AI로 회전체 0.1㎛ 미세 불균형 잡는다… 정밀 제조장비 국산화 성공

회전체의 무게중심이 0.1㎛(마이크로미터)만 어긋나도 이를 감지해 자동으로 교정하는 최고 성능급 ‘밸런싱 머신’이 국내 기술로 개발됐다. 그동안 일본 등 해외 선진국이 독점해 온 전략 물자를 국산화한 것으로, 국내 정밀 제조 산업의 기술 자립도를 높이는 전환점이 될 전망이다.

한국기계연구원(이하 기계연) 가상공학플랫폼연구본부 AX융합연구센터 김병옥 책임연구원팀은 ㈜피앤에스와 공동 연구를 통해 ‘고정밀 자동화 밸런싱 머신’을 개발하고 첫 상용화에 성공했다고 밝혔다.

AI와 고감도 센서 결합… 0.1㎛ 한계 돌파
새로 개발된 장비는 회전체의 질량 불균형을 정밀하게 측정하고 교정하는 기기다. 연구팀은 진동 센서 기반의 고감도 측정 기술에 인공지능(AI)을 접목해 기존 기술의 한계를 넘었다. AI 기반 데이터 정제 알고리즘이 측정 과정에서 발생하는 각종 노이즈와 비정상 신호를 자동으로 제거해, mg(밀리그램) 단위의 미세한 불균형까지 정확히 잡아낸다.

이를 통해 구현한 잔류 불균형 검출 성능은 0.1㎛급에 달한다. 회전체의 중심축이 머리카락 굵기의 1,000분의 1 수준만 흔들려도 이를 감지할 수 있는 세계 최고 수준의 정밀도다.


일본 독점 깬 기술 자립… EV 부품사에 첫 공급
연구 성과는 단순한 기술 개발을 넘어 공급망 안정화 측면에서 의미가 크다. 고정밀 밸런싱 머신은 일본이 전략 물자로 분류할 만큼 자동차, 에너지, 항공, 국방 등 핵심 제조 산업에 필수적인 장비지만, 그동안 국내 기업들은 전량 수입에 의존해야 했다.

연구팀은 2020년부터 산업통상자원부의 지원을 받아 국산화에 매진해 왔다. 그 결실로 개발된 장비는 지난 2025년 7월, 친환경 자동차 부품을 생산하는 A사와 납품 계약을 체결하며 상용화의 문을 열었다. 외산 장비를 대체함으로써 국내 기업들은 공급망 불확실성을 해소하고 제조 경쟁력을 강화할 수 있게 됐다.

스스로 진단하고 교정하는 ‘지능형 장비’
연구팀은 산업 현장에서 요구하는 내구성과 편의성도 확보했다. 장비에는 ‘폐루프(Closed-loop) 교정 알고리즘’이 적용되어 회전체의 형상이나 재질, 회전 속도가 변하더라도 최적의 교정 조건을 스스로 산출한다. 또한 센서 이상이나 구동 불안정 상태를 실시간으로 감지하는 지능형 진단 로직을 탑재해 신뢰성을 높였다.

김병옥 기계연 책임연구원은 “전략 물자로 지정될 만큼 중요한 밸런싱 머신을 우리 기술로 자립화하고 실제 양산 라인에 적용했다는 데 의의가 있다”며 “앞으로도 기술을 고도화해 정밀 제조 공정의 품질과 신뢰성을 책임지는 핵심 장비로 자리 잡도록 하겠다”고 밝혔다.