“로봇산업의 성장을 간절하게 기다리는 소형모터 산업”

지난 몇 년간 초소형 전기모터, 일명 마이크로모터로 불리는 이 산업이 유례없는 호황을 맞았었다. 일본의 경우 중소기업들이 기술력을 바탕으로 지난 10년 동안 연평균 10%씩 높은 성장세를 보였었는데, 이는 가전, 정보통신 기기에 의해 마이크로모터 수요가 폭증했기 때문으로 분석된다. 국내 소형모터 시장은 어떤 모습일지 로봇산업과 함께 살펴본 자료가 있어 소개한다.

소형모터 시장특성 및 환경

▣소형모터 시장의 정의 및 범위

소형모터의 ‘소형’은 외견적인 크기를 말하는 것이 아니라 출력의 크기를 나타낸다. 출력에 대한 명확한 규정은 없지만 산업경제성 기계통계에서는 출력 70W 미만의 모터를 소형터로 정의하는데, 그 중 출력 3W 미만의 것은 초소형모터(일명 마이크로 모터)로써 분류된다. 평가대상기술은 여기에서 초소형 모터 또는 마이크로 모터에 해당한다. 굳이 외형의 크기로 비교한다면 사이즈 5?30㎜ 정도가 소형 모터 내지는 초소형 모터에 해당하는 것으로 볼 수도 있다.

모터에는 다양한 성질의 것이 있는데, 전원의 종류, 운동형태, 구동 메커니즘, 브러시 구조, 권선형태, 로터(회전자)구조, 외관, 용도 등에 따라 많은 종류로 나눠진다. 기술적으로는 소형 모터 전체를 통해 고속화, 고정도화, 소형경량화, 고토르크화, 에너지 절약화, 조작성 향상, 저진동화, 정음화, 고수명화가 현저하다. 평가대상기술은 소형모터에 인접한 분야이지만 브러시와 로터를 사용하는 구조가 아니고 전외 폴리머를 기반으로 하여 소형경량화, 조작성 향상을 특징으로 한다.

따라서 평가대상기술의 목표시장은 가전과 로봇이 주류를 이룰 것으로 판단된다.

최근 로봇기술은 산업용 로봇에서 지능형서비스 로봇으로 발전되고 있으나 아직 초기단계이다. 하지만 국내외 기업들이 청소, 엔터테인먼트 등을 위해 다양한 형태의 로봇을 잇달아 선보이면서 로봇의 붐이 불고 있다. 일본, 미국 등에서는 지능형 서비스로봇의 수요가 막대할 것으로 예측하고 기술개발에 집중 투자하고 있다. 일본의 경우 메카트로닉스 기술의 강점을 바탕으로 인간과 유사한 모습과 동작을 구현하는 휴머노이드형 로봇개발에 중점을 두고 있고, 미국은 인공지능, 인터페이스 기술과 같은 컴퓨터 관련 기술을 바탕으로 로봇의 지능을 강화시키는데 주력하고 있다. 향후 로봇기술은 IT/BT 등과 융합된 새로운 기술로 발전할 것으로 보인다.

▣ 소형모터 시장의 특성

소형모터 시장은 국내뿐 아니라 세계에서도 그 수요가 급증하고 있는 것으로 나타난다. 국내의 경우 생산설비의 자동화/정밀화 추세, 정보통신기기의 강세에 따라 소형모터 시장 규모가 연간 약 2조원 대에 달하는 것으로 추정되며 매년 지속적인 성장을 보이고 있다

세계 소형모터 시장에서 주도적인 역할을 담당하는 국가는 일본이며, 국내의 생산에 있어서 수출이 내수의 절반 수준밖에 이르지 못하는 것도 이러한 사실에 기인한다.

시장에 영향을 미치는 요인으로 전방산업의 활성화 여부를 중요시 할 수 있기는 하지만 여러 산업 분야에서 자동화 추세는 거스를 수 없는 대세이고 자동화 설계를 위해서는 모터 또는 액추에이터의 사용이 불가피하다. 소형모터 또는 액추에이터의 수요는 소형화되고 미세화되는 장치를 기반으로 하여 여러 분야로 확대될 수 있다.

이미 전기점성유체(ERF), 자기점성유체(MRF), 전계공역유체(ECF)등 기능성 유체의 점성제어기술을 개발하여 여러 종류의 마이크로 액추에이터를 비롯하여, 마이크로 밸브, 마이크로 펌프 등의 개발과 응용연구 성과가 일부 실용화되는 단계에 있다. 이러한 기능성 유체가 갖는 파워를 이용한 마이크로 액추에이터 기술은 앞으로 마이크로팩토리, 마이크로 플랜트, 파이프 내부에서의 마이크로 머신 구동, 마이크로 모션 제어, DNA 분석시스템인 μ-TAS, 미세한 외과수술 등의 구동 디바이스 개발로 광범위하게 확대 응용될 것으로 기대되고 있다. 마이크로시스템 기술에 대한 관심이 고조되고 있는 국내현실을 고려할 때 관계연구진의 적극적인 관심과 대응이 필요한 기술 분야이다

▣ 소형모터의 제품현황 및 특성

① 가전기기

가전기기에서의 모터 적용분야는 세탁기, 각종 선풍기류, 믹서, 냉장고 등으로 보통 유도모터와 유니버셜 모터가 적용되고 있다. 평가대상기술의 액추에이터는 구동용으로 적합지 않으며 솔레노이드를 대신하여 개폐동작을 수행하는 정도의 보조수단으로 활용이 기대된다.

② 산업용 및 가정용 로봇(정보통신기기)

액추에이터와 센서를 동시에 구현할 수 있어 소형 설계에 유리하므로 고정밀을 요하지 않는 로봇의 핑거 구동부나 내시경과 같은 저속주행의 의료용 기기에 활용이 기대된다.

로봇기술 중에서도 MEMS 기술의 발전에 따라 사람의 질변을 진단하고 수술을 직접 하거나 보조하는 의료용 로봇 개발이 가속화되고 있다. 현재 의료용 로봇은 ▲수술시 의사를 보조하여 절개위치 유도, 적출, 절단 등을 수행하는 수술용 로봇 ▲위장 또는 대장 내부를 진단하는 내시경 로봇 ▲혈액 및 체액 검사와 같은 기능을 담당하는 검사 로봇 그리고 ▲환자의 재활치료를 돕는 재활보조 로봇이 있다.

이 중에서 내시경 로봇은 오래전부터 이미 심장 수술이나 대장 수술 등에 실제 사용되고 있으며, 내시경이 장착된 로봇 팔은 명령에 따라 전후좌우로 움직이며 몸의 이곳저곳을 보여준다. 내시경 로봇 중 특히 캡슐내시경은 기존의 내시경 촬영과는 달리 알약 투입방식처럼 아주 간편하게 인체 내부로 캡슐 카메라용 CIS를 투입하고, 투입한 센서를 통해 촬영한 사진을 외부 의료 기기에 무선으로 송신하는 의료장비이다.

평가대상기술은 고전압 인가의 기술적 문제와 아직 무선 송신까지 개발되지 않은 점은 있으나 비교적 제어 정밀도가 높지 않은 내시경로봇으로 활용이 기대된다.

③ 기타

평가대상기술은 정밀제어가 아닌 간단한 변위제어 부분에서 활용이 기대된다.

자동화기기 산업은 세계 시장점유율 측면에서 미국 35%, 일본 25%, 유럽 20% 등 선진국이 시장을 주도하는 분야로 단순한 동작을 포함하는 점에서 적용의 여지가 높다. 이외 오디오, 비디오 기기 분야에서 테이프 레코더, 레코드플레이어, VTR, DVD, 오디오 디스크 등에도 적용 가능하다.

이외에 새로운 분야로서 나노분야에서 활용되는 로봇에 대한 적용을 기대할 수도 있다. 오는 2020년경에는 나노미터 크기의 ‘로봇 내과의사(나노로봇)’이 등장하고, 혈류를 따라 항해하면서 나노컴퓨터에 저장된 정보를 토대로 병원균으로 판단하고 이를 즉시 격멸한다. 또한 ‘스마트 약’으로 불리는 나노캡슐은 핏속을 헤엄쳐 다니다가 특징 질병의 바이러스를 만나면 약물을 방출해 격퇴한다.

2005년 5월 17일 과학기술 분야에서 우리나라 최고 정책결정기구인 국가과학기술위원회가 발표한 ‘과학기술 예측조사(2005-2030)’에서 미래의 모습을 이렇게 예견하였다.

한편, 소형모터 산업은 생산량 기준으로 2002년까지 매년 10% 내외의 꾸준한 성장을 보이다가 2003년부터 2% 내외의 비교적 저조한 성장률을 보였다. 2005년 기준으로 하여 전 세계시장 수요규모가 93억대 정도로 예상되어지고 있으며(2006년 일본 전자마케팅정보사 자료 기준)    국내 업체생산량은 약 8억 개(2005년 기준) 내외로 추정되어진다. 수량적인 면에서 전 세계의 공장이라 불리는 중국 업체의 약진도 계속되고 있다.

국내의 로봇산업 실태조사에 따르면, 교육용 로봇이 포함된 개인서비스용 로봇의 생산액은 `03년 18,459백만 원에서 `05년 35,735백만 원으로, 연평균 39.1%의 증가하였다. 용도별 생산현황을 분석한 결과, `03년~`05년 여가지원용 로봇과 교육용 로봇이 비교적 높은 비중을 차지하고 있으며, `05년에는 교육용 로봇이 11,777백만 원으로 33%를 차지하고 있다. 평균성장세는 생활지원용 로봇이 96.4%로 가장 높다.

국내의 로봇 시장을 살펴보면 아직 시장이 큰 편은 아니지만 가사용, 교육용 등을 중심으로 꾸준히 성장하고 있으며 2010년경에는 하나의 산업 군을 이룰 정도로 성장할 것으로 예상된다.

▣  소형모터의 시장구조 및 경쟁현황

평가대상기술에 대한 시장은 아직 태동되지 않았고 매우 가변적이기는 하지만 기술적으로 유사한 소형모터의 경우를 살펴볼 때 경쟁관계 놓이게 될 것임을 추정할 수 있다.

최근의 급속하게 진전되는 산업변화는 종래의 기계, 전자산업의 기술적 구분이 없어지고, 기계·전자·정보·통신기술 등이 결합된 복합 산업의 시대로 구조적 변화를 격고 있음에 따라 정밀제어모터는 그 핵심 구동원으로써의 중요성이 더해지고 있다. 평가대상기술은 정밀제어모터의 시장을 완전 잠식하기보다는 보완적으로 공존할 수 있는 것으로 평가된다.

중요 경쟁요인 가운데 하나가 가격이고 평가대상기술은 가격적 메리트를 지니고 있다. 일부 모터를 제외하곤 국내의 기술력 향상으로 생산 자체의 어려움은 없으나 베어링, 반도체 등 원자재에 대한 선진국의 의존도가 아직은 높은 상태라 핵심부품의 공급에 많은 견제를 받고 있다. 평가대상기술은 이와 같은 선진국 의존부분을 배제하여 가격 경쟁력을 유지할 수 있다.

▣ 소형모터의 시장진입장벽

모터의 중요성에 비해 국내에서는 모터나 모터 제어 기술에 대한 연구개발과 사회적인 관심이 미흡한 실정으로 해외 선진기업에 대한 모터 기술의 종속정도가 심화되고 있다.

모터를 장치산업으로 보는 시각도 존재하는 것처럼 투자의 적기를 놓치면 시장진입이 더욱 곤란해질 수 있다.

모터와 드라이브, 그리고 컨트롤러로 구성되는 모터 구동 부문은 특정 산업 또는 특정 기기의 자동화에 있어서 가장 핵심이지만 국내시장은 시장 자체가 협소하여 그 수요가 충분하지 못하기 때문에 모터에 대한 기술개발이 그만큼 어려운 분야이다.

평가대상기술의 경우에도 저비용 메리트를 기반으로 확실한 수요처를 확보하는 것이 시급하다. 제어 정밀도가 다소 저하되는 것은 고부가가치 시장 진입의 장애요인으로 작용한다.

수요처별로 너무나 많은 모터가 출시되고 있기 때문에 모터에 대한 표준화 사양이 시급하다. 표준화에 뒤처지는 경우 시장진입이 더욱 곤란하게 될 수 있다.

다만 평가대상기술은 아직 표준화 문제에서 자유로운 상태이나 시장진입과 양산성공에 영향을 주는 요인이다.

▣ 소형모터 관련 정책 및 제도

시장형성 및 변화에 영향을 미치는 제도적, 정책적, 법규적 요인은 없는 것으로 보이며, 다만 환경적 요인은 다른 산업과 동일하거나 다소 완화된 영향을 받을 것으로 전망된다.

소형모터 시장 동향

국내외 시장규모를 살펴보면 80년대 중반 이후부터 꾸준히 성장해 온 국내 소형정밀 모터의 연간 수요는 약 4조원으로 추정된다. 게다가 21세기 디지털시대를 맞아 멀티미디어 기기의 수요가 급증하면서 연 10% 이상의 성장이 지속되고 있으며, 연평균 매출액은 약 30%의 성장률을 보이고 있다. 최근에는 삼성전기, 대우모터 등 대기업의 컴퓨터 주변기기용 소형 모터 분야의 시장 확장과 정부의 부품소재 사업지원 등에 힘입어 일부 중소기업에서도 신제품 개발을 착수하고 있다.

근래 들어 계속된 경기침체로 인하여 모터 사업을 철수한 업체가 전체의 10% 정도로 나타났고 전년도에 비해 매출과 생산량이 줄어든 업체가 많이 나타난다. 절대적인 비중은 낮으나 리니어모터, 초음파모터 등 특수모터의 양산이 점차 증가하고 있다. 국내의 로봇산업은 정부와 민간 기업의 활발한 투자가 진행 중이며, 정부의 집중적인 지원으로 많은 로봇관련 기술개발이 지원되고 있다. 지능형 로봇을 차세대성장 동력 산업으로 지정하고 차세대 성장 동력 지능형로봇 사업단을 구성하여 집중 지원되고 있다.

소형모터 시장 전망

초소형 전기모터(일명 마이크로 모터)산업이 호황을 맞고 있다.

마이크로 모터 산업은 대표적인 ‘작지만 강한’ 산업으로 분류할 수 있다. 일본 중소기업들이 기술력을 자랑하는 이 산업은 지난 10년 동안 연평균 10%씩 성장하며 130억 달러 규모로 성장했다. 이 산업이 급성장하는 이유는 당연히 마이크로 모터 수요가 폭증하기 때문이다. 최근 가전제품이 갈수록 작고 휴대하기 편한 추세로 바뀌어 가는데 마이크로 모터가 일조하고 있다. 이처럼 마이크로 모터산업이 성장을 거듭하자 여러 업체들이 시장진출을 꾀하고 있고 기존 업체들도 M&A를 통해 덩치 불리기에 나섰다.

이 분야 선두를 달리는 일본 미네베아(Minebea), 니덱(Nidec), 마부치(Mabuchi) 등은 주문폭증에 즐거운 비명을 지르고 있다. 니덱은 최근 일본 경쟁업체인 산쿄 세이키를 인수해 생산량을 배가시키기로 했다. 미네베아도  마쓰시타전기의 마이크로모터사업 부문을 인수했다. 또 마이크로 모터 분야가 강세를 보이는 국가는 독일과 스위스다. 독일 파울하버, EBM팹스트, 뷜러, 버거라르 등과 스위스 맥슨이 유명하다. 평가대상기술 시장에서의 수요 공급 결정요인은 전방산업의 활성에 의해 좌우되며 가전기기 및 소형 의료기기 시장의 성장은 기회요인으로 작용할 것이고 다른 종류의 소형모터 및 액추에이터가 이미 무수하게 존재하는 것은 위협요인이 될 수 있다.

평가대상기술의 수요를 결정하는 요인은 소형모터와 마찬가지로 가전산업, 로봇산업 등 전방산업의 활성화 정도에 달려있으며, 공급을 결정하는 요인은 고분자유전체의 소재보다는 해당 제품에 대한 구조 및 제어 적합성을 양산 구현할 수 있는 업체수에 의해 좌우될 것으로 판단된다. 즉, 평가대상기술에 의한 액추에이터의 동작 패턴이 신뢰성 있게 접목될 수 있는 제품에 특화되는 방향으로 발전할 것으로 전망된다.              

기술평가정보유통시스템 발췌