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[Tech Trends] 제조업 혁신의 열쇠 ‘기술에 달렸다’
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[Tech Trends] 제조업 혁신의 열쇠 ‘기술에 달렸다’

미래형(스마트) 공장 등 다이나믹한 모션 기계들

기사입력 2015-06-30 15:34:25
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[산업일보]
혁신적 소재, 부품이나 시스템 제조 등을 통한 제조업 경쟁력을 강화시킬 ‘제조업 혁신의 열쇠’로 부상하고 있다. 나노기술에서부터 마트 공장을 위한 다양하고 미래 지향적인 케이블 솔루션 등이 등장, 신산업·신시장 창출의 핵심적 역할을 할 것으로 전망된다.


[Tech Trends] 제조업 혁신의 열쇠 ‘기술에 달렸다’


2013년 나노제품 시장이 1조 달러 규모를 넘어섰고, 높은 성장률(성장률 연 40%)을 보미면서 오는 2020년 3조 달러 규모에 도달할 것으로 예측되고 있다.

나노기술은 나노미터(1~100nm) 크기에서 물질의 제조·조작을 통해 새롭거나 개선된 성질을 이용하는 기술로서 범용기술(GTP) 측면이 강해 정보기술(IT)·생명기술(BT)·에너지환경기술(ET) 등 핵심기술 분야와의 상승적 융합(synergistic convergence)으로 국가 산업경쟁력 향상에 일조할 것으로 기대를 모으고 있다.

산업통상자원부(장관 윤상직, 이하 ‘산업부’)·미래창조과학부(장관 최양희, 이하 ‘미래부’)·환경부(장관 윤성규)는 지난 1월 '역동적인 혁신경제' 연두업무보고 후속 조치의 일환으로 마련한 '나노기술 산업화 전략'을 제13회 국과과학기술심의회 운영위원회 의결을 거쳐 지난 4월29일 확정했고, 산업부 이관섭 제1차관과 미래부 이석준 제1차관이 나노기업인 (주)크루셀텍을 현장 방문한 자리에서 발표했다.

'나노기술 산업화 전략'' 지난 1월 15일 산업부·미래부 등이 공동으로 발표한 올해 '역동적인 혁신경제' 연두업무보고 시, 박근혜 대통령이 강조한 “우리경제가 재도약하기 위해서는 창의와 혁신을 바탕으로 끊임없이 새로운 성장동력을 창출하는 역동적인 혁신경제로 전환해야 하며, 지금이 이러한 3년의 혁신으로 30년의 성장을 이룰 수 있는 시기”라는 내용에 따라 나노기술을 국가 산업전반의 혁신 및 신시장 창출의 동력으로 도약시키기 위해 수립한 전략이라는 설명이다.

특히 지난해 나노기술을 적용한 14 나노미터(nm) 반도체 공정이 상용화되고, 올해 나노소재인 양자점(Quantum Dot) TV가 출시되는 등 나노기술이 성숙돼 감에 따라 제조업 혁신의 열쇠이자 신산업·신시장 창출의 핵심 원동력으로 부각되고 있다.

미국 등 나노기술 선진국들도 선도 기술 확보에서 나노기술의 산업화로 정책을 전환 중이며, 우리나라도 국가 산업전반의 혁신 및 신시장 창출을 위해, 기존 기술력 향상에서 ‘나노산업화’ 촉진을 위한 지원 중심으로 연구개발 정책 전환이 필요한 상황이다.

이에 따라 산업부 등 3개 부처는 국내 570개 나노기업을 대상으로 나노기술 사업화 현황 및 정책수요를 조사하는 등 기업과 전문가의 의견수렴을 거쳤다.
기술산업화 선도를 통해 2020년 세계 나노시장 20%를 점유하는 나노산업 2대 강국 구현을 목표로 7대 산업화 기술 개발, 나노기술 기업 육성, 4대 인프라 확충을 위해 올해 총 1,772억 원을 투자키로 했다.

주요 내용을 보면 우선 7대 산업화 기술 확보다. 나노기술 산업화 유망분야를 선정, 산업화 가능 수준의 핵심 원천기술을 확보를 추진한다.

▲‘경제혁신 3개년 계획’의 융합신산업 분야의 미래성장동력 또는 친환경 에너지 신산업 과제 분야에 속하는 기술로 ▲향후 나노산업의 주요 기반기술이 될 것으로 예상되며 ▲산업화 수준 도달 하거나 근접한 기술 분야를 선정했다.

[Tech Trends] 제조업 혁신의 열쇠 ‘기술에 달렸다’


미래성장동력 중 지능형 로봇과 착용형 스마트기기 구현의 핵심기술로 평가되는 3차원 나노전자소자, 사물인터넷을 활용해 재난안전시스템 구축에 기여할 수 있는 핵심제품으로 사물인터넷 적용 환경 나노센서, 식품안전 나노센서를 선정했다. 또한, 관련 산업에 파급효과가 큰 융복합소재로 기능성 나노섬유, 탈귀금속 촉매용 나노소재, 탈희유원소 산업용 나노소재 및 전 세계 물부족 및 수질오염 문제 해결 기여를 위한 저에너지 수처리(물정화, 담수화) 시스템 개발을 추진한다.

7대 산업화 기술은 모든 기술을 처음부터 개발하는 것이 아니라 기술개발 성과를 기반으로 기 보유 또는 과제수행 중인 기술을 분석해 공백기술을 도출, 집중 개발해 산업화에 필요한 핵심기술의 온전한 세트를 확보, 기업이 활용할 수 있도록 제공할 계획이다.

우수기술의 사업화를 촉진하는 기업 지원 프로그램도 활성화한다.

시장진입이 가능한 수준의 상업적 시제품 개발, 현장 전문가 자문, 특허경쟁력 분석 등 나노기술 연구성과의 사업화 성공률 제고를 지원하고, 기술력이 부족한 중소기업의 제품개발 기술현안에 대해 전문가를 연계해 애로사항 해결을 지원한다.

나노중소기업의 우수기술 제품을 발굴해 시제품의 성능검증 및 인증을 지원하고, 국내외 수요처 발굴·연계 등 판로개척을 해 나갈 방침이다.

나노기업 중 89%를 차지하는 중소기업(2012년 기준)을 강소기업으로 육성하기 위한 핵심 전략제품을 선정하고 향후 시장성·기술성·기업분포 등을 고려해 핵심전략제품을 선정, 기업 대상 공청회를 진행해 7월 나노코리아 주간 중 ‘나노 강소기업 육성 전략’을 발표할 계획이다.

7대 전략분야 사업화의 체계적 지원이 가능하도록 인프라 기능을 정비하고, ‘나노기술 성과활용 지원센터’를 구축해 이용자에게 통합 지원서비스(one window)를 제공한다.

나노팹의 서비스가 단위공정 중심 서비스로 기업지원 기반이 미약하다는 지적에 따라 초절전, 초소형·고집적, 고감도·고성능 구현이 가능한 5개 분야 신공정 플랫폼 기술 및 지역별 특화 공정서비스 개발을 통해 7대 전략분야 미세공정 인프라를 지원하고, 6개 나노팹이 보유한 기술·장비 현황, 누적된 측정데이터 등을 이용자들이 연구개발에 활용할 수 있도록 라이브러리 형태로 제공한다.

원자·분자 수준의 제어가 이루어지는 나노기술은 공정 중의 관찰이 불가능하고 실험적 분석이 제한적이므로 계산나노과학의 보편적 활용을 통해 제품개발 기간·비용을 절감할 수 있도록 개방형 가상실험 공간도 마련된다.

[Tech Trends] 제조업 혁신의 열쇠 ‘기술에 달렸다’


이를 위해 ‘웹기반 계산 나노팹’ 기술을 개발하고 7대 전략분야 특화 응용 플랫폼을 구축한다. 이 과정에서 세계 우수 계산과학 기관과 국제협력 네트워크 구축을 통해 단기간에 계산과학 플랫폼 구축 및 서비스 품질 향상을 도모하기로 했다.

컴퓨터를 이용한 설계·해석 연구는 특히 나노소재 개발과 센서 등 전자소자 설계에 유용해 계산나노과학의 활용을 통해 개발 착수 전 가능성 확인 및 최적공정 설계로 나노기술의 개발시간과 비용을 1/2로 단축시킬 수 있을 것으로 기대된다.

나노기술 적용제품의 증가 환경에서 국민건강과 생태계를 보호하고, 나노소재·제품의 국제규제에 선제적 대응이 필요한 상황으로 안전성 평가 표준측정기술 개발, 나노안전 통합 데이터베이스 확보, 국제협력 선도를 통해 나노제품의 안전성을 확보하고 글로벌 규제에 선제적으로 대응한다.

신기능 나노소재 및 중간재에 대한 평가방법의 부재로 중소기업 제품의 해외진출이 어려운 상황으로 산업적 활용도가 높은 나노소재·제품에 대한 신뢰성·안전성 평가방법 개발 및 표준화를 통한 해외 판로개척이 필요하다. 이를 위해 나노소재·중간재 성능평가 시험법 개발, 다양한 평가기관의 시험법 네트워크 구축을 통해 상용화 및 글로벌 시장진출 촉진을 추진한다.

인더스트리 4.0용 가동형 케이블

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미래형(스마트) 공장에서 다이나믹한 모션의 기계들은 실시간으로 지속적인 통신을 할 것이다. 이 때 에너지와 데이터의 빠르고 안전한 전송이 특히 중요하다. 지난 하노버 전시회를 통해 이구스가 특별히 스마트 공장을 위한 다양하고 미래 지향적인 케이블 솔루션을 제시했다.

미래형 공장의 운영을 위해 기계간의 실시간 통신은 서로 동일한 수준으로 보장돼야만 한다. 모든 스테이션이 각자의 데이터를 상호 교환할 수 있도록 하기 위해 미래형 공장에서는 비가동형 장비에서뿐만 아니라, 특히 이동식 장비에서도 점점 더 이더넷 케이블을 사용할 것이다. 이에 이구스는 특별히 산업용, 가동형으로 고안된 23 종의 구리(copper)-베이스 이더넷 케이블을 공급하며, 이는 다양한 기계적 요구사항도 만족시킨다.

가동형CAT7 이더넷 기술
이구스는 지난 하노버 전시회에서 세계최초 가동형CAT7 케이블인 신제품CFBUS.052를 선보였다. 에너지체인 내에서 수백만 사이클 후에도 데이터를 안정적으로 전송하기 위해 이구스는 해당 케이블의 90% 이상을 각각 페어 쉴드 및 공동 편조 쉴드 처리했다. 특수 코어/편조 구조는 CFBUS 케이블에 지속적인 굴곡강도를 제공한다.

이구스 Chainflex?(체인플렉스) 케이블 전문가 권태혁 차장은 “최적화된 편조 각도는 물리적 파손뿐만 아니라, 케이블의 전자기적 방해로부터 전체 쉴드를 보호한다” 설명했다. 이중 쉴드는 최적화된 피치 길이로 까다로운 기계적 요구사항은 물론 데이터 전송 면에서 전기적인 요구사항도 만족시킨다고 덧붙였다.

CAT7 케이블은 내마모성이 우수한 CFBUS TPE 타입과 마찬가지로 난연성을 지닌다. 또한 UL/CSA, EAC 및 ETP 인증을 보유하고 있을 뿐만 아니라, DESINA를 준수하며 클린룸에서도 사용 가능하다.

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다이나믹한 어플리케이션 간섭 없는 통신

늘어난 데이터의 양과 전기 간섭으로부터 이를 보호하기 위해 인더스트리 4.0의 전기적, 기계적 분야에서는 광 케이블의 데이터 전송이 특히 중요하다. 특별히 지속적인 모션을 위해 개발된 이구스 광 케이블 제품군은 다양한 기계적 요구사항을 커버한다. 예를 들어 이구스는 특별히 핸들링 또는 목재가공 기계의 실내 사용을 위해 디자인 된 CFLG.2EC 광 케이블을 제공한다.

CFROBOT5 케이블은 3 축 공간에서 로봇의 페일-세이프(fail-safe) 통신을 가능케 한다. 또한 해양 및 오프쇼어 산업에서의 지속적인 무빙 어플리케이션을 위한 특수 광 케이블 시리즈 CFLG.LB.PUR도 선보인다. 이는 광섬유 2, 4, 6 가닥 또는 광섬유 2 가닥과 전력 공급선 2 가닥으로 이용 가능하다.

다양한 방식의 편조 섬유 또는 한 가닥 섬유는 매우 간단하고 저렴하게 커넥터와 연결 가능한 대체 케이블로 내굴곡성이 매우 강하게 디자인됐다. 전체 섬유가 강도가 매우 뛰어난 아라미드(케블라)이기 때문에, 행잉 어플리케이션에서 발생할 수 있는 높은 인장 강도에도 케이블이 손상되지 않는다. 난연성, 압출형 PUR 외피는, 특별히 에너지체인 내에서 가동형으로 사용 시, 외부의 기계적 손상으로부터 추가적으로 케이블을 보호해준다.

DNV/GL 오프쇼어 승인 덕분에, 새로운 광 케이블 제품군과 CAT7 케이블은 오프쇼어 플랫폼과 선박에서 안정적인 데이터 전송 능력을 선보인다.

DryLin 이중 롤러 하이브리드 베어링

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무급유 베어링 전문가 이구스가 새로운 사이즈 두 가지를 추가해 이중 롤러 하이브리드 베어링 제품군을 확장했다. 신제품은 레일 직경 10, 16 mm로 좁은 설치 공간에 적합하며, 두 개의 롤러를 통해 더 가볍고 조용한 직동 주행을 선보인다.

조용하고 부드러운 주행이 특징인 이구스 하이브리드 직동 베어링은 카메라 기술, 슬라이딩 도어 또는 공작 기계 도어뿐만 아니라, 건설장비의 캐빈에 적용되며, 심지어 개인적인 취미에 사용되기도 한다. 증가하는 수요에 맞춰 설계 엔지니어들의 선택을 편리하게 하기 위해 이구스가 하이브리드 캐리지에 두 가지 사이즈 옵션을 추가했다.

하이브리드 베어링은 플레인 베어링과 롤러 베어링이 결합된 혁신적인 베어링으로 유지보수가 필요 없는 고성능 플라스틱 재질의 사각 롤러 두 개를 통해 매우 조용하고 부드러운 주행을 선보인다. 롤러는 하중의 부담을 줄여주며, 수동으로 작동 가능하도록 낮은 구동력을 보장한다.

베어링을 잘못 사용하거나 모멘트가 발생하면, 이는 슬라이딩 부품을 통해 부드럽게 흡수 될 수 있다. 또한 무급유 이구스 베어링은 캐리지가 레일을 벗어나는 것을 방지하는 동시에 무거운 물체를 이동할 때 더 작은 힘으로 구동을 가능케 한다.

소형 사이즈 추가, 다양한 설계 가능
김성우 부장은 “기존 20 mm 직경의 하이브리드 베어링은 이미 다양한 적용사례를 통해 그 성능을 입증해왔다”고 말했다. 그는 “가이드 레일이 하나만 필요한 경우, 더 작은 설치 사이즈 10, 16 mm 의 이중 롤러 하이브리드 베어링을 통해 공간을 상당히 절약할 수 있다”고 강조했다. 이는 컨트롤 패널과 무대 설치 등의 설계 엔지니어들에게 이중 롤러와 일체형 캐리지의 더 다양한 선택권을 제공한다. 하이브리드 베어링이 절반(180˚) 이상을 감싸기 때문에, 일반 원형 샤프트에도 사용 가능하다.

수동 작업에 이상적
하이브리드 베어링의 낮은 마찰덕분에 구동 힘을 5배 정도 줄일 수 있는 장점이 있다. 따라서 이들은 수동 작업에 이상적이다. 100kg의 하중까지 수동으로 간단하게 조정 가능하기 때문에, 가구 또는 사무실 집기의 슬라이딩 도어뿐만 아니라, 카메라 및 모니터 설치에도 적합하다. 일반적인 롤링 솔루션에 비해 더 저렴한 가격으로 효율적인 솔루션을 제공하는 이중 롤러 베어링은 캐리지만 따로 또는 조립식 일체형 캐리지로 주문 가능하다.



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