공작기계 구동계 기술, 해외 의존 벗어나 국산화 성공

한국전기연구원(KERI)이 기계 제조의 핵심인 공작기계(Mother machine)에서 필수적인 ‘CNC 시스템용 구동계’ 기술을 국산화하는 데 성공했다.

CNC(Computer Numerical Control) 시스템은 컴퓨터로 수치 정보를 처리해 공작기계의 위치, 속도, 회전 등을 자동으로 제어하는 전자 모듈로, 컴퓨터로 치면 CPU와 같은 역할을 수행한다.

국내 기계 산업이 직면한 문제 중 하나는 핵심 부품의 해외 의존도가 높다는 점이다. 특히 CNC 시스템의 경우, 95% 이상이 일본과 독일에서 수입되고 있어 국내 기술 수준이 상대적으로 뒤처져 있다. 4차 산업혁명 시대가 도래하면서 초정밀 기계 가공의 필요성이 커짐에 따라 CNC 시스템의 국산화는 국가 경쟁력의 중요한 요소로 주목받고 있다.

이를 해결하기 위해 산업부 주도로 한국전기연구원, 한국기계연구원, 한국생산기술연구원 등 여러 연구기관과 연세대, 단국대 등 10개 대학, CNC 기술 공급업체 8곳이 참여하는 855억 원 규모의 ‘제조장비시스템 스마트 제어기 기술개발사업’이 2020년부터 추진돼 최근 성과를 내고 있다.

이 가운데 한국전기연구원이 맡은 구동계 기술은 CNC 시스템의 핵심인 만큼 기술적 난이도가 매우 높다. 구동계는 공작기계에서 팔다리 역할을 하며, 어떤 소재를 가공하거나 하중이 걸려도 일정한 속도와 위치를 유지해야 한다. 또한, 수십 마이크로미터 수준의 정밀도가 요구되며, 이 오차는 레이저나 3D 스캔 장비로 측정해야 한다.

10여 년간 전기기계 시스템의 정밀제어 연구를 진행해 온 KERI는 이러한 까다로운 요구 조건을 충족시키며 구동계 국산화에 성공했다. 공작기계 제조사인 현대위아와 디엔솔루션즈의 실증 과정에서도 좋은 평가를 받아 상용화 가능성이 높아지고 있다. 현재 기존 수입 제품과 비교해도 손색없는 초정밀 가공 품질과 신뢰성을 자랑하며 업계의 주목을 받고 있다.


KERI 김홍주 정밀제어연구센터장은 “기존 제조업뿐만 아니라 미래 모빌리티와 로봇 등 국가 전략산업은 정밀 기계를 기반으로 발전한다”며 “공작기계 구동계는 생산성, 정밀도, 품질을 결정하는 핵심 부품이다. 국산화를 통해 외산 의존을 줄이고, 연간 3천억 원 이상의 수입 대체 효과를 기대할 수 있을 것”이라고 말했다.

연구팀은 앞으로도 지속적인 연구와 다양한 기업 실증을 통해 구동계 정밀도를 나노미터급으로 끌어올릴 계획이다. 아울러, 인공지능(AI)과 자동화 기술을 접목한 스마트 구동계 기술을 선보여 산업용 로봇의 실증화도 목표로 하고 있다.