한국기계연구원이 한계를 극복하는 기계기술 개발로 국내 제조기반 강화에 앞장선다. 

제4차 산업혁명 시대가 다가오면서 국내 제조기업들은 스마트 팩토리로 대변되는 첨단 생산체제로 전환하기 위해 다양한 노력을 기울이고 있다. 
기계연은 특히 국내 중소기업 생산현장의 제조기반 강화를 위한 다양한 연구를 통해 제4차 산업혁명 시대로의 성공적인 안착을 견인할 계획이다. 

◆이동형 가공시스템 개발 

기계연 첨단생산장비연구본부는 기존 생산시스템의 한계를 뛰어넘는 신개념 가공장비 기술로 대형 공작물 위에서 움직이며 가공할 수 있는 모바일 가공기술을 개발한다. 

현재 조선, 항공, 플랜트 부품과 같은 큰 규모의 복합제품을 가공하기 위해선 가공물보다 2배 이상 큰 공간을 차지하는 초대형 가공시스템을 이용해야 한다.  연구팀은 미래의 초대형 가공시스템 시장을 바꿀 자유로운 이동과 가공이 가능한 ‘모바일 플랫폼 기반 가공시스템’ 세계 최초 개발에 착수한다. 

이를 위해 공작물의 곡면이나 평면에 대응해 이동하고 절삭 가공이 가능한 고정력을 제공하는 기계 기술과 이동형 가공기에 적합한 가공 모듈을 개발하며 모바일 가공시스템의 위치와 자세 제어를 통해 정밀도를 높이는 모바일 제어 기술을 개발한다.  공작물 위를 자유롭게 이동하며 가공하는 시스템이 개발되면 항공기나 선박, 플랜트 등의 제조, 유지보수, 해체 시 큰 공간을 차지하는 공작기계 없이도 작업이 가능해져 생산성과 안전성을 높이고 새로운 서비스와 시장을 확대할 것으로 기대된다. 

초대형 가공시스템 시장 규모는 2025년 약 20억 달러, 항공기 제조 분야의 모바일 시스템 시장은 2022년 약 45억 달러에 이를 것으로 전망되고 있다. 

◆유연 소자용 나노·마이크로 롤 기반 제조 기술 

기계연 나노융합기계연구본부는 미래 유연소자 신산업 육성을 위한 유연소자 제조 공정 혁신에 나선다. 

차세대 유연 디바이스에 대한 수요는 다양한 분야에서 크게 증가하고 있지만 이를 구현할 제조 공정 기술 개발은 수요를 따라가지 못하고 있다.  유연 OLED 시장은 2025년 158억 달러까지 성장할 것으로 예상하고 있지만 현재 기술로는 생산 비용이 너무 많이 들고 수율이 낮아 시장 확대에 어려움을 겪고 있다. 

연구팀은 기계연의 독보적인 롤 기반 연속 생산 기술을 이용해 신축성 있는 직물형 배터리, 마이크로 LED 디스플레이와 유연 OLED 디스플레이 등 다양한 유연 소자용 나노·마이크로 롤 기반 제조기술 개발에 주력할 방침이다. 

◆스마트 설계 기술 개발 

기계연은 핵심기계설비 설계 시뮬레이터 개발 및 가상설계 플랫폼을 개발해 국내 기계 분야 중소기업의 고부가가치 창출을 돕고 제조기반 강화를 이끈다.  기계산업에 필요한 핵심 모듈과 부품 제조공정을 만들기 위해선 지금까지 설계에 따라 제작을 마쳐야 실제 성능을 평가할 수 있다. 
스마트 설계 기술을 적용하면 설계 단계부터 실제 성능을 예측할 수 있다. 

검증을 마친 뒤 제작을 할 수 있게 되면 제작 기간도 단축하고 비용도 절감시킬 수 있다.  연구팀은 이를 국내 기업에 시범 적용하고, 피드백을 거쳐 정확도를 90% 이상까지 끌어올릴 계획이다. 

전문 설계 인력이 부족한 국내 제조업 분야 중견·중소기업의 경쟁력을 높이는 데 기여할 것으로 기대된다. 

자료 제공=한국기계연구원 

정리=강정의 기자 justice@ggilbo.com