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그 기업엔 무언가 특별한 것이 있다.

원통연마기 자동제어 시스템 개발한 통일종합 A/S 센터

국내 원통연마기 가공업체들은 대부분 소규모에 90%가 범용 연마기를 사용한다. 고정밀 연삭가공 수요가 증가하고 있지만 CNC 원통연마기의 도입은 사실상 불가능하고, 숙련된 작업자 한 사람이 한 대의 연마기에 집중해야 하기 때문에 생산성과 품질향상을 기대하기가 어려운 실정이다. 더구나 중소기업의 제조환경이 다품종 소량생산 형태로 바뀌어 양산을 해야 채산성을 확보하는 CNC 연마기의 도입도 용이하지 않다. 이런 원통연마 가공현장의 실정에 밝은 <통일종합 A/S 센터> 이문섭 대표가 원통연마기 자동제어 시스템을 개발하여 상용화하고 시판에 들어갔다. 사용하는 범용 원통연마기에 장착하여 터치패널로 오퍼레이팅하는 제어 시스템인데, CNC 시스템의 절반 값에 구축하고, 연마공정을 자동화할 수 있다.

    

현장 환경과 실정에 맞는 기술이 필요하다

 제품명 ‘그라인딩 휴먼 터치’. 원통연마기 자동제어 시스템은 근접센서 및 클러치와 타이머를 이용한 기술을 적용했다. 전진 속도와 후진 속도, 후진속도 설정, 후진 감속 설정 데이터를 포함하는 수치 메모리를 저장하여 패널을 터치함으로써 운전과 제어를 자동화한 시스템이다.

    

이 시스템은 통일종합 A/S 센터 이문섭 대표가 정부의 R&D 지원자금을 받아 2015년 4월 개발을 완료하고 이듬해 상용화 했다. ‘근접센서와 전자클러치 및 타이머를 이용한 원통 연마기 자동제어 시스템과 그 방법’이란 특허는 2016년에 출원하여 올 1월 등록됐다. 이 대표는 연마기를 위주로 기계의 A/S를 27년간이나 해오면서 국내 원통연마기 가공현장의 필요기술을 정확히 인식할 수 있었다고 말한다.

    

“원통연마기 사용현장에서 범용 연마기가 90%를 차지하는데, 생산성이나 고정밀 가공을 위해 CNC 장비를 새로 도입한다는 것은 현실적으로 불가능합니다. 중소기업들이 장비나 솔루션을 도입할 때 가장 크게 고심하는 것이 도입 후 활용의 불확실성이기 때문인데, 프로그램을 짜야한다는 문제를 비롯해 운용자를 새로 채용해야 한다는 점, 이 기술자가 이직이라도 한다면 고가 장비는 사장될 수밖에 없겠다는 불확실성들이죠.”

    

이 대표가 원통연마 가공현장을 보는 눈은 최근 스마트공장을 구축하는데 원칙처럼 내세우는 ‘국내 중소기업 현장을 고려하자’는 말과 동일하다. 이는 중소기업의 시급하고도 필요에 부응하는 기술과 장치를 고려하지 않고 그간 불필요하고 비싼 시스템을 도입하여 적용에 실패한 사례들이 속출했던데 따른 현장의 현실적 판단이다.

    

원통연마기 자동제어 시스템은 특허를 낸 새로운 기술이기도 하지만 더 주목할 점은 현장 적응력이다. 기능 외적으로 현장 작업자의 수준에 맞춰 조작의 용이성을 뛰어나게 구성했다. 근접센서나 전자클러치, 타이머 등을 채용한 것에서 볼 수 있듯이 자동화 디바이스를 필요 공정에 최적화하여 조합하고, 높은 적응력을 발휘할 수 있게 시스템화한 것이다.

    

정밀도의 문제, 열변형 제품의 대응 모두 해결한 시스템

    

그라인딩 휴먼 터치는 범용(수동) 연마기를 위한 제어장치다. 원통연마가공이 필요한 제품은 절삭공구나 샤프트류, 기어류 같이 선삭가공을 마친 가공물들이다. 갈수록 고정밀도를 요구하는 제품들인데, 수동연마기로는 직진도나 정밀도를 맞추기 어렵다. 직진도, 정밀도는 0.01~0.02mm, 표면거칠기는 S3.2, S0.8이 요구되는 수준이어서 수작업으로 이를 맞추기는 한계가 있으며 정밀한 데이터를 입력하고 이를 자동으로 제어해야만 한다.

    

한편으로 범용 연마기는 CNC 연마기가 갖지 못한 기능을 수행하기도 한다. 예를 들어 열처리(침탄, 고주파)하여 변형이 발생한 제품은 작업자가 일대일로 수정 클램핑하거나 핸들링 작업을 해야 한다. 장축의 제품도 휨의 문제 때문에 수작업이 정밀연삭을 가능하게 한다.

    

“원통연마 작업에서 범용장비는 정밀도와 표면품질의 문제에 분명 한계를 갖지만, 국내 현장의 90퍼센트가 범용 연마기를 사용하는 현실이고, 열처리 후 열변형을 일으킨 제품에는 상당한 유용성을 보이는 것도 사실입니다. 때문에 전후진 데이터를 설정하거나 원하는 왕복 횟수를 설정하여 NC제어할 수 있으면 범용장비가 갖는 한계를 해결할 수 있습니다. 이 시스템은 여기에 초점을 맞춰 개발했고, 기존 사용하던 범용 연마기에도 장착할 수 있는 혁신적인 시스템입니다.”

    

이 대표는 원통연마기 자동제어 시스템을 개발하여 범용 원통연마기가 보였던 단점은 극복하고 장점을 유지했다고 덧붙였다. 이 대표는 또 국내 원통연마기 사용 환경이 CNC 장비로 대체가 불가능한 현실일 뿐 아니라 필요에 따라서는 범용장비가 큰 몫을 하는데 따른 효과적인 개발이라는 평가도 있었다고 말했다.

    

“연구개발 과제 심사에서는 단독 신청 과제인데도 개발에 따른 상용화의 가능성이 높다고 본 것 같고, 특히 현장에 적용하면 적응력과 실효성을 발휘할 것이라는 평가를 받았죠. 때문에 과제 수행 후에는 소공인 제품판매 촉진 지원사업에 선정되어 상용화 자금도 지원을 받았습니다.”

    

주요 기능과 생산성 비교 

    

원통연마기 자동제어 시스템의 주요 기술은 타이머가 내장된 자동 센서 장치의 개발이라고 요약할 수 있고, 핵심 기능은 설정된 시간에 자동으로 작업을 완료하는 것이라 할 수 있다. 자동으로 작업을 완료하는 기능으로 후렌치 타입에는 타이머를 설정하여 완전 자동으로 복귀할 수 있는 시스템을, 트래버스 타입에는 원하는 왕복 횟수를 설정하여 원점으로 자동 복귀하는 근접센서를 이용한 NC 기술을 적용했다.

    

시스템의 운전은 터치패널을 사용하여 NC작업을 가능하게 했다. 요즘 모바일 기기 조작방식과 같아 친화력 있는 기술구성이면서 사용의 편의성을 높였다. 치수보정 오프셋은 2~5초 안에 이루어지고, 전진 속도나 절입량 등도 2~3초에 세팅된다. 가공물의 세팅에서 작업을 시작하기까지 2~3분 안에 준비할 수 있다. 시스템은 무엇보다 사용이 쉽다는 특징을 갖고 있다. 미숙련자도 2~3시간의 교육을 받으면 작업이 가능하며 한 사람이 3~10대의 연마기를 운용할 수도 있다. 이 대표는 작업자가 기계와 함께 가공하는 수동식을 자동화함으로써 얻는 장점은 생각보다 많다고 말했다.

    

“우선 생산성과 정밀도 향상은 새롭게 개발된 설비가 기존의 기술에 비해 우수해야 할 것이 기본이고 기능도 더 나아야죠. 이 외에도 연마작업은 절삭과 달리 숫돌에 제품을 가는 방식이라 분진이 발생하는데, 이 개발 시스템은 자동 운전을 하기 때문에 작업자가 연마기 옆을 지킬 필요가 없습니다. 작업자에 가하는 위해 요소는 줄고 작업장 환경은 개선됩니다.”

    

이 대표는 최근에 이 시스템의 생산성을 검증하기 위해 기존 범용장비와 비교한 자료를 만들었다. 이 비교 테스트 자료에 따르면 후렌치 타입은 300%를 상회하는 생산성 증가율을 보였고, 트래버스 타입은 최고 1,000%의 생산성 증가율을 나타냈다.

    

시스템의 가격은 기존 범용 연마기에 부착할 경우 1천 8백 만원인데, 내경 자동시스템을 옵션으로 추가하면 2백만원이 더 든다. 모두 2천만원이면 CNC 연마기를 구입하는 비용의 절반이다.

공구전시회에서 상담 쇄도

    

원통연마기 자동제어 시스템은 지난 10월 서울국제공구전에 출품하여 호평을 받았다. 이 대표는 절삭공구가 원통연마방식으로 연삭해야 하는데다 열처리되기 때문에 자동화 시스템으로 품질과 생산성을 보장하고, 때로는 열변형 재료의 수동작업도 가능하다는 두 가지 장점을 주목했을 것이라고 분석했다.

    

“제품의 상용화 이후 절삭공구 업체들의 상담과 구매의사가 현재까지 이어지고 있습니다. 공구전시회에서도 상담 요청이 끊이지 않았는데, 수동연마기에 제어 시스템 하나를 부착하여 자동화 할 수 있는 기술개발은 국내에서 초유의 일이기 때문일 겁니다. 전용기 방식이 아닌 사용하는 장비에 바로 취부할 수 있는 시스템이어서 도입 후 활용의 불확실성은 이미 시운전에서 해소됩니다.”

    

이 대표는 소공인들이 집적한 문래동에 사업장을 갖고 있다. 5대 미만의 수동설비로 연마가공을 하는 소규모 업체들을 위한 필요기술을 개발했다는데 보람을 느끼지만, 실제 구매가 이루어질 수 있는 지원도 필요하다고 강조한다.

    

“기계가공이나 뿌리기업들 현장의 인력 수급의 어려움, 생산성과 품질을 높이고 재해 요인과 환경을 개선하는 등의 필요성 때문에 자동화 시스템 지원사업이 정부 차원에서 이루어지고 있는데, 연마현장도 이런 지원사업이 미쳤으면 좋겠습니다.”

    

이 대표는 자신이 소공인으로서 이 같은 지원사업은 양방향으로 발전의 길을 터 줄 것으로 믿고 있다. R&D를 수행할 기술력이 있고 개발할 수 있는 소공인이 강소기업으로 발전하는 길, 그리고 이 기술의 수혜를 입는 소규모 기업들이 안정적으로 일을 해나가며 발전하는 길이다.

    

“2015년 독일의 강소기업을 견학했는데, 소규모 기업도 기술력만 있으면 얼마든지 강한 기업이 될 수 있다는 것을 봤습니다. 국내에도 기술력이 탄탄한 소기업이 많은데, 개발에 투자할 비용 마련의 어려움이나 판로의 문제 때문에 기술개발을 포기하기도 합니다. 적절한 정책과 지원이 있으면 독일처럼 다수의 강소기업이 출현할 것으로 확신합니다.”