유공압 트렌드로 보는 스마트 팩토리

[Industry News 이건오 기자] 유공압은 장비를 움직이는 핵심 부품 기술이자 공장을 돌게 하는 동력, 산업을 움직이는 근육이다. 산업 자동화에서 빼놓을 수 없는 핵심 기술이다. 커피자판기부터 우주왕복선까지 그 사용 범위는 헤아리기 어려울 정도로 많다. 특히, 자동화를 갖춘 공장의 생산 라인과 사출·성형 공작기계 및 건설 기계 등에 필수적으로 적용되고 있다. 최근 전기 제어 등 전동 방식이 접목돼 보다 정밀한 제어 및 진단이 가능하게 되면서 트렌드 또한 전기와 통신을 통해 연결성을 갖춘 스마트 유공압 제품이 개발되고 있다.

동력을 전달하는 데는 기본적으로 전기, 기계, 유공압의 세 가지 방법이 있다. 대부분의 경우에는 이 세 가지 방법을 조합해 최적의 전체 시스템을 구성한다. 주동력 전달을 어느 것으로 선택한 것인지를 결정하기 위해서는 각 방법의 특성을 알아야 한다. 예를 들어, 유공압시스템은 기계시스템보다 동력을 더 멀리까지 경제적으로 전달할 수 있다. 하지만 전기시스템보다는 더 짧은 거리의 동력전달로 제한된다.

공압은 공기 압축 기계인 콤프레서로 공기를 압축시켜 동력을 얻는 방식으로 실린더의 직경이 크면 클수록 면적이 커지므로 큰 힘을 낼 수 있다. 공장 자동화 생산 라인 및 로봇, 물류 분야 등에 쓰인다. 장점은 설비가 간단하고, 경제적이고, 공기를 에너지원으로 사용하므로 깨끗한 편이다. 그러나 압력이 정확하지 못하고, 중간에 실린더를 정지 시킬 수 없어 위치 제어가 어렵다는 부분이 있다. 

유압은 펌프의 능력에 따라 작은 실린더를 갖고도 큰 힘을 낼 수 있다. 유압은 고압의 펌프로 밀어주는 방식이므로 위치 제어가 가능하다. 큰 힘을 내는 공작기계, 발전소, 선박 등에 주로 사용된다. 설비에 대한 투자비가 많이 들고, 기름을 사용하므로 오염물 처리에 대한 과제가 있다.

고성능 전기 모터 개발과 더불어 지금까지 유공압 시스템의 적용이 당연한 것으로 생각됐던 시스템들이 점진적으로 전동화 되고 있는 추세다. 유공압건설기계학회 양순용 회장은 “이제는 유공압 단독보다는 전기유공압 시스템의 형태로 많은 제품이 개발되고 있는 실정”이라며, “전기유압유니트도 전기 시스템과 유사한 모듈 개념으로 활용되고 있다”고 소개했다.

전기 제어의 접목을 통한 트렌드 변화에 대한 의견은 유공압 전문 기업도 다르지 않았다. 파카코리아 유압부문 김종필 부장은 “전기 제어를 접목하면 이전에 투박하게 제어했던 부분들을 보다 정밀하게 보완할 수 있는 요소가 있다”며, “이전에는 100m 달리기처럼 계속해서 전력 질주를 했다면 전기 제어를 접목해 전력 질주를 하지 않아도 되는 부분을 조절할 수 있게 됐고 여기에서 에너지 세이빙에 대한 이야기를 할 수 있게 된 것”이라고 설명했다. 

이에 파카코리아 공압부문 김찬기 부장은 “공압 분야 또한 일부 시스템에 전기 제어를 적용하는 사례가 많이 생겨나고 있다”며, “특성상 정밀 제어가 쉽지 않은데 전기 제어를 통해 그 부분을 보완할 수 있다”고 전했다. 이어 “투자비 등이 문제가 되는 것이지 공압의 대부분 시스템은 전기로 소화할 수 있어 유압보다 더 많은 부분이 전기 제어로 대체될 것으로 전망된다”고 덧붙였다.

스마트 팩토리는 공장 자동화를 기반으로 공장을 구성하는 기계, 설비 등의 연결을 통한 통합이 중요하다. 유공압은 공장 자동화를 위한 핵심 설비이자 기술이고, 스마트 팩토리를 움직이는 근육이라 비유할 수 있다.

유공압은 장비를 움직이는 핵심 부품 기술이자 공장을 돌게 하는 동력, 산업을 움직이는 근육이다. 산업 자동화에서 빼놓을 수 없는 핵심 기술이다. 자동화를 갖춘 공장의 생산 라인과 사출·성형 공작기계 및 건설 기계 등에 필수적으로 적용되고 있다. 최근 전기 제어 등 전동 방식이 접목돼 보다 정밀한 제어 및 진단이 가능하게 되면서 트렌드 또한 전기와 통신을 통해 연결성을 갖춘 스마트 유공압 제품이 개발되고 있다.

공기와 기름을 에너지원으로 사용하는 유공압 시스템은 배출되는 공기와 기름을 처리해야하는 숙제를 갖고 있다. 이는 전기 제어의 접목을 가속화하는 요인이기도 하다. 케이시시정공 박덕규 대표는 “여러 가지 전기·전자 기술이 복합적으로 도입돼 고정도화, 고품질화, 고효율화가 이뤄지고 있는 상황”이라며, “최근의 유공압 산업은 효율 향상과 소음, 진동 감소, 오일 오염 감소 등 친환경 등을 통한 그린 비전에 적극 동참하는 분위기”라고 전했다. 

이와 뜻을 같이하며 공압 시장의 전망을 밝게 바라본 TCP 메카트로닉스 정철호 이사는 “공압 기기는 말 그대로 공기의 압력으로 기기를 가동케 하는 장치로 자동화 기기의 핵심이라 할 수 있다”며, “주요 에너지원이 공기인 만큼 깨끗하고 구동 비용이 저렴하다는 장점이 있다”고 설명했다. 이어 “반도체 등 정밀한 공정을 요구하는 산업의 확대로 모션컨트롤 시장이 확대되고 있으나 그렇다고 공압 기기 시장이 줄어들지는 않을 것”으로 내다봤다.

다양한 공압 제품은 물론 공압과 전기 기술을 접목시킨 솔루션을 제공하고 있는 한국훼스토의 장필은 상무는 미래 지향적으로 설계된 션하우젠 공장을 소개했다. 그는 “훼스토의 표준 밸브 제품인 VUVG 생산 라인 설계시 세계 최초 압축공기 에너지 절감 제품인 지능형 ‘MSE6-E2M’ 유지 보수 유닛을 통합함으로써 대기 시간 동안 압축 공기를 자동으로 차단할 수 있게 했다”며, “누설 위치에 대해 자율적인 모니터링 및 감지가 가능하다”고 소개했다.

사물인터넷 및 장비와 공장 내 통신을 통한 트렌드 변화도 읽을 수 있었다. 업계에서는 지능적인 통신 방식을 산업 시스템 내의 기계가 타 기계와 함께 상황 변화에 맞춰 상호간에 자체 조절 기능을 갖추는 것으로 정의하고 있으나 유공압을 비롯한 기계 설비 등의 상호 통신, 진단, 명령 체계는 아직 초기 단계에 있다. CKD한국 임장준 이사는 “자동화 시대가 도래했고 산업이 발전함에 따라 통신과 센싱 부분에 중점을 두고 있다”며, “각종 통신규격에 맞는 방식을 통해 고객이 원하는 대로 컨트롤하고 모니터링할 수 있도록 제품 개발에 힘쓰고 있다”고 전했다. 

이와 관련해 파카코리아 김찬기 부장은 “현재는 에너지 세이빙이나 통신을 통해 장비의 움직임을 모니터링하고 데이터를 통해 PLC 등 상위단과 연계 등이 주목되고 있다”며, “유압 및 공압 등에 I0-Link가 접목된 관련 기술이 떠오르고 있는데 유공압 제품에 쌍방향 통신이 가능한 센서 장착 등을 통해 액추에이터에 접목돼 현황을 파악하고 정보에 따라 지시까지 내리는 단계가 올 것”이라고 전망했다.

유공압 분야만으로 스마트 팩토리를 논하기는 쉽지 않다. 유압, 공압, 스마트 팩토리를 별도로 생각하는 것 보다는 센서 및 IoT 기술을 통한 통합과 데이터를 활용해 모니터링, 진단, 예방정비 등으로 구현되는 것을 스마트 팩토리, 스마트 유공압이라 말할 수 있다. 모바일 기기를 이용해 현장의 기계를 관리할 수 있는 통합 관리 시스템을 선보인 동신유압은 사출성형기의 형개폐, 이젝터, 사출, 계량, 온도 등을 실시간 모니터링해 수집된 정보를 통계 처리 및 분석하고 제품에 반영한다. 

동신유압 김병구 대표는 “IoT 기반에서 각종 데이터 및 주변 조건 수집 기능과 불량 예보 기능을 갖춘 장비를 개발하고 기계 학습 기술 기반의 불량관리 의사결정 지원 시스템, 통합 모니터링 플랫폼을 개발할 계획”이라고 전했다.

산업 자동화 시장을 선도하고 있는 국가 및 기업에서는 생산 라인의 멈춤이 없는 고신뢰성 제품을 원하고 모션컨트롤 시스템과 연결된 통신 시스템을 갖춘 유공압 시스템에 대한 요구도 증가하고 있다. 유공압은 공장 자동화를 위한 핵심 설비이자 기술로 전기 제어 및 에너지 세이빙, 통신 시스템 접목 등을 통해 스마트 팩토리의 단단한 근육으로 성장하고 있다.

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