지난 2016년부터 핸드폰과 관련된 디스플레이 및 반도체 업계의 대규모 투자와 이차전지 업계의 투자가 이어지면서, 모션 컨트롤(Motion Control) 및 서보(Servo) 시장이 그야말로 ‘대박’을 맞았다. 호황을 맞아 물건이 없어서 납품을 못하는 현상까지 대두되면서, 지난 2017년 이 업계의 선발업체인 한국미쓰비시전기를 비롯해서, 한국야스카와전기나 한국오므론 등의 일산(日産) 서보 업체들이 사상 초유의 매출을 달성한 것으로 나타났다.

올 2018년 역시, 중국의 프로젝트가 다수 예정되어 있는데다, 국내 디스플레이 및 반도체, 이차전지 업계의 투자가 이어지고 있고, 자동차 업계의 투자도 예상이 되면서, 지난해에 이어 국내 모션 컨트롤 및 서보 시장은 호황을 보일 것으로 예상이 된다.
 

현재 모션 컨트롤 및 서보 분야는 인더스트리 4.0이나 스마트 팩토리와 같은 제조 트렌드에 맞춰, 유지보수 및 사전예방, 안전성 등이 강화되고 있는 것이 추세. 또, 로봇과 서보, 비전 구분 없이 하나로 제어할 수 있는 기술 역시 트렌드로 자리 잡아 가고 있다. 드라이브와 모터가 합쳐진 분산 드라이브나 원 케이블(One Cable Connection) 서보 제품들이 잇달아 선보이고 있는 것도 이 분야의 기술 트렌드를 보여주고 있다.
 

특히, 리니어 모터를 이용한 이송시스템이 다품종소량 생산, 커스터마이징 생산을 지향하는 인더스트리 4.0의 트렌드와 맞물려, 성장이 예상되는 시장으로 급격하게 부상하면서, 지멘스를 비롯한 보쉬렉스로스, B&R, Beckhoff 등의 글로벌 자동화 기업들이 이 시장에 속속 진출하고 있는 것도 주목할 만한 부분. 주력 모션 컨트롤 및 서보 업체들의 최근 행보를 취재했다.

③B&R

“B&R에서는 이미 OPC UA I/O 제품이 출시돼서 국내에서도 H사 등에서 적용을 하고 있고, 현재 OPC UA TSN을 준비하고 있어”

B&R 유지훈 차장

Q. 지난 2017년 모션 컨트롤 시장을 어떻게 평가하나?

지난해는 모션 컨트롤 업계가 전반적인 호황을 맞이한 해였다. 성능을 필요로 하는 모션 컨트롤 시장은 이 시장대로 좋았고, 고정밀이 아닌 단순한 포인트 투 포인트 제어 시장 역시 이 시장대로 호황을 보였다. 이러한 시장 상황은 결과적으로 공급이 수요를 못 따라가는 상황을 초래하기도 했다. 이러한 모션 컨트롤 시장의 성장은 로직보다 는 모션 제어로 트렌드가 옮겨가고 있는 것과 맥을 같이 하는 것이다.

Q. GMC 시장에서의 성과는 어떠했나?

우리 B&R이 원래 강한 플라스틱 사출 분야는 워낙 모션 제어를 많이 쓰기 때문에, 이 시장에서 의 성과는 당연히 좋았고, 이외에 실링머신이나 CNC 분야에서 새로운 고객을 많이 확보했다. CNC를 활용한 장비를 만드는 업체들은 규모는 크지 않지만, 업체들이 많다. 레이저 커팅기나 워터젯 커팅기, CNC 가공기 등을 제작하는 업체들 가운데 일부는 반도체와 LCD 분야에도 진입을 하고 있다.

Q. 실링머신은 어떤 산업분야에 사용이 되나?

실링은 안 쓰이는 데가 없을 정도가 수요가 많다. 실링 머신은 조선이나 전자제품, 배터리 분야에 많이 적용이 됐고, 정밀도를 요구하는 휴대폰이나, 고성능보다 얼마나 펌프로 정량토출을 잘 하는가가 포인트가 되는 자동차나 조선 등의 분야에서도 실링머신이 쓰이고 있다. 이 실링머신에 모션 컨트롤 제품이 적용이 되고 있다.

Q. 실링머신에는 ACOPOS P3가 적용이 되나?

실링머신뿐만 아니라, 새로운 프로젝트에는 모두 ACOPOS P3가 적용이 된다. ACOPOS P3는 모션 사이클 타임이 빠르고, 가격 및 사이즈 측면에서도 경쟁력이 있다.

ACOPOS P3는 사이즈가 기존 제품 대비 최대 69%가 작아졌으며, 한 대로 3축을 제어할 수 있다. 서보용량은 암페어를 기준으로 하는데, 암페어 당 사이즈를 기준으로 할 때 ACOPOS P3는 현재 출시되어 있는 서보 드라이브 가운데 가장 작다.

서보 드라이브 ACOPOS P3. 한 대로 3축을 동시 제어한다(사진. B&R).

Q. 엔코더는 어떤 것들이 지원되나?

미쓰비시나 야스카와 등 일본 업체들은 모터와 엔코더 간에 자체 통신을 사용하면서 오픈을 안 하기 때문에, 이들을 제외한 시장에서 쓰이는 엔코더 통신들은 대부분 모두 지원이 된다. 세이프티 엔코더가 탑재된 모터가 이미 출시가 됐고, 앞으로 가격적인 메리트 때문에 시장 에서 많이 사용되고 있는 타마가와 엔코더를 지원할 예정 이다. ACOPOS P3는 과거에 EnDat 2.2만 지원을 했는데, 멀티 펑션 엔코더라는 새로운 인터페이스가 생겨서 다양한 엔코더를 지원할 수 있게 됐다.

Q. 모션 컨트롤 및 서보 제품에 세이프티 기능이 기본 적으로 탑재가 되는 것이 현재의 트렌드다. B&R의 경우 에는 세이프티와 관련해서 어떤 차별화된 경쟁력이 있나?

B&R은 세이프티(Safety) 부분에서 앞서 가는 것이 특징이다. 앞서 얘기한대로 세이프티 엔코더가 장착된 서보모터가 출시되어 있고, 유럽의 기계 지침과 전 세계의 다른 파트에 대한 법률 규정들로 인해 자동화 컴포넌트의 세이프티 기능의 중요성이 증가하고 있는데, 많은 세이프티 기능들을 제공하는 ACOPOS P3는 SIL 3, PL e, Category 4 요구사항을 충족한다.

최근, B&R 서보 드라이브에 Safety Limited Torque (SLT)와 Remanent Safe Position(RSP) 펑션이 추가 됐는데, 세이프 제한 토크(SLT, Safety Limited Torque)는 허용하는 최대 토크를 초과 하였는지 확인하는 기능으로, SLS와 SLT의 조합은, 초고속 응답 시간과 함께, 피해에서 벗어나도록 상당히 높고 효과적인 보호를 제공한다.

또, Remanent Safe Position(RSP) 기능의 세이프 위치 데이터는 속도, 방향 그리고 작업공간을 고려 한 로봇의 모든 시리얼 키네메틱 체인의 세이프 모니터링을 가능하게 한다. openSAFETY 네트워크 기반의 총 14개의 세이프 모션 펑션들은 최적의 방식으로 모든 가능 한 세이프티 요구를 만족시킬 수 있다.

이러한 기능들은 오래 전부터 B&R 제품에 구현이 되어 있었던 것들이고, 현재 단순 ON/OFF 세이프티가 아니라, 모션 세이프티, 로봇 세이프티 기능이 확장이 되고 있다.

최근 스마트 팩토리나 인더스트리 4.0의 확산과 함께 로봇시장이 성장하고 있는데, B&R에서는 로봇이 100%로 동작하다가 이상이 감지되면 1%로 동작을 하고, 이상이 해제되면 다시 100%로 동작 할 수 있도록 하는 SLS(Safety Low Speed) 라는 세이프티 펑션을 지원함으로써, 생산성에 영향을 미치지 않는 모션 세이프티를 구현하고 있다. 실제로 B&R은 독일의 BMW 생산라인에 휴먼로봇 콜라보레이션을 구현한 사례가 있다.

Q. B&R과 BECKHOFF는 터미널 타입의 드라 이브를 선보이고 있다. 터미널 타입의 드라이브 가 갖는 장점은 무엇인가?

B&R은 서보 모터가 서보 드라이브에 연결이 되는 기존의 방식과 달리, 서보 드라이브 없이 모터 와 I/O 터미널이 바로 연결이 되기 때문에, 확장성 이나 유연성이 뛰어나고, 가격적인 측면에서도 저렴해진다. 또 중간에 드라이브가 없기 때문에 메인터넌스 측면에서도 유리하다.

Q. 에너지 절감 역시 모션 컨트롤 및 서보 분야 의 이슈다. B&R의 제품은 에너지 절감이라는 측면에서 어떤 이점을 제공하나?

보통 서보 드라이브가 서모모터를 돌리는데 이 때 제동 에너지가 발생한다. 과거에는 회생저항을 받아서 열을 태워서 버렸지만, ACOPOSmulti나 ACOPOS P3는 2축이 가속하고 2축이 감속하면서 제동 에너지를 다시 주 에너지 공급원으로 제공한다.

동력 회생 기능이 없다면 제동 에너지는 낭비되어 버리고 발생되는 열을 식히기 위한 추가 적인 냉각이 요구되기 때문에, 더 많은 에너지를 소비하게 된다. 앞으로 에너지 가격이 비싸지면서 에너지 사용이 보다 이슈가 될 전망인데, B&R의 ACOPOS P3 시리즈나 ACOPOSmulti에 탑재된 회생 제동 에너지 재사용 기능은 이러한 측면에서도 경쟁력이 있다.

실제로 대부분의 대기업들에 장비를 납품하는 벤더들은 해당 장비나 제품이 에너지를 얼마나 사용하는지 보고하도록 요구를 받고 있다. B&R의 제품을 사용하면 에너지 측정 을 통한 관리, 절감까지 모두 가능하다.

리니어 모션 시스템인 ACOPOSTrak은 PC 한 대로 백 여 개의 무버를 제어할 수 있으며, 가감속 5G, 속도 4m/sec 이상으로 동작한다(사진. B&R).

Q. 지난 2017년 모션 컨트롤 사업성과에 대해 설명을 부탁한다.

B&R 코리아 전체적으로, 또 모션 컨트롤 부분에서 전년대비 약 20~25%의 성장을 달성했다. I/O나 PLC로 제어하는 어플리케이션 대비 실링 머신이나 CNC 응용 어플리케이션이 많이 늘어나 면서, 우리 B&R 코리아 내 모션 사업비중이 높아 진 것이 특징이다.

CNC 어플리케이션은 단순한 머신 가공도 있지만, 반도체, 핸드폰 실링도 CNC로 가공을 하는 것이 현재의 추세다. 따라서 앞으로 모션 컨트롤 시장이 확대될 수밖에 없다.

Q. 리니어 모터를 이용한 이송 시스템이 현재 스마트 팩토리라는 트렌드와 맞물려, 급부상하고 있다. B&R의 SuperTrak은 타사 시스템 에 비해 어떤 장점이 있나?

SuperTrak은 속도와 반복정밀도, 가반하중이 동급 시스템 가운데 가장 높다. 또 식품분야에서 사용할 수 있도록 분진이 없고, 가운데가 비어있기 때문에 라인의 풋프린트가 작아진다.

가장 뛰어난 장점은 메인터넌스다. 타사 시스템의 경우 무버를 메인터넌스하려면 한쪽으로 모아서 빼거나 트랙 을 분리해야 하는데, SuperTrak은 라인을 세울 필요도 없이 그대로 잡아서 빼면 된다. 따라서 메인터넌스도 편하고, 다운타임에도 영향을 미치지 않는다.
또 PC 한 대로 백 여 개의 무버를 제어할 수 있기 때문 에, 전장패널이 작아진다는 것도 큰 장점이다.

특히 B&R은 지난해 SPS IPC Drives Show에서 자체 리니어 모션 시스템인 ACOPOSTrak을 선보였다. 이 시스템은 코너에서 분기가 되고, 90도도 가능하다. 또, 코너에서도 속도저하 없이 동기제어가 가능한 등 현존 하는 리니어 모션 시스템 가운데 가장 고사양으로 출시가 됐다.

Q. SuperTrak에 대한 판매전략은 어떻게 전개해 나가고 있나?

정숙한 운전을 요구하는 어플리케이션이나 식음료 분야 등에 초점을 맞춰 영업을 전개하고 있다. 현재 식음료나 전지, 반도체 이송공정 등의 어플리케이션에서 많은 관심을 보이고 있다.

Q. 인더스트리 4.0과 관련해 모션 컨트롤 부분에서 추가된 기술이 있나?

모션성능 자체만 가지고는 인더스트리 4.0과의 연관성을 얘기하기는 어렵다. 전체적인 시스템을 어떻게 관리하고, 에너지를 어떻게 모니터링하고 관리해서 결과적으로 절감할 것인가 하는 부분이나, 드라이브가 모터의 진동을 감지하는 컨디션 모니터링 기술 등이 인더스트리 4.0과 관련이 있는데, 이러한 것들은 이미 B&R에 있어 왔던 기술들이다.

B&R은 모터와 엔코더 끝단까지 웹기반의 모니터링과 진단이 가능하다. 이것은 웹서버와 원격 VNC가 있기 때문에 가능한 것이다.

또 mapp 기술을 이용해서, 프로그램하고 설정만 해서 꾸밀 수 있도록 되어 있다. 바로 이런 것들이 인더스트리 4.0에 부합하는 기술이다.

Q. 향후 추가될 서보 제품군으로는 어떤 것이 있나?

B&R에는 현재 8가지의 드라이브와 9가지의 모터가 다양하게 라인업되어 있는데, 현재 본사에서 중소형 타입의 서보 드라이브를 개발하고 있다.

세이프티 엔코더가 장착된 서보 모터(사진. B&R)

Q. 향후의 기술 트렌드를 어떻게 예상하나?

현재 OPC UA가 이기종 컨트롤 간의 상위 통신을 담당하고 있는데, 앞으로는 OPC UA TSN을 통해 하위 단까지 리얼타임으로 제어를 할 것으로 보인다. 현존하는 이더넷 베이스의 필드버스는 모두 TSN으로 합쳐질 수 있을 것으로 보이는데, 우리 B&R은 이 TSN 부분에서 앞서 있다.

B&R에서는 이미 OPC UA I/O 제품이 출시돼서 국내 에서도 H사 등에서 이미 적용을 하고 있다. 여기에서 더 나아가 본사에서 TSN I/O를 테스트 중에 있다.

B&R 본사에서는 현재 OPC UA가 하위단까지 내려가서, PC 한 대로 버스 컨트롤러 200대를 제어하고, 100나노 세크로타임 동기를 하면서, 200노드를 100마이크로 세크로 타임으로 동기제어를 하고, PC에서 5대의 HD 카메라의 동영상을 끊김없이 받아서 제어를 하는 테스트 베드를 진행하고 있다. 이 기술은 현존하는 이더넷 베이스 필드버스 가운데 가장 빠른 POWERLINK 보다 18배나 빠르다. B&R은 이 기술이 이미 준비가 되어 있다. TSN I/O가 올해 안에 출시가 될 예정으로, 이렇게 되면 TSN I/O 가운데 B&R이 가장 빠르게 출시를 하게 되는 것이다.

Q. 모션 컨트롤 사업전략은 어떻게 전개해 나가고 있나?

현재 OPC UA TSN 제품을 준비하고 있고, 앞으로 ABB와의 협력을 통한 크로스 세일즈를 확대해 나갈 방침이다.