▲ CNC사업 총괄 연구책임자인 기계연 초정밀장비연구실 송창규 책임연구원이 ‘심토스 2024’에서 산업통상자원부 박동일 제조산업정책관(右 두 번째)과 기계연 류석현 원장(右 첫 번째) 등 VIP 방문객에게 CNC 개발 성과를 설명하고 있다.

과학기술정보통신부 산하 한국기계연구원(원장 류석현)이 제조 장비의 디지털 및 자율화를 통해 제조산업의 혁신을 앞당길 CNC(공작기계 자동제어 전자모듈) 제어기 등을 선보여 많은 관람객들로부터 호평을 받았다.

한국기계연구원(이하 기계연)은 4월 1일부터 5일까지 한국공작기계산업협회 주최로 일산 킨텍스에서 개최되는 생산제조기술전시회 ‘SIMTOS 2024(이하 심토스)’에 역대 최대 규모로 참가한다고 밝혔다.

기계연 주관으로 킨텍스 제2전시장 7, 8홀에 마련될 ‘스마트 제조장비용 CNC 시스템 테마관’은 총 45개 부스 규모(22.5m×18m)로, 기계연은 CNC 제어기와 서보·스핀들 모터 및 드라이브, HMI(Human Machine Interface)의 개발 시제품을 전시한다.

기계연은 특히 국내 공작기계 업체와 협력해 국산 CNC 시스템이 탑재된 공작기계를 시연할 예정이다.

전시되는 국산 CNC 시스템은 산업통상자원부 (전담기관: 한국산업기술기획평가원) ‘제조장비시스템 스마트 제어기 기술개발 사업(20~25년, 총괄주관기관 기계연)’의 연구개발 성과로, 국내 최초로 수요업체와 공급업체의 협력모델로 설립된 CNC 전문기업인 ㈜KCNC가 개발에 참여했다.

▲ 기계연이 개발한 국산 CNC 시스템 개념도

▲ CNC 시스템 ‘테눅스(TENUX)’ 개발품

CNC(Computer Numerical Control) 시스템은 컴퓨터 프로세서를 내장한 제어기에서 가공 프로그램을 해석하고 구동기로 전달해 제조 작업을 수행하게 하는 공작기계 자동제어 전자모듈로서, 컴퓨터 CPU, 스마트폰 AP와 유사한 역할을 수행하는 장치다.

CNC는 공작기계 기술의 정점이자 제조원가의 30~40%를 차지하는 핵심 부가가치 요소이지만, 국내 기술 기반이 부족하고 해외 선진기업들이 시장을 선점하고 있어 국내 공작기계 시장에서 CNC 시스템은 95% 이상 일본과 독일에서 수입해왔다.

공작기계 CNC 국산화를 위한 원천·상용화 기술 개발에 앞장서 온 기계연은 국내 공작기계 시장의 대부분을 차지하는 범용 공작기계를 대상으로 하는 표준형 CNC 시스템의 개발을 완료하고, ㈜KCNC를 통해 상품화에 주력하고 있다.

표준형 CNC 시스템에 포함된 33종의 구동계 시제품 가운데 국내 기술이 취약했던 스핀들 모터와 드라이브 개발이 두드러진 성과로 꼽힌다. 아울러 국내 공작기계 4대 업체와 공동으로 맞춤형 스마트 HMI를 개발하여 디지털 매뉴팩쳐링 시대를 선도하고 있다.

기계연은 한국전기연구원, 한국생산기술연구원 등의 출연연, 연세대, 단국대 등의 10개 대학, CNC 기술 공급업체 8곳 등 국내 산학연 CNC 개발 역량을 총집대성해 표준형 CNC 시스템을 개발했다. ㈜KCNC와 ㈜현대위아, ㈜디엔솔루션즈, 화천기공㈜, ㈜스맥, 한화정밀기계㈜, ㈜대성하이텍 등 공작기계 제조업체 6곳과 공동으로 국산 공작기계에 탑재하여 실증을 수행 중이다.

이 같은 협력을 바탕으로 국내 공작기계 시장의 점유율을 높이며, 향후 5축 및 특수 기종의 공작기계를 겨냥한 고급형 CNC 시스템 기술 개발도 추진 중이다.

기계연은 전량 수입에 의존하던 초정밀 롤 금형가공기의 100% 국산화를 달성하고, '23년 기준 누적 매출 650억원 및 수출 340억원 규모의 사업화를 이루는 성과를 거뒀다. 이외에도 스핀들 및 볼베어링, 초고정밀 머시닝센터 등 공작기계 분야 핵심품목 관련 산학연 협력 및 기술이전 등의 다양한 성과를 보유하고 있다.

CNC 연구를 주도한 기계연 자율제조연구소 산하 초정밀장비연구실은 지난 2019년 CNC 및 NC 공작기계 분야 국가연구실로 지정됐으며, 지난 2022년 소부장 국가연구 인프라(3N) 성과교류회에서 25개 국가연구실(N-Lab) 중 최다 득표로 과기정통부장관 표창을 수상한 바 있다.

이밖에 기계연은 이번 심토스에서 자체 개발한 금속 3D프린팅 장비 핵심모듈과 이를 활용한 자동차 부품용 3D프린팅 금형, 비행체 부품, 모터 부품 등 2개 부스에 3D프린팅 관련 25개 전시물도 함께 선보인다.

▲ 3D프린팅 모터

▲ PBF프린팅 타이어 금형

특히, 세계 최고 수준의 적층속도를 가진 DED(Direct Energy Deposition) 헤드 및 자성체 3D프린팅 기술로 기존 모터의 설계제약을 해소하고 출력 밀도를 높인 3D프린팅 모터가 돋보인다.

또한 기계연은 산업부 공작기계 디지털트윈 및 지능화 기술 개발 사업(23~27년, 총괄주관기관 기계연‘의 중간 성과물인 물리 기반 공작기계 디지털트윈 소프트웨어도 ㈜디엔솔루션즈 부스 내 ‘스마트 머신 솔루션’ 전시 공간에서 동영상 시연 예정이다.

류석현 원장은 “제조장비 자율화와 디지털화, 스스로 생산 최적화를 수행하는 방향의 연구투자가 확대되고 있는 가운데 기계와 디지털의 결합은 이제 생존의 필수를 넘어 초격차 기술 확보를 위한 핵심 동인으로 부상하고 있다”며 “기계연은 앞으로 공작기계 분야 핵심품목의 국산화뿐만 아니라 지·산·학·연·관 협력 허브 역할을 통해 기계산업의 디지털화와 지능화 기술 등 차세대 핵심기술 개발에 더욱 매진하겠다”고 밝혔다.