'똑똑한 사출성형' 개발...스마트폰 렌즈수율 20% 개선

기계연, 연간 1천432억 절감 효과

국내 연구팀이 ICT 기술을 이용해 지능형 사출성형 시스템을 개발했다. 스마트폰 렌즈 생산 수율을 높여 비용절감 효과를 가져올 전망이다.

미래창조과학부 산하 한국기계연구원 첨단생산장비연구본부 송준엽 박사팀은 금형 내부에 빌트인 센서(BIS)를 달아 온도, 압력 등의 데이터를 직접 측정, 분석하는 똑똑한 사출성형 시스템을 개발했다고 9일 밝혔다. 스마트폰용 초정밀 렌즈처럼 마이크로 수준의 매우 정밀한 품질을 요구하면서, 모델변경이 빠른 사출 제품에 적용돼 생산성 향상 및 비용절감이 가능해 질 전망이다.

송 박사팀이 개발한 사출성형 시스템 기술은 중소기업인 엔투에이, 신명정보통신에 이전돼 스마트폰용 렌즈 모듈 생산에 사용되고 있다.

스마트폰 렌즈 생산용 금형

렌즈 12개를 동시에 생산하는 방사형 금형 속에 설치된 빌트인 센서는 금형과 사출 성형기의 상태를 모니터링, 분석해 공정 상태를 진단하고 형상 오차를 예측한다. 또한 시스템의 이상 유무를 직접 진단할 수 있고 생산자가 공정 과정을 스마트폰 등으로 원격 모니터링 할 수 있는 스마트 공장시스템으로 구현됐다.

이전에는 금형 내부 조건을 알기 어려워 경험이나 추정치에 의존하기 때문에 불량률이 높아 생산수율이 낮았다.

그러나 이번 신기술 개발로 스마트폰용 렌즈 생산 수율을 기존의 60%~70%에서 90% 수준으로 약 20%p 이상 향상시킬 수 있다.

스마트폰용 렌즈를 생산할 때 전체 사출물 중 렌즈가 차지하는 소재량이 10% 정도라는 점을 감안하면 원재료 절감효과는 200% 수준이다.

전 세계 8메가픽셀(Mega Pixel) 이상의 고해상도 카메라 모듈 생산량은 올해 기준 3.8억대. 현재 생산량 기준으로 이 기술을 활용한다면 소재 절감 1천233억원, 금형교체로 인한 손실 및 금형제작비 절감 199억원 등 연간 1천432억원 규모의 비용절감 효과를 기대할 수 있다.

기계연에서 엔투에이에 기술을 이전해 스마트폰용 렌즈 제품을 양산하고 있는 빌트인센서(BIS) 기반 사출성형 시스템

송 박사는 “뿌리산업 중의 하나인 사출 조립 산업은 다른 산업과 비교해 영세한 편이며 작업자의 경험에 의존하는 측면이 강했다”며 “이번에 개발된 기술은 기계(사출금형)기술에 정보통신기술과 재료기술, 메카트로닉스 기술을 융합시킨 ‘생각하고, 진화하는 생산기술’, 즉 스마트 공장기술”이라고 밝혔다.

김풍전 엔투에이 대표는 “기계연과의 협력으로 우수한 기술력을 확보했으며, 시뮬레이션에 의해서 추정할 수밖에 없었던 금형 내부의 상태를 파악하고, 노하우 등을 데이터 화 할 수 있어 획기적인 비용절감과 금형제작 일정 단축 등 경쟁력을 확보할 수 있었다”고 말했다.

한편 이 기술은 연구사업 진행 중에 초정밀 금형 및 ICT 솔루션(센서노드, 프로세서 등) 상품화로 단기간에 34억원의 매출(정부출연금 대비 67%)을 창출했고, 타 산업에도 적용이 용이할 것으로 전망되는 등 창조경제 우수 사례로 꼽히고 있다.