<소재·부품·장비 양산성능평가지원사업> ⑫(주)한일산업

양산성능평가지원,

의료장비 최적화 탄소복합재 성형·가공 성공

▲ 엔지니어링 플라스틱 뿐만 아니라 고기능성의 소재와 부품을 전문적으로 생산하고 있는 한일산업 전경

■기존 소재보다 우수한 탄소복합재 의료장비에 적용

1994년에 설립돼 30년의 역사를 가진 한일산업은 엔지니어링 플라스틱으로 주목 받고 있는 강소 기업으로 엔지니어링 플라스틱 뿐만 아니라 첨단 산업분야에 꼭 필요한 고기능성의 소재와 부품을 생산하고 있다.

한일산업은 국내 반도체 산업 초창기에 엔지니어링 플라스틱을 이용한 대형 사출 및 가공 기술로 우리나라를 대표하는 반도체 기업 삼성전자와 자동차 기업 현대·기아차와 협력 관계를 구축하기도 했다. 또 한일산업은 연구개발에 꾸준한 투자를 단행해 지난 2005년에는 회사에 부설연구소를 개설해 초저온 볼베어링 국산화를 진행하는 등 첨단 기술 개발과 제품 혁신에 힘써 왔다. 그 결과, 기술혁신 중소기업(INNO-BIZ)에 선정되기도 했다.

한일산업은 오랜 기간 동안 소재·부품 개발과 생산에 집중해 왔으며 이를 통해 쌓아온 기술력을 바탕으로 복합소재 사업까지 확장 한 가운데, 최근에는 첨단 산업 발전과 더불어 더 다양한 사업분야로의 성장을 계획하고 있다.

피사체를 통과한 엑스선(X-ray)을 감지하고 측정해 이를 영상으로 보여주는 장치인 엑스레이 디텍터는 의학적 영상진단과 산업용 검사에 응용된다. 엑스레이 디텍터는 우리의 건강상태를 정확히 파악하는데 필수적인 도구로 영상 진단에서 핵심적인 역할을 하며, 의료 외에도 전자, 기계, 건축 등 여러 산업 분야에서 제품이나 구조물의 내부를 검사할 때 유용하게 사용된다.

엑스레이 디텍터는 의료 분야를 중심으로 치의학, 수의학 및 항공 보안, 산업용 비파괴 검사 등에 활용되면서 성장이 지속될 것으로 보인다. 현재 엑스레이 디텍터 분야는 미국, 프랑스, 일본 등 해외 기업들이 시장을 선점하고 있으며, 기존 아날로그 방식에서 디지털 방식으로 빠르게 전환되고 있다.

이에 각국의 기업들은 우수한 X-ray 투과율, 경량화, 사용성, 내구성 향상을 위한 경쟁을 치열하게 펼치고 있다. 후발주자인 우리나라 또한 글로벌 시장에서 뒤처지지 않기 위해 노력을 하고 있다. 국내 한 엑스레이 디텍터 기업은 시장에서의 경쟁 우위를 확보하기 위해 다양한 소재·부품 기술력을 확보한 한일산업에 고강도를 유지하면서 무게를 줄일 수 있는 솔루션을 의뢰 했다.

이에 한일산업은 엑스레이 디텍터 안에 장착된 패널, 센서, 섬광체 등 여러 가지의 부품을 보호하기 위해 장비 하부에 부착되는 커버의 내구성을 향상시키고자 CFRP(탄소섬유강화플라스틱)를 적용한 하부 커버 개발에 착수했다.

탄소섬유와 플라스틱이 결합된 복합소재 CFRP는 철보다 무게가 70% 가볍지만 높은 강도와 우수한 탄성 등을 자랑하는 소재지만 다양한 적용 환경에 따른 가공법 및 공정 개발이 필요하다. 또한 수요기업의 요구에 부합하는 제품을 제공하기 위해서는 빠른 시간 내 최적화된 가공방법 개발과 함께 양산 가능성을 높여야한다.

그러나 중소기업으로서 자금과 시간이 부족한 상황에서 심층 연구개발을 진행하는데 어려움이 있었던 한일산업은 양산성능평가지원사업을 통해 이러한 한계를 극복하고자 이번 지원사업의 문을 두드리게 됐다.

의료·전자 등 활용 '엑스레이 디텍터' 내 부품 보호 커버, 내구성 UP

수요 社 지원 등, 공정 개선·신뢰성 확보 및 글로벌 시장 진출 발판

■해외社 선점 엑스레이 디텍터 시장에 韓 기업 어깨 나란히

한일산업에 제품을 의뢰한 엑스레이 디텍터 제작 기업은 하부 커버를 알루미늄과 마그네슘으로 제작 중이었으나, 장비의 경량화와 고강도를 위해 한일산업은 CFRP를 적용하려 하고 있다. CFRP는 엑스레이 투과율이 높고, 알루미늄 대비 강도는 5배 높으며 비중이 낮아, 장비 경량화에 최적의 소재다.

알루미늄과 달리 CFRP 적용을 위해서는 우선, 제품의 형상 구현 및 제품 가공, 표면 상태에 대한 개발이 필요 했다. 그리고 형상 구현을 위한 금형과 제조 공정에서 부품을 고정하는 지그, 외관 품질을 개선하기 위한 공정도 필요했다.

하지만 새로운 적층 방법과 가공 방법을 개발하는 것은 어렵고 시간이 오래 걸리는 일이다. 거기다 수요기업은 하부 커버의 강도 및 경량화 등에 대한 성능 향상을 요구하고 있어 객관적이고 신뢰성 있는 성능을 확보해야만 했다. 이를 해결하기 위해 한일산업은 양산성능평가지원사업에 참여 했고, 수요기업인 국내 소재 대기업 의료기기사업부가 힘을 보탰다.

한일산업은 우선 CFRP 원단을 개발하고 이에 대한 물성 테스를 진행을 진행했다. 그리고 CFRP 성형용 금형 개발과 시제품 생산, 성형제품의 가공 테스트와 수요기업의 테스트를 실시했다. 개발 초기에는 일부 형상에서 뒤틀림이 발생하고 각진 부분의 에폭시 흐름 문제로 인해 외관이 불량했다. 또 제품 가공 시 끝단 형상이 깨지는 현상이 발생해 양산성을 확보하는데 성공하지 못했다.

한일산업은 수요기업과 함께 수많은 교차 테스트를 통해 문제의 원인을 분석하고, 공정 개선 등을 통해 해결책을 모색했다. 공동연구를 통한 노력으로 불량률을 낮출 수 있는 최적의 공정 대안을 찾아낼 수 있었다. 이러한 과정을 거쳐 양산화 시험단계의 제품평가까지 성공적으로 마무리할 수 있었다.

▲ 한일산업이 개발한 엑스레이 디텍터 시제품

이번 지원사업을 통해 한일산업은 CFRP 가공 기술력이 향상됐고, 수요기업과 함께해 시장에서 요구하는 신뢰성을 확보해 앞으로의 공급 및 제품 안정성에 도움이 될 것으로 보인다. 또한 한일산업은 해외 CFRP 업체들만 생산하던 제품에 대해 국산화를 이뤄내 국내 엑스레이 디텍터 기업들의 경쟁력을 한 층 더 강화시킬 것으로 기대된다.

양산성능평가지원사업으로 한일산업의 복합소재 사업부문의 매출이 크게 성장할 것으로 내다봤다. 국내뿐만이 아니라 해외로도 적극적인 마케팅을 펼칠 예정이며, 일부 기업과는 이미 기술 미팅을 진행해 추가적인 고객사 확보가 기대되는 상황이다. 또한 한일산업은 향후 제품의 안정적인 양산으로 매출 성장에 따른 고용 창출도 이뤄져 경제성과와 고용성과에서 모두 눈에 띄는 발전을 이뤄낼 것이라고 기대했다.

한일산업 관계자는“중소기업 입장에서는 제품의 연구개발과 양산화가 쉽지 않은 과정이다. 새로운 제품을 개발하고 이를 실제 제품으로 양산하는 데는 많은 실패와 시행착오가 따를 수 있으며, 이는 기업에게 큰 부담으로 다가올 수 있기 때문이다. 그러나 양산성능평가지원 사업을 통해 이러한 어려움을 극복할 수 있었고, 새로운 도전을 시도할 수 있는 기회를 얻어 한일산업이 성장하는 발판을 마련할 수 있었다”고 말했다.

한편, 한일산업은 국내에서 CFRP 성형 및 생산을 전문적으로 하는 소수의 기업으로서 국내 및 해외 시장에 필요한 제품을 안정적으로 공급하며 고객사와 같이 성장하는 기업이 될 수 있도록 노력할 계획이라고 전했다.