조 대국에서 세계 최대 제조강국으로 성장하겠다는 3단계 장기목표 수립하고 향후 30년간 산업구조 고도화 기반의 제조업 강국으로 도약2) 하겠다는 것이다.

중국은 이를 통해 고정밀도가 요구되는 하이엔드급 장비기술 개발을 목표로 하고 있으나 우리나라와 기술격차가 존재한다. 다만 내수시장 기반의 기술축적과 가격경쟁력으로 글로벌 시장 진입 시 우리나라에게 위협요인으로 작용할 것으로 예상된다.

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전자정보 제품의 고속 정밀가공 장비

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5축 연동 고속 가공센터의 경우 이미 국내에서 개발하였으나 기술 수요가 많지 않아 몇몇 생산 기업도 판매를 중단하고 수입에 의존하고 있다. 중국은 전략물자로 분류되어 수입에 어려운 문제가 있어 자체 개발 의미가 크다.

핸드폰 패널 등 반도체용 레이저 커팅 장비에서 중국은 핸드폰과 반도체 산업육성 정책에 따라 로컬장비 업체(한스레이저 등)에서 레이저 마킹, 레이저 웰딩, 레이저 PCB 드릴링 머신 등을 개발해 보유하고 있으나, 기술완성도는 관련 산업 경험이 많은 한국 레이저장비 업체에 비해 낮은 편이다. 기술로드맵 달성 시 우수한 레이저 소스를 기반으로 기술 경쟁력 면에서 우리나라를 추월할 가능성이 높다. 최근 하이엔드급 장비 개발에 집중투자 중이고, 소스업체 미국 IPG와 공동 개발로 15 kW급 고출력 파이버 레이저를 세계 최초로 개발하는 등 성장속도가 매우 빠르다.

다기능 5축 폴리싱 머신은 고정밀도가 요구되지 않는 5축 폴리싱 머신의 경우 중국이 시장을 선도할 가능성이 높으나 고정밀도가 요구되는 제품은 중국에 비해 국내 기술이 앞설 것으로 전망한다.

LTCC, 필름 등 발전된 기반 제조 조립 장비의 경우 우리나라는 PCB 사업 기술력을 바탕으로 LTCC 제조 장비인 Baket Mill, 코터 등을 웃다, 테크젠 등의 국내장비 업체가 상당한 기술력을 보유하고 있으며 중국은 로우엔드급 PCB 설비 위주로 개발하고 있어 향후 공정 기반의 장비 우위 선점이 지속될 전망이다.

표면 실장 조립 장비는 한화테크윈의 칩마운터 기술이 중국에 비해서는 크게 우수하나 이형 제품 대응성을 갖는 하이엔드급 칩마운터 기술 확보는 어려울 것으로 전망한다.

웨이퍼 전기도금(ECD) 설비의 경우 팹에서 활용하는 하이엔드급 설비는 미국의 Lam Research, Applied Materials가 높은 기술장벽으로 세계시장을 석권하고 있어 국내에서는 후공정의 로우엔드급 도금장비 개발이 주를 이룬다. 중국은 하이엔드급 설비는 가능성이 낮아 보이며, 자국 내 팹 투입으로 노하우를 축적한다면 우리나라보다 우위를 선점할 가능성이 있다. 중국은 신규 대규모 팹 투자에 국산장비 자급화를 정부차원에서 표방하고 있어, 초기 단계에는 투입하기 쉽지 않지만 향후 리스크가 적은 로우엔드급 패키지 사업분야에 개발 장비를 투입할 가능성이 높다.

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철로 교통의 핵심 부품 제조 장비 분야

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중국은 10kW 이상 레이저 머신에 기초한 알루미늄 티타늄 합금/스테인리스강의 스마트 레이저 용접 조립 장비에서 중국은 10㎾레이저 소스를 활용하는 데 의미를 두는 것으로 보이며 전략물자 중 하나인 레이저 소스를 개발하여 상품화하면 우리나라보다 수준이 높아 질 수 있으며 국내 관련 장비 업체에 위협이 될 수 있다.

350㎞/h 이상의 고속철 대형 기어박스 정밀 가공 및 열 성형 조립 장비가공 설비의 MTBF 2,000시간 등은 기술적 난이도는 높지 않은 것으로 보이며 국내보다 낮은 수준으로 판단 개발에 성공해도 우리나라에 큰 위협이 되지 않을 것으로 판단된다.

수치제어 시스템의 경우 중국은 현재 선진국에서 개발 중인 부분을 2024년까지 달성함을 목표로 하고 있으며 국내 기업도 유사한 수준으로 개발 진행 중이나 식별위험 간섭방지 기능이 포함된 5축 CNC는 국내에서 구현된 사례가 없는 하이엔드급이다.

개방형 수치제어 시스템은 현재 중국이 조금 더 앞서있고 기술 개발 성공 시 격차는 더 확대될 전망이다.

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스마트 수치제어 시스템

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중국은 다축, 다채널, 나노 보간, 곡선 고속 정밀보간, 서보 전자기계 최적화, RTCP(Real Time Control Protocol)와 자동 가공, 절삭공구 수명 관리, 부속품 위치 측정, VR 가공 시뮬레이션, 셀프 모니터링, 유지보수, 최적화, 재종합 등 선진 기업이 추구하는 기술을 2027년까지 개발하는 것을 목표로 하고 있으며, 스마트 제어기는 국내 기업들도 일부개발 중이나 아직 적용되지 않았다.

식별위험, 간섭방지 기능이 포함된 5축 CNC의 경우 식별 위험, 자동 예방 간섭, 자동정지, blade tip following(끝점 자동 보간 기능, 5축 가공을 위한 선진국 제어기 중 일부 회사만 구현하는 기능) 보상 정밀도 0.05㎜는 선진국 중에서도 하이엔드 급의 사양으로 국내에서는 구현 사례가 없으며 기술 개발 성공 시 큰 위협이 될 수 있다.

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핵심 기능 부품

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고속 전자 주축을 사용한 밀링 가공 헤드의 경우 빌트인 모터를 적용 20,000~40,000rpm, 5~10kW의 출력을 목표로 한다. 국내에 이미 기술 개발이 충분히 되어있어 개발 성공만으로는 큰 위협은 없으리라 판단되지만 빌트인 모터를 자체개발하여 낮은 가격으로 시장에 진입하면 큰 위협이 될 수 있다

볼스크류는 운동속도 120m/min, DN 수치 >150,000, 정밀도 P1급, 수명 20,000h급으로 국내에서도 이런 수준의 제품을 개발 중이며 중국이 개발에 성공하여도 시장에 큰 위협은 되지 않으리라 판단된다.

고급 앵글 밀링 헤드와 회전 작업대는 앵글 포지셔닝 정밀도와 회전 테이블의 포지셔닝 정밀도는 5초 이하, 4~5축 가공기를 위한 회전 테이블을 대상으로 하는 것으로 판단된다. 국내 회전테이블의 정밀도 기술은 확보된 상태이며, 중국의 기술개발은 큰 문제는 되지 않을 것으로 보인다.

서보 전자기계 및 조립 디지털 출력 드라이버는 최대 정격 토크 15,500N·m, 최대 피크 수치 출력 토크 30,000N·m, 전자기계의 단시간 과부하 용량 2.5배 전자기계 토크 리플 < 3%, 드라이브 최대 출력 800kW, 다양한 인터페이스와 고해상도 엔코더 사용에 적합해야 하는 것을 목표로 한다. 국내 모터의 구동 드라이버도 기술개발 수준에서는 이뤄졌으나 상품화되어 시장에서 많이 판매되지는 않는다. 중국이 서보모터 드라이버와 개발을 함께할 경우 그 위협이 클 것으로 판단된다.

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한국, 공작기계의 가성비로 대응해야

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중국의 공작기계 시장은 전 세계 소비의 36%를 점유하는 최대 시장으로 최근 중국의 전방산업 제품의 품질 향상으로 고정밀 고가 장비로 수요가 이동하고 있다. 중국 공작기계 매출 1, 2위인 심양기상창, 대련기상창의 경영 위기와 대만 자본의 글로벌 공작기계 FFG그룹의 성장의 성장이 눈에 띄는 가운데 중국은 ‘중국제조 2025’를 통해 5축 가공기의 기술내재화 전략을 추진하고 있다.

우리나라 역시 이에 대한 대비가 필요하다. 먼저 매출 확대보다는 기반의 가상설계를 통한 품질향상으로 가성비 높은 공작기계를 개발해야 한다. 또 한국형 CNC 기술 개발 및 한·중 FTA 수혜를 받아 국내를 생산기지화 해야 한다. 또 국내 정밀기계 및 부품 기업의 매각에 주의하고 국내 산업 인프라 강화를 통해 대응해야 한다.

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1) 중국 국무원 중국제조 2025 발표(2015.5.18.)

2) 「中?制造 2025」，??院