한국기계연구원 첨단생산장비연구본부 송준엽 박사팀은 금형(거푸집) 내부에 센서(BIS)를 달아 온도와 압력 등 데이터를 직접 측정·분석하는 똑똑한 사출성형 시스템을 개발했다고 9일 밝혔다. 스마트폰용 초정밀 렌즈처럼 마이크로미터(㎛, 100만분의 1m) 수준의 정밀한 품질을 요구하면서 모델변경이 빠른 사출제품의 생산성을 높이고 비용도 절감할 수 있을 것으로 보인다.

사출성형은 플라스틱을 녹여 각종 재료를 원하는 모양의 금형에 쏟아 부은 뒤 굳혀 제품을 대량생산하는 방법으로 자동차 부품에서 스마트폰 초소형 렌즈까지 다양한 분야에서 쓰인다. 기존엔 금형 내부 조건을 알기 어려워 경험이나 추정치에 의존해 제품을 생산했기 때문에 불량률이 높은 문제가 있었다.

연구팀은 스마트폰용 렌즈 12개를 동시에 생산하는 방사형 금형 속에 내장센서를 달아 사출·조립산업과 ICT(정보통신기술)가 융합된 스마트 공장시스템을 구현했다. 이 시스템은 금형과 사출성형기의 상태를 실시간 모니터링해 공정 상태를 진단하고 형상 오차를 예측할 수 있어 불량률을 제어할 수 있다. 또 시스템의 이상 유무를 직접 진단할 수 있고 생산자가 공정 과정을 스마트폰 등으로 원격 모니터링할 수도 있다.

이 시스템을 이용하면 스마트폰용 렌즈 생산 수율을 기존 60∼70%에서 90% 수준으로 향상시킬 수 있다. 스마트폰용 렌즈 생산에 필요한 플라스틱 수지에서 렌즈 자체가 차지하는 소재량이 10% 정도인 점을 감안하면 생산 수율의 향상으로 원재료를 3배 이상 절감하는 효과를 볼 수 있다고 연구팀은 설명했다.

전 세계 8메가픽셀(Mega Pixel) 이상의 고해상도 카메라 모듈 생산량은 3억 8000만 대 수준인데 이 기술을 활용하면 소재 절감 1233억 원, 금형 제작비용 절감 199억 원 등 연간 1432억 원의 비용을 줄일 수 있을 것으로 기대된다.
이 사출성형 시스템은 중소기업인 ㈜엔투에이, ㈜신명정보통신에 기술 이전돼 스마트폰용 렌즈 모듈 생산에 사용되고 있다.

유주경 기자 willowind@ggilbo.com