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[첨단뿌리기술 특집 ➁] 제조인들의 고민 해결하는 첨단 뿌리기술

앞서 살펴본 것처럼 뿌리산업은 자동차나 IT산업 등 여느 성장동력산업과 마찬가지로 R&D의 역할이 중요하다. 이에 산업통상자원부는 매년 첨단 뿌리기술을 선정하고 기술 개발을 지원하고 있다. 또 지난 7월에는 한국기계산업진흥회와 한국생산기술연구원이 두 축을 이뤄 금형 분야의 첨단화를 지원하는 한국금형센터의 문을 열었다. 이러한 지원을 자양분으로 지금도 다양한 뿌리기업과 연구기관에서 뿌리산업 종사자들이 갖는 애로사항을 해결하기 위한 첨단 뿌리기술을 개발해 나가고 있다.

 

체계적인 관리를 위한 첨단 뿌리기술 선정

산업통상자원부는 뿌리산업의 첨단화를 위해 첨단 뿌리기술을 매년 50~100개 선정하고 있다. 지난해 에는 66개 기술을 첨단 뿌리기술로 선정했다. 첨단 뿌리기술은 250개 후보 기술 가운데 전문가 위원회의 논의를 거쳐 선정한다. 전문가 위원회는 자동차, 조선, 기계 등 수요기업의 기술 관련 전문가와 대학교 교수, 국책연구소 연구원으로 구성된다. 기준은 기술의 혁신성과 시장성이다. 특히 3~5년 이내에 개발 및상용화 가능성이 높은 뿌리기술을 주로 선정한다.

주요 첨단 뿌리기술 가운데 현재 국내 기업이 보유 중인 기술(일부)
주요 첨단 뿌리기술 가운데 현재 국내 기업이 보유 중인 기술(일부)

지난해 선정된 첨단 뿌리기술을 살펴보면 금형 분야 기술이 13개로 가장 많으며 용접(12개), 주조와 소성가공(각 11개), 열처리(10개), 표면처리(9개)가 그 뒤를 잇는다. 개발 단계별로는 기초 연구를 수행 중인 기술이 3개, 개발 중인 기술이 31개, 사업화 가능한 기술이 16개, 고도화가 필요한 기술이 16개다.
이후 산업부는 선정된 뿌리기술을 어떤 기업에서 보유하고 있는지 조사했다. 그 결과 66개 기술 중 국내 기업이 보유 중인 기술은 19개에 불과했다. 첨단 뿌리기술을 보유 중인 23개 기업은 중견기업인 1개사를 제외하고는 모두 중소기업이었다. 산업부는 올해도 첨단 뿌리기술을 선정할 예정이라고 한다.

 

첨단 금형 기술 육성을 위한 한국금형센터

비록 우리 회사가 가진 기술이 첨단 뿌리기술에 속하지 않더라도 연구 및 개발을 게을리 할수는 없다. 문제는 장비를 갖추기 위해 필요한 초기 비용이 만만치 않다는 점. 이에 한국기계 산업진흥회와 한국생산기술연구원은 경기도 부천 오정일반산업단지 내에 금형 기업의 첨단 기술 개발을 지원하기 위해 한국금형센터를 개소했다. 한국금형센터는 금형의 시험 생산(tryout)과 금형 관련 첨단 기술 개발을 지원하며, 설계 및 가공 전문인력 교육훈련을 통해 뿌리기업의 고질적인 고민거리인 인력난 해소에 도움을 준다.

한국기계산업진흥회 박영탁 상근부회장은 "한국금형센터가 지원하는 원스톱 서비스는 금형업계의 경쟁력 제고에 기여할 것으로 기대된다. 많은 금형 기업들이 센터를 활용해 기술 개발과 원가 절감, 납기 단축 등을 이루길 바란다"고 말했다.
한국기계산업진흥회 박영탁 상근부회장은 “한국금형센터가 지원하는 원스톱 서비스는 금형업계의 경쟁력 제고에 기여할 것으로 기대된다. 많은 금형 기업들이 센터를 활용해 기술 개발과 원가 절감, 납기 단축 등을 이루길 바란다”고 말했다.

한국금형센터는 5축 레이저 패턴 가공기, 사출성형기를 비롯해 3차원 측정기, 설계 및 해석을 위한 소프트웨어까지 다양한 장비를 갖추고 있다. 수도권 소재 기업은 장비 사용료를 할인받을 수 있으며, 장비를 사용하고자 한다면 한국금형센터 홈페이지를 통해 예약을 하면 된다.

 

일본의 첨단 사출성형 기술

지난 6월 광주에서 개최된 제2회 국제뿌리산업포럼에서는 최신 뿌리기술에 대한 다양한 세미나가 이뤄졌다. 그 중에서도 아키모토기술사무소 아키모토 히데오(秋元 英郎) 소장의 ‘일본 최신 플라스틱 사출 발포 성형 기술’을주제로 한 세미나는 뿌리산업 종사자들의 많은 관심을 모았다.
사출성형은 녹인 플라스틱을 금형 속에 사출 시켜 원하는 형상을 만드는 방법으로, 대량의 제품을 저렴하게 생산할 수 있는 것이 특징이다. 일반적으로 사출성형은 플라스틱 수지를 금형 캐비티 안에 사출한 다음, 냉각되면서 딱딱해진 제품을 꺼내는 순으로 이뤄진다. 발포 성형은 플라스틱 수지를 채워 넣은 다음 기포를 발생시키는 공정이 더해진다. 발생된 기포는 부풀어 오르면서 폴리머를 밀어낸다. 따라서 압력을 작게 주더라도 성형이 가능하며, 사출성형 유닛의 힘이 세지 않아도 된다는 장점이 있다. 발포성형은 자동차의 엔진룸 또는 에어컨 부품, 엔진 커버 등 다양한 곳에 활용된다.

제2회 국제뿌리산업포럼에서는 아키모토 기술사무소의 아키모토 히데오 소장이 '일본 최신 플라스틱 사출 발포 성형 기술'에 대해 강연해 뿌리산업 종사자들의 관심을 모았다.
제2회 국제뿌리산업포럼에서는 아키모토 기술사무소의 아키모토 히데오 소장이 ‘일본 최신 플라스틱 사출 발포 성형 기술’에 대해 강연해 뿌리산업 종사자들의 관심을 모았다.

이날 아키모토 소장은 발포성형의 단점을 보완한 미세발포성형에 대해 이야기했다. 미세발포(micro cellular)란 기존 발포성형에 비해 기포의 양이 훨씬 많고 크기가 작은 것을 가리킨다. 이때 양은 1cm3당 1억 개 이상이며, 크기는 평균 100µm 이하다. 사실 미세발포성형은 단순히 사출에 필요한 압력을 줄이기 위해 개발된 것은 아니다. 미세발포성형은 기존 사출성형에 비해 낭비되는 플라스틱 양을 줄일 수있다. 플라스틱의 원료가 석유라는 점을 고려하면 미세발포성형의 보편화는 석유 에너지 절감에도 도움을 줄 수 있을 것이다.
미세발포를 발생시키기 위해서는 초임계유체가 필요하다. 초임계유체는 간단히 말해 기체와 액체의 중간 상태다. 기체는 분자와 분자 간 거리가 멀면서 분자의 운동이 빠르고, 액체는 분자 간 거리가 가까 우면서 분자의 움직임이 느리다. 초임계유체는 분자간 거리가 가까운 동시에 분자의 움직임은 빠른 성질을 갖고 있다. 아키모토 소장은 “더운 여름 날 탄산 가스가 든 펌프 내부는 초임계유체 상태가 된다”고 말했다.
미세발포는 얇은 리브에도 원활히 사출할 수 있어 제품의 두께를 줄일 수 있으며, 제품의 경량화에도 도움을 준다. 또 성형 사이클을 단축하고 제품의 정밀 도에도 긍정적인 영향을 주기 때문에 최근 많은 연구진들의 주목을 받고 있다. 일본 기업 가운데에서는 도요보(東洋紡), 유니티카 등에서 연구하고 있다.

 

환경친화적인 표면처리를 위해

앞서 이야기한 미세발포성형은 플라스틱 사용량을 줄여 석유 절약에 일조한다. 이처럼 최근의 첨단 뿌리기술은 생산성과 비용 절감 외에도 환경을 고려 하는 양상을 보인다. 뿌리산업 중에서도 표면처리는 공정 폐수와 유해 물질 등으로 인해 ‘환경오염’으로부터 자유로울 수 없는 분야다. 그렇다면 표면처 리, 그 중에서도 코팅 부문의 글로벌 기업인 올리콘 발저스에서는 어떠한 방법으로 환경 문제를 극복하고 있을까. 오래 전부터 표면처리 분야에서는 크롬(Cr)을 활용한 도금이 보편적이었다. 하지만 환경에 대한 관심이 높아지면서 6가지 대표 유해물질(납, 수은, 카드 뮴, 6가 크롬, PBB, PBDE) 중 하나인 6가 크롬에 대한 규제가 강해졌다. 이에 따라 올리콘발저스는 유럽화학물질관리제도(REACH)를 준수하고, 시대적인 흐름에 발맞추기 위해 크롬 도금을 대체할 수 있는 다양한 친환경 코팅 솔루션을 개발하고 있다.
환경친화적인 코팅 솔루션으로는 우선 PPD(Pulse Plasma Diffusion)를 들 수 있다. PPD는 플라스마를 침투 및 확산시켜 대형 금형 표면에 고경도의 금속 화합물을 형성해 금형의 성능을 높이는 기술이다. 두 번째로는 ePD(embe dded PVD for Design parts) 기술이 있다. ePD는 6가 크롬과 같은 유해 물질이나 기타 중금속을 사용하지 않더라도 플라스틱 부품에 크롬 느낌을 입힐 수 있어 6가 크롬을 대체할 수 있을 것으로 보인다.
또 올리콘발저스는 표면처리 분야를 선도하는 글로벌 기업으로서 친환경적인 코팅 기술을 개발하는 한편, 환경경영시스템(ISO 14001) 인증을 통해 환경을 보호하는 활동 역시 꾸준히 이행하고 있다.
환경 이외에도 PVD 코팅 분야는 최근 ‘난삭재 가공’이라는 과제에 맞닥뜨렸다. 최근 고속정 밀가공이나 난삭재 가공에 활용되는 가공 공구들은 사용자가 원하는 만큼 수명이나 가공 품질을 내지 못하고 있다. PVD 코팅은 이러한 가공 공구들을 보완하는 방향으로 발전하고 있다.

BALINIT ALCRONA PRO 코팅을 적용한 제품
BALINIT ALCRONA PRO 코팅을 적용한 제품

올리콘발저스의 BALINIT ALCRONA PRO는 건식 가공에 적합한 코팅 기술이다. 하지만 최근 올리콘발저스는 고속정밀가공에 대한 수요를 만족하기 위해 고속 건식 가공에 적합한 BALINIT ALTENSA 코팅을 새롭게 선보였다.

 

[첨단뿌리기술 특집]

➀ 왜 뿌리기술인가
➁ 제조인들의 고민 해결하는 첨단 뿌리기술
➂ 융합으로 이루는 첨단화
➃ 튼튼한 뿌리를 위해 필요한 것들

About 송해영 기자

제조업이 꼭 어려울 필요 있나요? 쉽지만 깊은 기사를 쓰기 위해 노력하고 있습니다:)