[MACHINE] 세계 석학들, 핵심기반 기계기술 방향 모색 제조업, 나노융합, 레이저, 에너지 등 논의 기계기술 분야 연구개발 및 사업화 경험 공유와 ‘혁신과 융합’의 관점에서 미래 기계기술이 나아가야 할 방향에 대한 고민이 한창인 가운데 한 포럼에서 각 분야 전문가들이 미래 기계기술에 대한 화두를 던졌다. 기계기술 분야에서 국가 간, 기관 간 활발한 교류의 초석이 될 것으로 전망된다.이번 포럼은 기계기술 분야 세계적 석학 및 산·학·연 전문가를 초청해 미래 사회를 이끌 핵심·기반 행복 기계기술을 주제로 발표와 토론이 예정돼 있다. ‘차세대 제조기술’, ‘에너지와 환경’ 세션과 함께 ‘정부출연연구기관의 역할과 전망’에 대해서도 논의했다.기계기술 연구개발 및 사업화 경험 공유를 통해 미래 행복 기계기술의 발전 방향을 전망하는 국제 포럼에 세계적 석학이 참석, 제조업, 나노융합, 레이저, 에너지, 환경, 교통 등 미래 사회를 이끌 기계기술에 대한 논의가 활발히 이뤄졌다.미래창조과학부 산하 한국기계연구원(원장 임용택, 이하 기계연)은 호텔 ICC(대전광역시 소재)에서 산학연 전문가 250여명이 참석한 가운데 기계기술 분야 국제 학술포럼인 ‘2014 미래기계기술포럼 코리아’를 개원 후 처음으로 개최했다.기계연 임용택 원장은 “제조업이 다시 주목받는 시대에 차세대 핵심 제조기술을 탐색하고, 기후변화 등에 대응하기 위한 환경·에너지 분야의 미래 시장을 창출·선점할 수 있는 기술을 발굴하기 위해 이번 포럼을 개최했다”며, “‘2014 미래기계기술포럼 코리아’가 미래 사회가 요구하고 창조경제에 도움이 되는 국가의 기계기술 관련 핵심·기반기술 역량을 강화하는 토론의 장이 되길 기대한다”고 밝혔다. ‘차세대 제조기술’세션의 좌장을 맡은 루크 리(Luke Lee) 미국 캘리포니아주립 버클리대학교 교수는 “많은 젊은 기술자들에게 실패를 통한 경험을 쌓을 수 있는 환경을 조성하기 위해 산업과 정부의 지도자들은 기꺼이 위험을 감수해야만 한다. 그래야 그들이 세계적 경쟁력이 있는 새로운 생산기술 패러다임을 제시하게 될 것이다”고 밝혔다. 또한 “학계에서 ‘핫이슈’라고 불리는 것들을 따라가지 말고, 소홀했던 분야에 대해 다시 생각해볼 때”라며 “쓰레기 더미에서 숨겨진 다이아몬드를 찾듯 그간 무시 받았던 연구주제들로부터 새로운 과학분야를 창조할 것”을 제안했다.권선택 대전광역시장은 “한국기계연구원을 비롯한 대덕연구개발특구의 정부출연연구기관들은 대전을 명실 공히 대한민국 최고의 과학도시로 성장시키는 데 기여했다”며 “변화하는 시대, 기계기술 분야가 상호 소통과 교류를 통해 미래를 선도하는 기술로 발전하길 기대한다”고 밝혔다. 이번 ‘2014 미래기계기술포럼 코리아’는 총 3개의 세션으로 구성됐다. 각 세션의 주제는 ‘차세대 제조기술’, ‘에너지와 환경’, ‘정부출연연구기관의 역할과 전망’이다. 차세대 제조업에서의 금속 성형의 역할타일란 알탄(Taylan Altan)(미국 오하이오주립대학교 준정형가공연구센터 소장/명예교수)중량과 연료비를 절감하기 위해 자동차 제조에 사용될 새로운 복합재료들이 개발되고 있다. 단기적으로는 3세대 첨단 고강도강 및 고강도 알루미늄합금 성형이 안전성·내충격성 요건을 만족시키면서 중량을 줄일 수 있는 비용 효율적 솔루션으로 차세대 제조업에 포함될 것이다. 이러한 새로운 합금 성형은 성형 기술의 과제를 제시하며, 유한요소 시뮬레이션, 첨단 공구, 혁신적인 성형 기계의 사용을 필요로 한다.이번 발표는 최적 시트 성형 조건을 확립하고 신뢰할 수 있는 FE 시뮬레이션을 수행하기 위한, 선진적이고 실용적인 물성치 결정과 윤활제 선택을 다룬다. 현재 진행 중인 연구들로는 2축 조건에서의 유동응력 결정, 최상의 윤활제 선택 및 마찰계수 결정, 300톤 서보 드라이브 프레스(servo drive press)를 사용한 다이설계 및 최적 성형 조건 FE 시뮬레이션, 알루미늄합금의 온간 성형과 선택된 DP 강의 딥 드로잉에서의 온도 예측이 있다. 또한 서보 프레스와 CNC 유압 쿠션 역량의 효과도 다룰 것이다. 그리고 변형속도가 부품 품질에 어떤 영향을 주는지에 관한 예비적 결과 역시 검토될 것이다. 제조업의 미래귄터 클롭쉬(Guenther Klopsch)(한국지멘스 인더스트리 사업부문 대표)제조업은 전 세계적으로 더욱 더 중요해지고 있다. 미국은 지속가능한 경제 성장을 위해 재산업화 트렌드를 추구하고 있으며, 중국은 IT를 산업 공정에 통합시키는 데 주력함으로써 산업 정책을 개혁하고 있다. 한국은 제조업이 없었다면 현저한 경제 성장을 기대할 수 없었을 것이다. 제조업은 한국의 발전에 중요한 역할을 해왔으며, 제조업의 GDP 점유율은 이미 28%로 세계 2위이다. 그러나 제조업의 경쟁력을 높이기 위한 과제들은 전 세계적으로 부상하고 있는 것이기도 하다. 한국의 산업은 효율성 증가, 제품 출시에 걸리는 기간 단축, 급변하는 환경에 대응하는 유연성 향상을 필요로 한다.세계 시장의 리더인 지멘스는 차세대 제조업의 중요성을 초기에 인식했으며, 기술 혁신을 통해 점증하는 중요성에 결정적인 기여를 했다. 본 발표에서는 기업들이 더욱 생산적이고 효율적으로 국제적으로 경쟁력 있는 기업이 되도록 할 전문지식이 소개될 것이다. 우리는 제품 개발과 생산 공정에서의 단계별 제품·솔루션 통합 포트폴리오를 제공할 수 있는 유일한 제공자로서, 완전히 새로운 방식으로 시장과 고객에게 부가가치를 가져다줄 수 있다.현재 전 세계 정부들, 산업연합들, 교육기관들, 기업들이 제조업의 미래에 대해 중요성을 인식하고 있다. 다음 단계는 모든 당사자들이 새로운 시대로 나아가는 길을 열기 위해 함께 노력하는 것이다. 이번 발표자는 미래 성장의 최전방에서 함께 비전을 만들어갈 방법을 제시하고자 한다. 철도차량의 모듈기반 설계 및 제조조상휘(현대로템㈜ 기술연구소장)현대로템은 철도차량 분야에서 세계 10위에 드는 기업으로, 한국에 기반을 두고 있으며, 한국은 물론 전 세계적으로, EMU(전동차)·DMU(디젤동차)·객차·고속열차 등 여러 유형의 차량을 성공적으로 제작했다. 현재 우리는 자기부상열차(Maglev, Magnetically Levitated Vehicle), 하이브리드 저상 트램, 차세대 고속열차 같은 첨단 열차를 개발하기 위해 연구 중이다. 우리는 계속 더욱 선진적인 기술을 추구하면서 시장 트렌트 평가를 주도적으로 수행하고 있다. 또한 부품과 신호표시·통신·추진 시스템 같은 철도 시스템을 만들어내고 있다. 우리는 철도 운행 및 유지보수를 지원할 뿐만 아니라 다양한 최첨단 철도 시스템을 공급함으로써, 균형 잡힌 성장을 가져다주는 총체적 솔루션의 제공자가 될 것이다. 철도차량 사업은 소량 배치(batch) 생산 시스템이기 때문에, 상대적으로 자동화와 모듈화가 어렵다. 그러나 현대로템은 부품과 시스템을 조정해 인건비와 제조 소요시간을 줄였다. 우리는 생산성을 향상시키는 새로운 제조법 또한 적용하고 있다. 이번 주제는 철도차량 분야에서 모듈화의 중요성을 이해하고 모듈화 트렌드를 확보하기 위한 것이다. 따라서 우리는 철도차량의 모듈기반 설계와 새로운 제조법을 소개한다.레이저 가공의 새로운 트렌드스테판 로스(Stephan Roth)(독일 바이에른 레이저 센터社 상무이사)레이저 기술은 생산에서 수십 년간 성공적으로 사용되고 있다. 레이저는 높은 유연성과 무접촉 처리(Contact-Free Treatment)를 제공하기 때문에 매우 다양한 재료를 가공하는 데 사용된다. 절단, 각인, 용접은 예컨대 자동차 산업이나 전자 산업에서 레이저 가공의 주축을 이루며, 의료기술 등 기타 여러 부문에서도 주축이 되고 있다. 이미 많은 응용이 존재하지만, 현행 레이저 가공이 가진 한계로 인해 종종 기술 활용에 대한 의구심이 생겨난다. 과거에는 다른 기술에 비해 상대적으로 높은 투자비용과 낮은 생산율 때문에 레이저 기술이 폭넓게 받아들여지지 않았다. 하지만 새로운 레이저원 개발에 집중된 노력과 더욱 효과적인 공정에 대한 연구로 기술 분야에서 레이저에 대한 관심이 높아지고 있다. 재료의 알맞은 선택과 그러한 조합을 통한 경량 설계, 뛰어난 솔루션에 통해 향상된 공정 효율, 공정에 사용되는 고효율 에너지가 새로운 응용을 만들어 내고 있다. 레이저 가공의 또 다른 트렌드는 정확성(특히 취성 재료나 경질 재료를 처리할 때의 정확성)을 높이는 것이다. 레이저 기술은 유사한 가공 기법과 결합되면 독보적인 제조 솔루션이 될 수 있다. 훌륭한 솔루션과 뛰어난 표면 품질을 가진 재료를 응용하고 형태와 크기에 있어 최상의 자유와 유연성을 주는 것만으로, 공구 없이 부품을 산출하는 것은 연속 생산의 수준을 높게 만들어 준다. 따라서 레이저기반 적층 제조 기술이 매우 중요하다. 새로운 레이저원과 레이저 가공이 제공하는 모든 이점을 활용하기 위해서는 지식을 응용 영역으로 이전하는 것이 필수적이다. 바이에른 레이저센터(Bayerisches Laserzentrum) 같은 지식 이전 센터는 기초적인 배경과 고급 테크놀로지 전문지식을 제공함으로써 산업을 지원하는, 타당성 분석에서 연속 생산 솔루션 개발에 이르는 활동들을 담당할 독립적인 협력단체다. 미래의 전력생산을 위한 과제겐지 안도(Kenji Ando)(미츠비시 히타치 파워시스템즈 부사장/연구소장)전력 수요는 최근 전 세계 개발도상국들의 성장과 함께 어느 때보다도 강해졌으며, 에너지 시장이 전 세계적으로 확대됨에 따라 세계의 선도적 기업들 간의 경쟁이 강화되고 있다. 그러는 동안 지구 환경에 대한 인식 역시 놀랍도록 고양됐고, 그 결과 에너지 문제와 환경 문제를 동시에 해결할 것을 요구하는 목소리가 높아지고 있다. 미츠비시 중공업(MHI)과 히타치는 이러한 글로벌 트렌드를 고려해 지난 2월 1일부터 모든 측면에서 사회적 대응 능력을 더 높이기 위해 열 발전 시스템 사업을 통합했으며, 이는 현재 미츠비시 히타치 발전 시스템(MHPS)으로 알려져 있다. 이는 뛰어난 품질·효율성·신뢰도를 가진 신제품을 창출할 수 있는 기술적 강점, 전 세계 각 지역의 프로젝트들을 감독할 수 있는 포괄적인 공학적 강점, 정교화 된 판매 역량과 애프터서비스 역량을 포함한다. 앞으로 MHPS는, 에너지 공급 안정성과 환경과의 적합성이라는 이중적 문제의 솔루션에 대한 고객들과 세계의 기대에 확신을 갖고 빠르게 부응할 것이다. MHPS의 안도(Ando) 수석 부사장이, MHI와 히타치가 보유한 능력 및 기술을 기존 에너지 수요와 새롭게 등장하고 있는 에너지 수요를 해결할 단일 소스 솔루션으로 제공하는 MHPS의 활동에 대해 발표한다.BIGHEART를 통한 칩 통합 맞춤형 의료 제조 솔루션루크 리(Luke Lee)(미국 캘리포니아주립 버클리대학교 교수)이번 포럼에서 통합적 정밀 대량 생산 기술 (large-scale integrated precision manufacturing)의 중요성에 대해서 중점적으로 이야기하고자 한다. 통합적 대량 생산 기술이란 기존의 대량 생산 기술에 다양한 과학 기술을 더하는 정밀 융합 기술을 말한다. 의료 분석 플랫폼을 만들기 위해서는 바이오 시약을 정밀하고 균일한 컨트롤을 통해서 robust하고 reliable한 제품을 만들어야 한다. 통합적 정밀 대량 생산 기술들은 의료 분석 플랫폼을 만드는데 있어서 중요한 역할을 할 것이라 믿고, 미래의 창조 산업을 위한 주춧돌이 되리라 생각한다.발표 전반부는 통합 분자 진단 시스템(iMDx)과 통합 미시생리 분석 플랫폼(iMAPs)을 위한, 정밀의학용 인공장기 칩(organ functions on chip)이라고 불리는 혁신적인 제조 솔루션을 다룬다. iMDx는 전혈에서 완전한 샘플을 만들어내는 것, 단백질 다중 분석, 샘플 투 앤서(sample-to-answer) 판독 플랫폼을 통한 칩의 초고속 핵산 증폭 분석으로 이루어져 있다. 그리고 맞춤형 의료를 위한 환자별 인간 유도 만능 줄기세포(iPSCs) 기반 iMAPs의 발달도 소개하려 한다. 발표 후반부는 3중 기능(타깃 설정, 유전자 조절, 세포 영상화)을 가진 나노스케일 위성 정밀제조의 결정적인 역할에 대해 언급하고 나노스케일 위성을 통한 광(photonic) 유전자 조절이라는 새로운 패러다임은 생명과학의 기초연구뿐만 아니라 유전자 치료에도 유익할 것으로 사료된다. 요컨대 생명과학과 보건의료를 변형시킬 제조 솔루션을 통해, 공학·인문학·의학·과학이 상호작용하는 통합적인 연구 분야(iTEAMS)에 대한 비전을 공유, 현실적인 제조기술을 갖고 있는 창조적 iTEAMS는 우리로 해금 저비용 보건의료시스템으로 정밀예방의학 솔루션을 얻게 만들 것이다. 에너지 및 환경 기술 개발의 전망우종수(포항산업과학연구원(RIS) 원장)이번 발표에서는 에너지 및 환경과 관련된 현재의 문제들을 다루고 RIST(포항산업과학연구원)의 관련 연구 활동을 소개한다. 세계 에너지 소비는 두 배로 증가했고 이와 함께 온실가스 배출량도 지난 40년간 급상승했으며, 이로써 전 세계 인류의 협조적인 노력이 필요해졌다. 에너지 소비와 기후변화에 대한 전망도 검토될 것이다. ‘2012년 에너지기술전망’의 2도 시나리오는, 기온의 상승폭을 2℃로 유지하기 위해 2050년까지 CO2 배출량을 반으로 줄여야 한다고 권고한다. 이 목적을 위한 핵심 지침은 에너지 효율 향상, 저탄소 발전, 전력 저장, 스마트 그리드, 신재생에너지 등이다. 나아가 기존의 주요 기술들을 통합적으로 활용함으로써, 화석연료나 한정된 국내 자원에 대한 의존도를 줄이고 에너지 효율을 높여 산업·수송·건물의 배출량을 줄일 수 있게 될 것이다. 실용화 전문기관인 RIST는 산업적 필요성과 지속가능한 미래에 주도적으로 대처할 기술을 개발한다. RIST의 연구 범위는 에너지, 환경, 첨단 소재에서 시스템 기술에 이른다. 우리는 현재 진행 중인 대표적인 연구개발 주제들인 에너지 효율 향상, 폐열 회수, 탄소 포집 및 활용, 에너지 저장을 위한 첨단소재, 스마트 그리드, 청정 석탄, 환경보호, 부산물 재활용, 연료전지에 대해 설명한다.NASA Ames Research Center데이비드 코스마이어(David Korsmeyer)(NASA Ames 연구소 공학담당 국장)북 캘리포니아에 위치한 NASA Ames는 NASA Center 중 두 번째로 역사가 깊은 연구소로 올해 75주년을 맞이했다. NASA Ames는 자랑스러운 혁신의 전통을 가지고 있으며 미국뿐만 아니라 세계 항공우주 분야에 신기술 개발을 통해 공헌해왔다. NASA Ames는 고도의 혁신적인 환경 속에서 많은 분야에서 NASA를 이끌어가고 있다. 본 발표에서는 달 탐사를 비롯해 NASA Ames가 수행하고 있는 많은 우주비행 미션과 Ames 연구센터가 걸어 온 혁신의 역사 및 국제적 협력 내용을 소개한다.한국기계연구원의 과제와 혁신임용택(한국기계연구원 원장)무역량 통계에 따르면 한국은 세계 9위이다. 모든 사람들은 이를 가리켜 ‘한강의 기적’이라고 말했다. 한국기계연구원(KIMM)을 방문하는 많은 사람들은 지난 반세기동안 이것을 가능하게 한 비결이 무엇인지 매우 궁금해 한다. 나는 1962년부터 국가 산업화의 청사진을 만든 박정희 전 대통령의 목표지향적인 경제 계획으로 인해 주요한 성취를 거둘 수 있었다고 생각한다. 박 전 대통령의 경제 계획 팀이 내린 첫 번째 중대한 결정은 1965년 포항에 제철소(지금의 POSCO)를 세운 것이었다. 1966년에는 린든 존슨 대통령의 도움을 받아 오하이오주 콜럼버스에 있는 바텔 연구소와 유사한 한국 최초의 연구소, 한국과학기술연구원(KIST)을 홍릉에 세우기로 했다. 그리고 1971년에는 KIST 다음으로 홍릉에 한국과학원 대학원(지금의 한국과학기술원)을 열어 국내 산업을 일신할 과학기술 연구자들을 배출했다. 60년대 초에는 1인당 총 국민소득이 미화 100달러보다 적었기 때문에, 이러한 일련의 투자 계획은 아주 버거운 것이었다. 이러한 경제 계획의 일환으로 창원 지역에 기계공업단지가 들어섰고, 1976년에는 재료·기계부품·제품을 검사하기 위해 한국기계연구원(KIMM)이 설립됐다. 1992년, KIMM은 2만 여명의 연구자들이 30개의 국립연구소와 2개의 국립대학에서 일하고 있는 대덕연구단지로 이전했다. 기업의 수는 2012년 기준으로 1300개에 달하며 총 매출액은 약 130억 달러다. KIMM 상근 직원의 수는 현재 344명(이중 74%는 박사학위 소지자이다)이며 연간 예산은 약 1억 5천만 달러다. KIMM에는 첨단생산장비연구본부, 극한기계연구본부, 나노융합기계연구본부, 환경·에너지기계연구본부, 기계시스템안전연구본부, 이렇게 5개의 연구부서가 있다. KIMM의 부설기관으로 재료연구소가 있고, 의료장비와 레이저 기술을 다루는 연구센터가 대구와 부산에 각각 설립됐다. KIMM의 주요 성과 중 하나는 도시형 자기부상열차 에코비(EcoBee)의 개발이었다. 에코비는 인천국제공항에서 용유역까지 6.1 km 노선에 설치됐다. 대전시도 도시철도 2호선으로 이 시스템을 설치할 계획을 가지고 있다. 또 다른 성과로는 배기가스에 있는 위험한 입자와 성분을 감소시키는 플라즈마 전처리 장치(plasma reactor)의 개발을 들 수 있다. 이 기술은 엘오티베큠에 이전돼 플라즈마 전처리 장치 100대가 삼성전자 생산라인에 설치됐다. 최근 들어 민간연구소와 국제경쟁이 급속하게 증가하면서 연구 및 사회경제적 환경이 더욱 까다로워졌다. 이러한 난제들에 대처하기 위해서는, 연구 처리량과 산업(특히 중소기업)으로의 기술이전이 향상되도록 연구개발 전략이 변화해야 한다. 게다가 세계시장이 더욱 역동적이고 글로벌해지기 때문에, KIMM은 연구자들이 더 많은 스핀오프 기업을 만들고 국내외적 협력을 더 많이 진행하도록 독려해야 한다. 이러한 패러다임 변화에 대한 첫 번째 솔루션으로서, 연구자들에게 창조적인 기여를 할 수 있는 자유를 더 많이 제공할 시드 프로젝트와 몇몇 연구 이니셔티브가 본 국제 포럼의 개최와 더불어 새롭게 도입될 것이다. 나는 이러한 새로운 노력을 통해 KIMM을 지식(Knowledge), 혁신(Innovation), 동기부여(Motivation), 시장성(Marketability)의 중추로 업그레이드시켜 앞으로 더욱 지속가능한 연구기관으로 만드는 데 일조하고자 한다.

[MACHINE] 세계 석학들, 핵심기반 기계기술 방향 모색

제조업, 나노융합, 레이저, 에너지 등 논의

기사입력 2014-11-28 01:04:24

[산업일보]
기계기술 분야 연구개발 및 사업화 경험 공유와 ‘혁신과 융합’의 관점에서 미래 기계기술이 나아가야 할 방향에 대한 고민이 한창인 가운데 한 포럼에서 각 분야 전문가들이 미래 기계기술에 대한 화두를 던졌다. 기계기술 분야에서 국가 간, 기관 간 활발한 교류의 초석이 될 것으로 전망된다.

좌측부터 권선택 대전광역시장, 박재문 미래부 연구개발정책실장

이번 포럼은 기계기술 분야 세계적 석학 및 산·학·연 전문가를 초청해 미래 사회를 이끌 핵심·기반 행복 기계기술을 주제로 발표와 토론이 예정돼 있다. ‘차세대 제조기술’, ‘에너지와 환경’ 세션과 함께 ‘정부출연연구기관의 역할과 전망’에 대해서도 논의했다.
기계기술 연구개발 및 사업화 경험 공유를 통해 미래 행복 기계기술의 발전 방향을 전망하는 국제 포럼에 세계적 석학이 참석, 제조업, 나노융합, 레이저, 에너지, 환경, 교통 등 미래 사회를 이끌 기계기술에 대한 논의가 활발히 이뤄졌다.
미래창조과학부 산하 한국기계연구원(원장 임용택, 이하 기계연)은 호텔 ICC(대전광역시 소재)에서 산학연 전문가 250여명이 참석한 가운데 기계기술 분야 국제 학술포럼인 ‘2014 미래기계기술포럼 코리아’를 개원 후 처음으로 개최했다.
기계연 임용택 원장은 “제조업이 다시 주목받는 시대에 차세대 핵심 제조기술을 탐색하고, 기후변화 등에 대응하기 위한 환경·에너지 분야의 미래 시장을 창출·선점할 수 있는 기술을 발굴하기 위해 이번 포럼을 개최했다”며, “‘2014 미래기계기술포럼 코리아’가 미래 사회가 요구하고 창조경제에 도움이 되는 국가의 기계기술 관련 핵심·기반기술 역량을 강화하는 토론의 장이 되길 기대한다”고 밝혔다.
‘차세대 제조기술’세션의 좌장을 맡은 루크 리(Luke Lee) 미국 캘리포니아주립 버클리대학교 교수는 “많은 젊은 기술자들에게 실패를 통한 경험을 쌓을 수 있는 환경을 조성하기 위해 산업과 정부의 지도자들은 기꺼이 위험을 감수해야만 한다. 그래야 그들이 세계적 경쟁력이 있는 새로운 생산기술 패러다임을 제시하게 될 것이다”고 밝혔다. 또한 “학계에서 ‘핫이슈’라고 불리는 것들을 따라가지 말고, 소홀했던 분야에 대해 다시 생각해볼 때”라며 “쓰레기 더미에서 숨겨진 다이아몬드를 찾듯 그간 무시 받았던 연구주제들로부터 새로운 과학분야를 창조할 것”을 제안했다.
권선택 대전광역시장은 “한국기계연구원을 비롯한 대덕연구개발특구의 정부출연연구기관들은 대전을 명실 공히 대한민국 최고의 과학도시로 성장시키는 데 기여했다”며 “변화하는 시대, 기계기술 분야가 상호 소통과 교류를 통해 미래를 선도하는 기술로 발전하길 기대한다”고 밝혔다.
이번 ‘2014 미래기계기술포럼 코리아’는 총 3개의 세션으로 구성됐다. 각 세션의 주제는 ‘차세대 제조기술’, ‘에너지와 환경’, ‘정부출연연구기관의 역할과 전망’이다.

차세대 제조업에서의 금속 성형의 역할
타일란 알탄(Taylan Altan)(미국 오하이오주립대학교 준정형가공연구센터 소장/명예교수)

중량과 연료비를 절감하기 위해 자동차 제조에 사용될 새로운 복합재료들이 개발되고 있다. 단기적으로는 3세대 첨단 고강도강 및 고강도 알루미늄합금 성형이 안전성·내충격성 요건을 만족시키면서 중량을 줄일 수 있는 비용 효율적 솔루션으로 차세대 제조업에 포함될 것이다. 이러한 새로운 합금 성형은 성형 기술의 과제를 제시하며, 유한요소 시뮬레이션, 첨단 공구, 혁신적인 성형 기계의 사용을 필요로 한다.
이번 발표는 최적 시트 성형 조건을 확립하고 신뢰할 수 있는 FE 시뮬레이션을 수행하기 위한, 선진적이고 실용적인 물성치 결정과 윤활제 선택을 다룬다. 현재 진행 중인 연구들로는 2축 조건에서의 유동응력 결정, 최상의 윤활제 선택 및 마찰계수 결정, 300톤 서보 드라이브 프레스(servo drive press)를 사용한 다이설계 및 최적 성형 조건 FE 시뮬레이션, 알루미늄합금의 온간 성형과 선택된 DP 강의 딥 드로잉에서의 온도 예측이 있다. 또한 서보 프레스와 CNC 유압 쿠션 역량의 효과도 다룰 것이다. 그리고 변형속도가 부품 품질에 어떤 영향을 주는지에 관한 예비적 결과 역시 검토될 것이다.

제조업의 미래
귄터 클롭쉬(Guenther Klopsch)(한국지멘스 인더스트리 사업부문 대표)

제조업은 전 세계적으로 더욱 더 중요해지고 있다. 미국은 지속가능한 경제 성장을 위해 재산업화 트렌드를 추구하고 있으며, 중국은 IT를 산업 공정에 통합시키는 데 주력함으로써 산업 정책을 개혁하고 있다. 한국은 제조업이 없었다면 현저한 경제 성장을 기대할 수 없었을 것이다. 제조업은 한국의 발전에 중요한 역할을 해왔으며, 제조업의 GDP 점유율은 이미 28%로 세계 2위이다. 그러나 제조업의 경쟁력을 높이기 위한 과제들은 전 세계적으로 부상하고 있는 것이기도 하다. 한국의 산업은 효율성 증가, 제품 출시에 걸리는 기간 단축, 급변하는 환경에 대응하는 유연성 향상을 필요로 한다.
세계 시장의 리더인 지멘스는 차세대 제조업의 중요성을 초기에 인식했으며, 기술 혁신을 통해 점증하는 중요성에 결정적인 기여를 했다. 본 발표에서는 기업들이 더욱 생산적이고 효율적으로 국제적으로 경쟁력 있는 기업이 되도록 할 전문지식이 소개될 것이다. 우리는 제품 개발과 생산 공정에서의 단계별 제품·솔루션 통합 포트폴리오를 제공할 수 있는 유일한 제공자로서, 완전히 새로운 방식으로 시장과 고객에게 부가가치를 가져다줄 수 있다.
현재 전 세계 정부들, 산업연합들, 교육기관들, 기업들이 제조업의 미래에 대해 중요성을 인식하고 있다. 다음 단계는 모든 당사자들이 새로운 시대로 나아가는 길을 열기 위해 함께 노력하는 것이다. 이번 발표자는 미래 성장의 최전방에서 함께 비전을 만들어갈 방법을 제시하고자 한다.

철도차량의 모듈기반 설계 및 제조
조상휘(현대로템㈜ 기술연구소장)

현대로템은 철도차량 분야에서 세계 10위에 드는 기업으로, 한국에 기반을 두고 있으며, 한국은 물론 전 세계적으로, EMU(전동차)·DMU(디젤동차)·객차·고속열차 등 여러 유형의 차량을 성공적으로 제작했다. 현재 우리는 자기부상열차(Maglev, Magnetically Levitated Vehicle), 하이브리드 저상 트램, 차세대 고속열차 같은 첨단 열차를 개발하기 위해 연구 중이다. 우리는 계속 더욱 선진적인 기술을 추구하면서 시장 트렌트 평가를 주도적으로 수행하고 있다. 또한 부품과 신호표시·통신·추진 시스템 같은 철도 시스템을 만들어내고 있다. 우리는 철도 운행 및 유지보수를 지원할 뿐만 아니라 다양한 최첨단 철도 시스템을 공급함으로써, 균형 잡힌 성장을 가져다주는 총체적 솔루션의 제공자가 될 것이다.
철도차량 사업은 소량 배치(batch) 생산 시스템이기 때문에, 상대적으로 자동화와 모듈화가 어렵다. 그러나 현대로템은 부품과 시스템을 조정해 인건비와 제조 소요시간을 줄였다. 우리는 생산성을 향상시키는 새로운 제조법 또한 적용하고 있다. 이번 주제는 철도차량 분야에서 모듈화의 중요성을 이해하고 모듈화 트렌드를 확보하기 위한 것이다. 따라서 우리는 철도차량의 모듈기반 설계와 새로운 제조법을 소개한다.

레이저 가공의 새로운 트렌드
스테판 로스(Stephan Roth)(독일 바이에른 레이저 센터社 상무이사)

레이저 기술은 생산에서 수십 년간 성공적으로 사용되고 있다. 레이저는 높은 유연성과 무접촉 처리(Contact-Free Treatment)를 제공하기 때문에 매우 다양한 재료를 가공하는 데 사용된다. 절단, 각인, 용접은 예컨대 자동차 산업이나 전자 산업에서 레이저 가공의 주축을 이루며, 의료기술 등 기타 여러 부문에서도 주축이 되고 있다.
이미 많은 응용이 존재하지만, 현행 레이저 가공이 가진 한계로 인해 종종 기술 활용에 대한 의구심이 생겨난다. 과거에는 다른 기술에 비해 상대적으로 높은 투자비용과 낮은 생산율 때문에 레이저 기술이 폭넓게 받아들여지지 않았다. 하지만 새로운 레이저원 개발에 집중된 노력과 더욱 효과적인 공정에 대한 연구로 기술 분야에서 레이저에 대한 관심이 높아지고 있다. 재료의 알맞은 선택과 그러한 조합을 통한 경량 설계, 뛰어난 솔루션에 통해 향상된 공정 효율, 공정에 사용되는 고효율 에너지가 새로운 응용을 만들어 내고 있다.
레이저 가공의 또 다른 트렌드는 정확성(특히 취성 재료나 경질 재료를 처리할 때의 정확성)을 높이는 것이다. 레이저 기술은 유사한 가공 기법과 결합되면 독보적인 제조 솔루션이 될 수 있다. 훌륭한 솔루션과 뛰어난 표면 품질을 가진 재료를 응용하고 형태와 크기에 있어 최상의 자유와 유연성을 주는 것만으로, 공구 없이 부품을 산출하는 것은 연속 생산의 수준을 높게 만들어 준다. 따라서 레이저기반 적층 제조 기술이 매우 중요하다.
새로운 레이저원과 레이저 가공이 제공하는 모든 이점을 활용하기 위해서는 지식을 응용 영역으로 이전하는 것이 필수적이다. 바이에른 레이저센터(Bayerisches Laserzentrum) 같은 지식 이전 센터는 기초적인 배경과 고급 테크놀로지 전문지식을 제공함으로써 산업을 지원하는, 타당성 분석에서 연속 생산 솔루션 개발에 이르는 활동들을 담당할 독립적인 협력단체다.

미래의 전력생산을 위한 과제
겐지 안도(Kenji Ando)(미츠비시 히타치 파워시스템즈 부사장/연구소장)

전력 수요는 최근 전 세계 개발도상국들의 성장과 함께 어느 때보다도 강해졌으며, 에너지 시장이 전 세계적으로 확대됨에 따라 세계의 선도적 기업들 간의 경쟁이 강화되고 있다. 그러는 동안 지구 환경에 대한 인식 역시 놀랍도록 고양됐고, 그 결과 에너지 문제와 환경 문제를 동시에 해결할 것을 요구하는 목소리가 높아지고 있다.
미츠비시 중공업(MHI)과 히타치는 이러한 글로벌 트렌드를 고려해 지난 2월 1일부터 모든 측면에서 사회적 대응 능력을 더 높이기 위해 열 발전 시스템 사업을 통합했으며, 이는 현재 미츠비시 히타치 발전 시스템(MHPS)으로 알려져 있다. 이는 뛰어난 품질·효율성·신뢰도를 가진 신제품을 창출할 수 있는 기술적 강점, 전 세계 각 지역의 프로젝트들을 감독할 수 있는 포괄적인 공학적 강점, 정교화 된 판매 역량과 애프터서비스 역량을 포함한다. 앞으로 MHPS는, 에너지 공급 안정성과 환경과의 적합성이라는 이중적 문제의 솔루션에 대한 고객들과 세계의 기대에 확신을 갖고 빠르게 부응할 것이다.
MHPS의 안도(Ando) 수석 부사장이, MHI와 히타치가 보유한 능력 및 기술을 기존 에너지 수요와 새롭게 등장하고 있는 에너지 수요를 해결할 단일 소스 솔루션으로 제공하는 MHPS의 활동에 대해 발표한다.

BIGHEART를 통한 칩 통합 맞춤형 의료 제조 솔루션
루크 리(Luke Lee)(미국 캘리포니아주립 버클리대학교 교수)

이번 포럼에서 통합적 정밀 대량 생산 기술 (large-scale integrated precision manufacturing)의 중요성에 대해서 중점적으로 이야기하고자 한다. 통합적 대량 생산 기술이란 기존의 대량 생산 기술에 다양한 과학 기술을 더하는 정밀 융합 기술을 말한다. 의료 분석 플랫폼을 만들기 위해서는 바이오 시약을 정밀하고 균일한 컨트롤을 통해서 robust하고 reliable한 제품을 만들어야 한다. 통합적 정밀 대량 생산 기술들은 의료 분석 플랫폼을 만드는데 있어서 중요한 역할을 할 것이라 믿고, 미래의 창조 산업을 위한 주춧돌이 되리라 생각한다.
발표 전반부는 통합 분자 진단 시스템(iMDx)과 통합 미시생리 분석 플랫폼(iMAPs)을 위한, 정밀의학용 인공장기 칩(organ functions on chip)이라고 불리는 혁신적인 제조 솔루션을 다룬다. iMDx는 전혈에서 완전한 샘플을 만들어내는 것, 단백질 다중 분석, 샘플 투 앤서(sample-to-answer) 판독 플랫폼을 통한 칩의 초고속 핵산 증폭 분석으로 이루어져 있다. 그리고 맞춤형 의료를 위한 환자별 인간 유도 만능 줄기세포(iPSCs) 기반 iMAPs의 발달도 소개하려 한다. 발표 후반부는 3중 기능(타깃 설정, 유전자 조절, 세포 영상화)을 가진 나노스케일 위성 정밀제조의 결정적인 역할에 대해 언급하고 나노스케일 위성을 통한 광(photonic) 유전자 조절이라는 새로운 패러다임은 생명과학의 기초연구뿐만 아니라 유전자 치료에도 유익할 것으로 사료된다. 요컨대 생명과학과 보건의료를 변형시킬 제조 솔루션을 통해, 공학·인문학·의학·과학이 상호작용하는 통합적인 연구 분야(iTEAMS)에 대한 비전을 공유, 현실적인 제조기술을 갖고 있는 창조적 iTEAMS는 우리로 해금 저비용 보건의료시스템으로 정밀예방의학 솔루션을 얻게 만들 것이다.

에너지 및 환경 기술 개발의 전망
우종수(포항산업과학연구원(RIS) 원장)

이번 발표에서는 에너지 및 환경과 관련된 현재의 문제들을 다루고 RIST(포항산업과학연구원)의 관련 연구 활동을 소개한다. 세계 에너지 소비는 두 배로 증가했고 이와 함께 온실가스 배출량도 지난 40년간 급상승했으며, 이로써 전 세계 인류의 협조적인 노력이 필요해졌다. 에너지 소비와 기후변화에 대한 전망도 검토될 것이다. ‘2012년 에너지기술전망’의 2도 시나리오는, 기온의 상승폭을 2℃로 유지하기 위해 2050년까지 CO2 배출량을 반으로 줄여야 한다고 권고한다. 이 목적을 위한 핵심 지침은 에너지 효율 향상, 저탄소 발전, 전력 저장, 스마트 그리드, 신재생에너지 등이다. 나아가 기존의 주요 기술들을 통합적으로 활용함으로써, 화석연료나 한정된 국내 자원에 대한 의존도를 줄이고 에너지 효율을 높여 산업·수송·건물의 배출량을 줄일 수 있게 될 것이다. 실용화 전문기관인 RIST는 산업적 필요성과 지속가능한 미래에 주도적으로 대처할 기술을 개발한다. RIST의 연구 범위는 에너지, 환경, 첨단 소재에서 시스템 기술에 이른다. 우리는 현재 진행 중인 대표적인 연구개발 주제들인 에너지 효율 향상, 폐열 회수, 탄소 포집 및 활용, 에너지 저장을 위한 첨단소재, 스마트 그리드, 청정 석탄, 환경보호, 부산물 재활용, 연료전지에 대해 설명한다.

NASA Ames Research Center
데이비드 코스마이어(David Korsmeyer)(NASA Ames 연구소 공학담당 국장)
북 캘리포니아에 위치한 NASA Ames는 NASA Center 중 두 번째로 역사가 깊은 연구소로 올해 75주년을 맞이했다. NASA Ames는 자랑스러운 혁신의 전통을 가지고 있으며 미국뿐만 아니라 세계 항공우주 분야에 신기술 개발을 통해 공헌해왔다. NASA Ames는 고도의 혁신적인 환경 속에서 많은 분야에서 NASA를 이끌어가고 있다. 본 발표에서는 달 탐사를 비롯해 NASA Ames가 수행하고 있는 많은 우주비행 미션과 Ames 연구센터가 걸어 온 혁신의 역사 및 국제적 협력 내용을 소개한다.

임용택 원장

한국기계연구원의 과제와 혁신
임용택(한국기계연구원 원장)

무역량 통계에 따르면 한국은 세계 9위이다. 모든 사람들은 이를 가리켜 ‘한강의 기적’이라고 말했다. 한국기계연구원(KIMM)을 방문하는 많은 사람들은 지난 반세기동안 이것을 가능하게 한 비결이 무엇인지 매우 궁금해 한다. 나는 1962년부터 국가 산업화의 청사진을 만든 박정희 전 대통령의 목표지향적인 경제 계획으로 인해 주요한 성취를 거둘 수 있었다고 생각한다.
박 전 대통령의 경제 계획 팀이 내린 첫 번째 중대한 결정은 1965년 포항에 제철소(지금의 POSCO)를 세운 것이었다. 1966년에는 린든 존슨 대통령의 도움을 받아 오하이오주 콜럼버스에 있는 바텔 연구소와 유사한 한국 최초의 연구소, 한국과학기술연구원(KIST)을 홍릉에 세우기로 했다. 그리고 1971년에는 KIST 다음으로 홍릉에 한국과학원 대학원(지금의 한국과학기술원)을 열어 국내 산업을 일신할 과학기술 연구자들을 배출했다. 60년대 초에는 1인당 총 국민소득이 미화 100달러보다 적었기 때문에, 이러한 일련의 투자 계획은 아주 버거운 것이었다.
이러한 경제 계획의 일환으로 창원 지역에 기계공업단지가 들어섰고, 1976년에는 재료·기계부품·제품을 검사하기 위해 한국기계연구원(KIMM)이 설립됐다. 1992년, KIMM은 2만 여명의 연구자들이 30개의 국립연구소와 2개의 국립대학에서 일하고 있는 대덕연구단지로 이전했다. 기업의 수는 2012년 기준으로 1300개에 달하며 총 매출액은 약 130억 달러다.
KIMM 상근 직원의 수는 현재 344명(이중 74%는 박사학위 소지자이다)이며 연간 예산은 약 1억 5천만 달러다. KIMM에는 첨단생산장비연구본부, 극한기계연구본부, 나노융합기계연구본부, 환경·에너지기계연구본부, 기계시스템안전연구본부, 이렇게 5개의 연구부서가 있다. KIMM의 부설기관으로 재료연구소가 있고, 의료장비와 레이저 기술을 다루는 연구센터가 대구와 부산에 각각 설립됐다. KIMM의 주요 성과 중 하나는 도시형 자기부상열차 에코비(EcoBee)의 개발이었다. 에코비는 인천국제공항에서 용유역까지 6.1 km 노선에 설치됐다. 대전시도 도시철도 2호선으로 이 시스템을 설치할 계획을 가지고 있다. 또 다른 성과로는 배기가스에 있는 위험한 입자와 성분을 감소시키는 플라즈마 전처리 장치(plasma reactor)의 개발을 들 수 있다. 이 기술은 엘오티베큠에 이전돼 플라즈마 전처리 장치 100대가 삼성전자 생산라인에 설치됐다.
최근 들어 민간연구소와 국제경쟁이 급속하게 증가하면서 연구 및 사회경제적 환경이 더욱 까다로워졌다. 이러한 난제들에 대처하기 위해서는, 연구 처리량과 산업(특히 중소기업)으로의 기술이전이 향상되도록 연구개발 전략이 변화해야 한다. 게다가 세계시장이 더욱 역동적이고 글로벌해지기 때문에, KIMM은 연구자들이 더 많은 스핀오프 기업을 만들고 국내외적 협력을 더 많이 진행하도록 독려해야 한다. 이러한 패러다임 변화에 대한 첫 번째 솔루션으로서, 연구자들에게 창조적인 기여를 할 수 있는 자유를 더 많이 제공할 시드 프로젝트와 몇몇 연구 이니셔티브가 본 국제 포럼의 개최와 더불어 새롭게 도입될 것이다. 나는 이러한 새로운 노력을 통해 KIMM을 지식(Knowledge), 혁신(Innovation), 동기부여(Motivation), 시장성(Marketability)의 중추로 업그레이드시켜 앞으로 더욱 지속가능한 연구기관으로 만드는 데 일조하고자 한다.