"車 전동화 영향이요? 공작기계도 따라가야죠"

모빌리티 산업이 점차 전동화되면 공작기계도 그에 맞게 대비해야죠. 전기차가 주류가 되더라도 배터리 관련 부품을 가공해야 하는 새로운 시장이 열릴 거예요. 공작기계는 수요층에 대한 이해도가 가장 중요한 경쟁력이 됩니다.

국내 1위·글로벌 3위 공작기계 업체 DN솔루션즈의 양지은 책임매니저(연구기획팀장)는 최근 경남 창원 공장에서 만난 기자들에게 이같이 말했다. 산업 지형이 끊임없이 변화하는 만큼 그에 따라 적합한 솔루션을 한발 앞서 제안할 수 있도록 꾸준한 연구·개발이 중요하다는 설명이다.

양지은 DN솔루션즈 책임매니저(연구기획팀장)가 회사의 발전 과정과 핵심 경쟁력을 소개하고 있다. (사진=지디넷코리아 신영빈 기자)

기계를 만드는 기계 '마더 머신'

공작기계는 기계를 만드는 기계라는 의미로 ‘마더 머신’으로도 부른다. 넓은 의미에서는 소재를 가공해 필요한 모양을 만드는 모든 기계를 통칭한다. 가공 방법에 따라 직접 금속을 깎아내는 절삭기계와 금속을 변형해 가공하는 변형기계로 분류된다. 절삭기계는 장비 형태에 따라 터닝센터와 머시닝센터, 드릴링머신 등으로 나뉜다.

공작기계는 일상생활 용품부터 최첨단 산업에 이르기까지 핵심이 되는 산업으로 꼽힌다. 기술적 파급 효과와 산업 구조의 고도화, 제조업 경쟁력 강화에 영향을 미친다. 기계를 만드는 기계이므로 그 공작기계의 정밀도가 이후에 만들어지는 기계의 성능을 좌우한다. 전 산업에 걸쳐 보다 정밀하고 정교한 제품에 대한 필요성이 높아지면서 공작기계 기술의 중요성도 더욱 주목받는다.

세계 산업을 선도하는 국가는 일찍부터 공작기계 산업 육성에 힘써왔다. 국가의 산업 경쟁력은 그 국가의 공작기계 산업의 경쟁력과 발을 맞추며 발전했다. 세계 공작기계 시장은 기술경쟁력을 우위로 일본과 독일, 스위스 등 선진국이 주도하고 있다.

공작기계가 항공 부품을 가공하는 모습 (사진=DN솔루션즈 유튜브 갈무리)

450여 제품 라인업으로 다양한 산업·지역에 폭넓은 솔루션 제공

DN솔루션즈는 1976년 창사 이래 독자적인 기술력을 바탕으로 세계 공작기계 시장을 선도해왔다. 설립 4년 만에 CNC 선반 고유 모델을 개발했고, 국내보다 해외 시장에 초점을 맞춰 서비스했다. 1994년 미국 및 독일 법인을 설립하는 등 핵심 시장에 대한 법인 설립을 통해 현지 고객 대응력을 확대했다. 2000년대부터는 기술력이 대외적으로 알려지기 시작했다.

배규호 DN솔루션즈 수석부사장(COO)은 회사의 강점으로 세 가지를 꼽았다. 먼저 경쟁사보다 약 2~3배 이상 다양한 총 450여 가지 제품 라인업이다. 폭넓은 제품 라인업을 바탕으로 다양한 산업군에 대응력을 높였다. 마지막으로 내수뿐만 아니라 미국과 유럽, 중국 등으로 매출 포트폴리오가 고루 분포된 점도 언급됐다.

배 수석부사장은 “자동차부터 항공, 의료 등 여러 산업에 적합한 솔루션을 제공할 수 있고, 세계 66개국에서 141개 판매망을 구축해 경쟁력을 높였다”며 “국내뿐만 아니라 영국과 이탈리아, 튀르키예 시장에서도 시장 점유율 1위를 차지했다”고 설명했다.

DN솔루션즈 측에 따르면 공작기계 수요의 약 30% 이상은 자동차 산업에서 발생한다. 최근에는 항공, 의료 산업에서 공작기계 수요가 증가하는 추세다. DN솔루션즈는 가장 큰 수요 산업인 자동차 시장에 강점을 지니고 있으며 IT, 우주항공, 의료, 에너지 등 다양한 수요 산업으로 사업을 확장하고 있다.

수만 가지 자동차 부품 생산 '척척'

내연기관 자동차 한 대의 총 부품 수는 약 3만개에 달한다. 최적화된 공정에서 얼마나 빠르고 정밀하게 장비조작 시간을 최소화해 생산하느냐가 쟁점이다.

DN솔루션즈 터닝센터는 20인치부터 대형까지 다양한 사이즈의 자동차용 알루미늄 휠을 만드는 기계를 비롯해, 엔진에서 발생한 동력을 전달하는 풀리 부품을 짧은 시간에 대량 생산할 수 있는 설비를 제공하고 있다.

매우 정밀하게 가공되어야 할 뿐만 아니라 대량 생산돼야 하는 부품을 위해 스위스턴을, 일반 머시닝센터에서 가공하기 어려운 대형 소재 가공을 위해 보링머신을 공급한다. 소재 투입부터 가공이 완료된 소재가 자동으로 반출되는 무인자동화 시스템으로 대량 생산 부품을 최고의 생산성으로 가공할 수 있다고 회사 측은 설명했다.

DN솔루션즈 연구 시설 '옵티멀 솔루션 센터(OSC)'에 전시된 가공 샘플 (사진=지디넷코리아 신영빈 기자)

의료 가공물 시장서도 수요 늘어

치아 임플란트에 대한 관심도 지속적으로 증가하고 있다. 사람의 치아는 턱의 구조나 습관 등의 마모로 인해 모두 다른 형상을 가지고 있다. 같은 위치의 치아더라도 사람마다 형상이 다르다. 이와 같은 다양한 임플란트 부품 가공을 위해서는 스위스턴이 필요하다.

DN솔루션즈 스위스턴은 다양한 형상의 부품을 가공할 수 있는 다축 동시 가공 장비다. 다양한 옵션 툴을 사용해 복잡한 형상을 위한 복합 동시 가공을 구현하며 사이클 타임을 최소화 할 수 있다.

뼈가 손상을 입을 경우 인공 보정물을 인체에 삽입해야 한다. 보편적으로 기계 가공으로 부품을 제작하고 있는데 각 뼈에 맞는 형상으로 만들어야 하고, 인체 내부에 삽입돼 다른 조직에 손상을 입히지 말아야 하므로 모든 면이 매끄러운 곡면을 가져야 한다.

이러한 부품 특성 때문에 인공뼈를 제작하기 위해서는 5축 가공 및 복합 가공이 필수 요소다. 자유로운 곡면 가공에 대응이 가능한 터닝센터형 복합기를 이용해 인공뼈를 가공할 수 있다.

의료 분야에서 공작기계 가공물이 활용되는 사례 (사진=지디넷코리아 신영빈 기자)

거대하고 정밀도 요하는 항공부품 가공

항공기는 빠른 속도로 비행해야 하는 특성상 가벼우면서도 단단한 동체 구조가 필요하다. 공기 저항을 줄이기 위해 날렵한 유선형의 동체를 가져야 하므로 구조물을 구성하는 부품들이 모두 유려한 곡면을 가져야 한다. 하중을 많이 받는 부품은 한 개의 소재를 통째로 가공해 사용하기도 한다.

항공기 날개와 같은 대형 공작물을 가공하기 위해서는 장비의 크기 자체가 크고 공작물의 이송 가능거리가 매우 긴 장비가 필요하다. 또한 여러 개의 부품들이 정밀하게 조립되기 때문에 대형 부품임에도 매우 높은 치수·형상 정밀도가 요구된다.

항공기 엔진은 수많은 부품들이 정밀하게 조립되어 만들어지는 핵심 유닛이다. 엔진 회전부에는 많은 날개깃들이 부착되는데, 입력되는 공기의 흐름을 원활하게 하면서 높은 효율로 압축시키기 위해 비틀림이 심한 자유곡면 형상을 띠고 있다. 이러한 자유 곡면 가공을 위해서는 다른 5축 가공기가 필요하다.

DN솔루션즈는 수직형 5축 가공기를 보유하고 있다. 5개의 이송축을 동시에 제어하여 복잡한 자유곡면 형상의 가공에 대응하면서, 장비의 크기 자체가 크고 공작물의 이송 가능거리가 매우 길기 때문에 대형 공작물을 가공할 수 있다. 또한 단일 소재로 구성되며, 자유곡면 형상을 가지는 항공기의 엔진블레이드, 매니폴드와 같은 자유 곡면 형상의 대형 부품을 가공하는데 유리하다.

엔진의 부품들은 고온·고압에서 동작하기에 티타늄, 인코넬 등 가공이 어려운 난삭재로 되어 있다. 이 경우 기어박스 스핀들이 장착된 제품을 제안하고 있다. 복잡한 자유 형상가공을 위해 X·Y·Z축 이외에 B축의 로터리 테이블과 A축의 상하형 틸팅 헤드가 장착돼 있어 5축 동시 제어를 통한 복잡한 형상 가공이 가능하다는 설명이다.

에너지·발전 산업의 동반자

공작기계의 또 다른 주요 수요처는 오일·가스 산업이다. 직경이 큰 파이프와 파이프 간을 연결해주는 커플링, 땅을 파기 위해서 사용되는 채굴 공구, 땅속으로 파고들어 갈 때 사용되는 드릴 파이프 등을 중대형 터닝센터로 가공하고 있다.

DN솔루션즈는 중대형 터닝센터에 오일·가스 분야의 다양한 부품 가공을 위해 특화된 옵션을 마련했다. 파이프 가공을 위한 트윈 처킹, 부품 가공에 특화된 긴 파이프의 내경 가공을 위한 롱보링바, 길이가 긴 소재의 처짐 방지를 위한 방진구 등이 대표적이다. 땅 속 깊은 곳에 있는 석유를 캐내기 위해서는 펌프가 필요한데, 보링머신은 석유 오일펌프에 들어가는 기어 박스를 가공한다.