클린룸 환경은 반도체, 디스플레이, 이차전지 산업의 품질 경쟁력을 결정하는 핵심 요소다. 생산 장비의 고속화가 진행되면서 케이블 보호 부품에서도 분진과 소음 저감 기술의 중요성이 높아지고 있다. 이에 씨피시스템(주)이 케이블체인과 전선관 분야의 국산화 기술을 바탕으로 저분진·저소음 솔루션을 개발하며 차세대 산업 환경 변화에 대응하고 있다.

씨피시스템(주) 김경민 대표이사 / 사진. 로봇기술

케이블 보호 기술에 집중
씨피시스템(주)(이하 씨피시스템)은 ‘케이블 프로텍션 시스템(Cable Protection System)’의 약자로, 사명에 걸맞게 전선 및 케이블 보호 제품을 전문적으로 개발·제조하는 기업이다. 

씨피시스템 김경민 대표이사는 “산업 현장의 케이블은 설비 전체에 동력과 신호를 전달하는 혈관과 같지만, 정작 이를 안전하게 보호하는 기술에 대한 인식은 낮았다”라며, “우리는 케이블 보호 기술 고도화에 역량을 집중해 왔으며, 수입에 의존하던 제품들을 끊임없이 국산화해 왔다”라고 밝혔다,

씨피시스템은 케이블체인부터 플렉시블 튜브, 커넥터, 그리고 다축 로봇 전용 솔루션인 로보웨이(Roboway)와 로보킷(Robokit)에 이르기까지 산업 전반에 필요한 라인업을 자체 생산한다. 특히 국내에서 관련 제품군을 국산화해 안정적으로 공급할 수 있는 역량을 갖춘 기업으로 자리매김 하고 있다.

고속 자동화 시대가 만든 새로운 과제
산업 자동화가 급격히 고도화되면서 케이블 보호 장치에 요구되는 성능의 기준도 완전히 달라지고 있다. 과거에는 장비의 구동 속도가 낮아 소음이나 마모 문제가 크게 부각되지 않았으나, 최근 생산 설비들이 초당 2~3m 이상으로 고속 구동함에 따라 이전에 없던 새로운 기술적 과제가 등장했다.

기존 케이블체인은 구조적으로 체인 부품끼리 서로 맞물려 움직이는 방식이 주류를 이뤘다. 문제는 고속 구동 시 이 접촉면이 격렬하게 마찰하면서 극심한 소음과 미세 분진을 유발한다는 점이다. 특히 반도체, 디스플레이, 이차전지 등 극도의 청정도를 요구하는 클린룸 환경에서 이러한 마모 분진은 생산 수율에 치명적인 영향을 미칠 수 있다.

김경민 대표는 “과거의 제품들은 체인 구조 자체가 서로 비비며 구동되는 방식이어서 마모 분진과 소음 발생률이 높을 수밖에 없었다”라며 “산업 현장의 고속화·첨단화 추세에 맞추기 위해서는 기존 방식에서 탈피한 완전히 새로운 접근이 필요했다”라고 개발 배경을 밝혔다.

사진. 로봇기술

이러한 난제를 해결하기 위해 씨피시스템은 체인 간의 마찰을 근본적으로 차단하는 밴드 형태의 구조를 적용한 클린룸 케이블체인을 선보였다. 이 구조를 통해 고속 구동 중 발생하는 소음과 분진을 획기적으로 줄이는 데 성공했다.

제품의 장점은 성능에만 그치지 않는다. 작업 현장의 설치 및 유지보수 편의성을 극대화하기 위해 상부와 하부를 모두 개방할 수 있는 ‘양방향 오픈 구조’를 적용했다. 덕분에 내부 케이블에 문제가 발생하더라도 전체 설비를 뜯어낼 필요 없이 원하는 특정 구간만 빠르게 열어 점검하고 교체할 수 있다. 설비 문제로 인한 생산라인 정지 시간(Down Time)을 최소화할 수 있다는 점도 중요한 경쟁력으로 평가받고 있다.

분진과 소음을 동시에 해결
씨피시스템이 시장에서 우위를 점하고 있는 분야는 바로 분진 저감 기술이다. 현재 케이블체인의 클린룸 분진 발생량을 평가할 때, 내부에 케이블을 넣지 않은 채 케이블체인으로만 테스트를 진행해왔다. 그러나 실제 산업 현장에서는 체인 내부에서 케이블이 함께 구동되며 마찰을 일으키기 때문에, 케이블체인으로만 진행하는 테스트는 실사용 환경과 괴리가 클 수밖에 없다.

씨피시스템은 이러한 방식에서 벗어나, 실제 케이블을 내부에 장착한 가혹 조건에서 구동 테스트를 진행했다. 그 결과, 독일 프라운호퍼 IPA(Fraunhofer IPA)로부터 클린룸 적합성(Cleanroom Suitability) 최고 등급인 ‘ISO Class 1’ 인증을 획득하는 쾌거를 이뤘다.

소음 차단 성능 역시 최고 수준이다. 독일의 글로벌 공인 인증기관 TÜV의 소음 시험 결과, 씨피시스템의 케이블체인은 초당 3m의 고속 구동 조건에서도 단 30㏈ 수준의 극저소음을 기록했다. 일반적인 기존 제품들이 동일 조건에서 75~80㏈ 상당의 심한 소음을 발생시키는 것과 비교하면, 소음을 무려 2.5배 이상 감량에 성공했다.

소재 혁신으로 케이블 마모 최소화
씨피시스템은 고속 구동 시 발생하는 분진의 원인을 단순히 외관 체인 구조에만 국한하지 않았다. 체인 내부에서 격렬하게 흔들리며 피복이 벗겨지는 케이블의 움직임에 주목하고, 케이블과 직접 맞닿는 모든 내부 부품의 소재 개선에 전력을 다했다.

그 핵심 비결은 체인 내부 칸막이(디바이더)와 세퍼레이터에 특수 신소재인 ‘GUR’을 전격 도입한 것이다. GUR 소재는 마찰계수가 극도로 낮고 내마모성이 최고 수준으로 우수해, 표면을 만졌을 때 매우 매끈매끈한 질감을 자랑한다. 이 신소재 덕분에 고속 반복 구동 중에도 케이블 외피 손상을 획기적으로 최소화할 수 있었다.

기존 시장의 상당수 제품은 프레임의 강도를 높이기 위해 유리섬유(Glass Fiber)가 약 33% 혼입된 강화 나일론 소재를 사용한다. 이 경우 체인 자체는 튼튼할지 몰라도, 내부의 미세한 돌가루 성분(유리섬유 마찰 입자)이 날카로운 사포처럼 작용해 고속 이동 시 케이블 피복을 갉아먹고 까버리는 한계가 존재했다. 

씨피시스템은 이 고질적인 문제를 풀기 위해 내부 부품 및 구조 전반에 걸쳐 독자적인 특허를 확보하며 기술적 장벽을 구축했다. 소재의 혁신은 철저한 필드 테스트로 증명됐다. 씨피시스템은 자체 설비를 24시간 연속 구동 방식으로 300만 회 이상의 극한 반복 동작 테스트를 수행하며 장기 신뢰성을 검증했다.

김경민 대표는 “설비가 가동되는 내내 쉬지 않고 돌아가는 엄격한 자체 테스트를 적용한 결과, 시중의 다양한 규격과 굵기의 케이블을 무작위로 넣어도 마모가 전혀 발생하지 않는 수준까지 기술을 완성했다”라며, “케이블 마모로 생산 라인이 멈추면 보수 비용은 물론 다운타임에 따른 손해가 상상을 초월하는데, 우리 제품은 이를 근본적으로 막아주기에 현재 클린룸 환경에 가장 적합한 최고 수준의 G클린체인이라 자부한다”라고 강조했다.

로봇 자동화 시장 겨냥
씨피시스템은 첨단 산업용 로봇 시장의 폭발적인 성장세에도 선제적으로 대응하고 있다. 회사의 대표적인 다축 로봇 특화 솔루션인 로보웨이는 다관절 로봇 암(Arm)이 3차원 공간에서 복잡하고 정밀하게 움직이는 환경에서도, 케이블과 전선관 튜브의 이동 경로를 한 방향으로 완벽하게 제어해 꼬임과 파손을 방지하는 제품이다.

사진. 로봇기술

기존 시장의 제품들은 유연성이 떨어지거나 스트로크(구동 거리) 길이가 고정돼 있어, 로봇이 크게 회전할 때 튜브가 처지거나 공간적 간섭이 발생하는 한계가 있었다. 반면 씨피시스템의 로보웨이는 5㎝ 단위로 사용자가 원하는 스트로크를 자유롭게 맞춤 조절할 수 있다. 덕분에 공간 활용성을 극대화하는 것은 물론, 로봇의 구동 범위에 최적화된 설계를 구현해 제품의 파손율을 획기적으로 낮췄다.

기술적 정교함도 돋보인다. 구동부에 롤(Roll)을 부착해 튜브 마찰에 의한 분진을 최소화했으며, 튜브 처짐 방지 가이드와 특수 스프링 메커니즘을 전격 적용했다. 이 구조는 로봇이 어떤 각도로 격렬하게 움직이더라도 케이블에 항상 일정한 장력을 유지시켜 주어 전선이 늘어지거나 쳐지는 현상을 원천 차단한다.특히 씨피시스템은 얇은 전선관뿐만 아니라, 최대 95Ø 규격의 대형 플렉시블 튜브까지 전량 자체 기술로 생산·공급하고 있다. 굵은 고압 케이블이 들어가는 대형 자동화 설비나 글로벌 전기차(EV) 생산 라인에서 씨피시스템을 고집하는 이유가 바로 여기에 있다.

김경민 대표는 “까다롭기로 유명한 국내외 유수의 대기업 엔지니어들이 본사를 직접 방문해 무려 1년 동안 장기 신뢰성 테스트를 진행했다”라며 “그 결과 기술력을 완벽히 인정받아 현재 대기업의 첨단 첨단 제조 라인은 물론 글로벌 전기차 공장의 핵심 로봇 설비에 전격 도입돼 가동 중이다”라고 성과를 밝혔다.

이어 김 대표는 “제조 공장의 클린룸화와 고도화가 진행될수록 설비의 핏줄인 케이블을 완벽하게 보호하는 기술이 곧 공장의 생산 수율과 직결된다”라며 “씨피시스템은 케이블체인부터 로보웨이까지 전 제품 라인업을 100% 국산화한 독보적인 기술 자부심을 바탕으로, 글로벌 시장의 판도를 바꾸는 세계 최고 수준의 보호 솔루션을 지속적으로 선보일 것”이라고 포부를 덧붙였다.