[지능형기계·장비의 핵심요소 ‘스마트 정밀기계 유니트’]

스마트공장, 첨단소재가공시스템 등 산업엔진으로 부상

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SIMTOS TrendⅠ 자료_ ‘중소기업 전략 기술로드맵 2019-2021’

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최근 생산제조 분야는 ICT 기반의 IT 융합기술, 센서융합기술, IoT 기술 등과 지능형 HMI(Human Machine Interface) 플랫폼 및 PMC(Programmable Machine Controller)를 이용한 스마트 기술 등이 제안되면서 비용감소, 유연성 및 확장성 증가, 인터페이스 용이성 향상 등의 효과를 기대할 수 있게 되었다. 특히 공작기계 분야는 장비 본체의 NC화를 넘어서 공장 전체의 생산과 연관된 공장 자동화가 진전되면서 로봇, 무인 운반차, 자동창고 등과 연결되어지고 있으며, 공장 전체를 자동화·지능화하는 단계까지 발전하고 있다.

이러한 기술의 실현에는 ‘스마트 정밀기계 유니트’의 공로가 매우 크다. 스마트 정밀기계 유니트는 ICT 기술이 융합된 스마트 스핀들, 모니터링 스테이지(이송계)등 스마트 가공시스템에 대응하는 공통 핵심 부품 및 소프트웨어를 의미한다. 최근 스마트 정밀기계 유니트 분야는 센서융합 차세대 스마트 공작기계시스템 기술로 자리매김하기 위해 스마트 공작기계 플랫폼의 실시간 모니터링, 센서융합/네트워킹, 설비상태 감시/진단, 운용 등을 위한 ICT 기반 융합 기술의 적용이 필요해진 상황이다.

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세계시장 환경 분석

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전 세계 산업 제어 및 공장 자동화 시장은 2017년 1,552억 6,000만 달러에서 연평균 성장률 7.5%로 증가하여, 2023년에는 2,391억 1,000만 달러에 이를 것으로 전망된다. 전 세계 산업 제어 및 공장 자동화 시장은 산업에 따라 프로세스 산업과 디스크리트 산업으로 분류된다. 이중 자동화를 통해 대량 생산 가능하게 하는 수식 및 제조 지침을 다루는 프로세스 산업은 2023년에는 1,395억 7,000만 달러에 이를 것으로 전망된다.

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또 자동화 공정을 통해 공정의 일관성 향상, 처리량 증가, 품질 향상, 작업 시간 단축, 수동 작업 감소, 높은 안전성 등과 같은 효과를 얻을 수 있는 디스크리트 산업은 2017년 595억 4,000만 달러에서 연평균 성장률 8.9%로 성장하여, 2023년에는 995억 3,000만 달러에 이를 전망이다. 디스크리트 산업에는 자동차, 반도체 및 전자기기, 기계 제조, 항공우주 및 방산, 의료기기 관련 제어 및 공장 자동화가 포함돼 있다.

한편 4차 산업혁명 및 스마트 공장의 확산에 따라 스마트 정밀기계 유니트 분야에서도 3차원 적층제조시스템, 스마트 시스템의 성장세가 두드러지고 있다. 스마트 시스템의 경우 2022년 633억 달러의 시장을 형성할 것으로 전망되며 장비-시스템-운영솔루션(S/W·서비스)이 결합된 시스템 패키지 비즈니스로 패러다임이 전환되고 있다. 현재 Fastems, Siemens 등이 이 시장을 선점하고 있다.

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국내시장 환경 분석

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국내 스마트 시스템 시장의 경우, 2017년 약 2.8조 원에서 연평균 8.3%의 성장률을 기록하며 2022년에는 약 4.3조 원에 이를 전망이다. 최근 들어 정부에서는 ‘제조업 혁신전략’을 내걸고 제조업의 지속적인 진화와 발전을 통해 경제의 혁신과 도약을 이루자는 운동을 전개하고 있으며, 이에는 ICT기술과 더불어 제조업의 핵심인 공작기계기술의 역할이 매우 중요하다.

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국내 공작기계 시장은 수많은 중소기업이 생산주체로 난립해 있는 상황이지만 규모 면에서 보면 국내의 3대 제조회사(두산공작기계, 화천기공, 현대위아)가 시장을 주도하고 있다. 국내 공작기계 산업의 경우 CNC 선반, 머시닝센터 등을 주력기종으로 세계시장을 확보하고 있고, 하드웨어에 대한 독자 설계기술을 보유하고 있다. 그러나 고속·고정밀화, 다기능·복합화, 유연화·지능화 및 소형화·콤팩트화 등 고부가가치 핵심 기반기술 분야에서 선진국과의 기술격차가 확대되고 있다.

이와 함께 복합 터닝센터 등 일부 기종을 상용화하고 있으나 머시닝센터, CNC 선반/터닝센터, 방전가공기 등 주력기종의 다양화와 비교하여, 선진국과 같은 다양한 상품화가 부족한 실정이다. 특히 자동차 관련 초고속·초정밀 또는 다계통(multi-Path) 복합가공기의 모델 개발 및 생산이 이루어지고 있으나, 선진국에 비해 정밀도, 강성, 신뢰성에서 열세를 보이고 있다.