본문 바로가기

사람과 만남

[인터뷰] FPD 산업, 모션 컨트롤 기술이 함께 합니다

정훈택 대표이사, 순환엔지니어링


디스플레이 산업의 급격한 확대와 함께 디스플레이 제조 산업 분야에서의 기술 진보 또한 다이나믹하게 진행중이다. 여기에 핵심이 되는 기초 기반 기술이 초정밀 구동을 위한 모션 컨트롤 기술이다. 이에 초정밀 모션 컨트롤 시스템 전문업체인 순환엔지니어링 정훈택 사장을 만나, 디스플레이 산업 분야에서 모션 컨트롤 기술이 접목하게 된 배경과 모션 컨트롤 측면에서의 기술 동향에 대한 의견을 들어봤다. 

글_ 오승모 기자 


Q. 국내에서 모션 컨트롤이라는 용어 자체가 생소한 때가 있었습니다. 그러나 최근 1~2년간 그 개념이 엔지니어들 사이에서 정착되고 있는 것 같습니다. 

- 그렇습니다. 국내에서 3~4년전까지만 해도 모션은 아주 생소한 용어였지요. 이제야 관련 엔지니어들이 한두번쯤은 들어본 용어가 되었답니다. 그만큼 모션 기술은 국내 FA 산업이 초기 단계를 지나 전개 단계 및 확산단계로 발전하는 과정에서 실체가 드러나기 시작했다고 볼 수 있겠죠. 물론 외국에서는 80년대부터 모션이라는 용어가 활발했습니다. 국내에서는 이제서야 접목이 된 것이라고 할 수 있죠. 모션에서 FA가 시작한다고 할 수 있으며, 그러한 시각에서 모션 기술이 부각되고 있다고 파악할 수 있겠죠. 더구나 시간이 지날수록 향후에는 모션 기술이 FA에서 독립적인 영역을 확실하게 구분하여 가지고 갈 것이며, 수요 및 기술개발 측면에서도 확고한 영역으로 자리잡게 될 것입니다. 


Q. 미국의 방위산업 장비 분야에서 한정적으로 적용되던 모션 컨트롤 기술이 지금처럼 전 산업 분야로 광범위하게 확산된 데에는 그만큼 어떤 계기가 필요했을 텐데요. 

- 80년대와 90년대 초반까지는 미국, 일본 등 선진기업들의 모션 컨트롤 기술을 보면 범용기술이라기 보다는 일부 극소수 엔지니어와 소수업체에 한정된 닫혀진 기술이었습니다. 이는 미국의 방위산업 장비에서 모션 기술이 시작되었기 때문이라고 봅니다. 특히 그 당시에는 모든 기술이 아날로그 기반이었습니다. 그래서 방위산업에서 트레이닝된 경험많은 일부 엔지니어들만이 누리는 기술이었죠. 일종의 첨단기술이었던 모션 컨트롤 기술은 당시 이들 소수 엔지니어와 일부 전문기업에 의해 독점된 기술로 이들만이 장비를 만들 수 있었고, 고가에 판매할 수 있었습니다. 

그러다가 90년대 들어서면서 모션의 아날로그 기술이 디지털 기술로 변화되었습니다. 거기에는 DSP의 역할이 컸지요. 기존의 아날로그에 의한 독점적 기술에서 디지털화되면서 보다 범용화 된 기술로 확산되기 시작했습니다. 디지털화 되면서 제어 알고리즘 등이 표준화되기 시작했고, 몇몇 엔지니어의 손에서 일반 엔지니어의 손으로 모션 컨트롤 기술이 빠져나올 수 있었던 것이죠. 그러면서 모션 컨트롤 기술이 광범위하게 번지기 시작한 것이죠. 또한 반도체 산업의 성장도 큰 역할을 했습니다. 반도체 장비 분야에서의 폭발적인 수요확대에 맞춰서 모션의 디지털화가 이루어지고 확산되었던 것입니다. 

DSP의 역할과 함께 또 한가지 빼놓을 수 없는 것이 PC의 역할입니다. 기존의 제어가 아날로그 기반의 제어였고, 폐쇄된 구조 기반의 제어였거든요. 그것이 DSP에 의한 디지털 제어와 개방형 구조의 PC에 의한 범용화가 이루어지게 되었습니다. 기술의 폐쇄성에서 개방화로 나갈 수 있었던 것이죠. 이러한 모션 컨트롤 기술의 경향속에서 당시 반도체 장비의 활성화가 가능했던 것이죠.

 

Q. 반도체 장비 분야에서 활발한 기술 발전을 이룩한 모션 컨트롤이 현재 국내시장에서는 TFT-LCD로 대표되는 디스플레이 산업 분야에서 큰 주류 기술로 자리잡았다고 보여집니다. 

- 지난 90년대 중반 PCB 장비와 반도체 후공정 장비, 검사 장비 등에서 커다란 비중을 차지하기 시작한 모션 컨트롤 기술은 2000년도 들어서면서 반도체 분야에서의 설비투자가 포화상태에 접어들면서 새로운 기술 장비의 수요가 감소하게 되었으며, 현재시점에서는 고속 성장중에 있는 FPD 산업 관련 장비 분야로 중심점이 이동했다고 봅니다. 지난 2000년 이후 불과 3~4년만에 FPD에서 거둔 산업의 폭발적인 성장에 힘입어 모션 시스템 장비 산업은 급속한 기술발전을 이루었습니다. 시장의 요구에 발맞춰 나갈 수 있는 모션 시스템의 기술 개발이 향후 산업 성장의 원동력이 될 것으로 보이며, 이를 위해서는 인력과 자본 및 기술개발 등을 위한 인프라의 확충이 요구되고 있습니다. 


Q. 디스플레이 산업 분야에서의 장비에 대한 생산성 향상과 기판의 대형화에 따른 고정밀도의 확보라는 측면에서 새로운 제어 기술이 요청되었고, 여기에 모션 컨트롤 기술이 적극 부응하게 되었다고 할 수 있겠네요. 

- 모션 컨트롤 기술은 현재 FPD 장비에서 핵심적인 역할을 하고 있다고 봅니다. 장비 운영 조건에서 가장 핵심적으로 요구되는 생산성을 맞추기 위해 점차 증가하는 대면적에서 고정밀도를 유지하고 가동속도 또한 매우 높아진 상태입니다. 기존 제어 방식 및 구동 체계에서 새로운 제어 개념과 리니어 모터 스테이지 같은 고기능의 구동체계를 필요로하게 되었고, 이는 FPD 산업의 성장과 더불어 많은 발전을 이루었습니다. 특히 PC 기반의 제어 환경 구축은 IT 산업의 발전과 맞물려 그 적용성과 기술력의 향상이 가속화되어 네트워크 기반의 모션 컨트롤 기술로 이어지고 있습니다. 

결국 생산성, 정밀도, 생산량의 증가가 요구되고, 여기에 소프트웨어적이고 전자적인 보다 새로운 제어 기술이 갖추어져야 하고 기계적인 구동체계도 더 진보해야 했습니다. 이 구동체계의 핵심으로 리니어 모터가 부상된 것입니다. 새로운 제어 방식과 리니어 모터가 디스플레이 관련 제조 장비 분야의 키를 쥐고 있다고 할 수 있습니다. 실제로 경제적으로 지금 가장 활발하게 리니어 모터와 진보된 제어기술이 광범위하게 일반적으로 활용되고 있는 분야가 FPD인 것입니다. FPD 장비 분야에서의 요구에 모션 컨트롤 기술이 적극 부응한 것이라고 봅니다. 


Q. 디스플레이 관련 공정, 검사, 조립 장비 분야에서 모션 시스템 및 제어 기술이 실제적인 비용절감과 생산성 향상에 기여하고자 할 때 가장 핵심이 되는 기술은 무엇이라고 할 수 있습니까? 

- 생산성 향상과 비용절감은 모든 제조 장비에서 가지는 기본 명제이며, 모션 컨트롤 입장에서의 핵심 기술 방향은 일차적으로 속도와 정밀도입니다. 원하는 속도와 정밀도를 구현하기 위해서는 기술적으로는 가장 핵심이 될 수 있는 것이 전반적으로 모션 시스템의 전체 모션계(계통) 전체의 시작부터 끝까지 반응속도 응답성을 우선 빠르게 해주는 것이 필요하다고 봅니다. 그러기 위해서 제어 알고리즘은 물론 전류 구동축인 모터 자체가 빠르게 움직여야 하며, 기계도 그에 따라서 빠르게 움직일 수 있는 메커니즘을 갖추어야 합니다. 

고속성과 고정밀성을 모두 확보하기 위해서는 제어기, 앰프, 모터, 기계설비 모두를 다 맞물려서 전체 계의 응답특성을 개선하고 빠르게 할 수 있는 그런 시각에서의 개발과 선정 및 접근이 필요합니다. 그러다 보니 지금 DSP 컨트롤러와 리니어 모터가 그 목적에 부합하는 디바이스로 부각된 것입니다. 

또 한가지 모션 컨트롤 분야에서 핵심이 되는 분야는 사용자 편의성입니다. 원하는 속도와 정밀도를 구현하기 위한 응답성에 이어 사용자 편의성은 소프트웨어적 측면, 제작적인 측면, 설치와 유지보수라는 측면 모두에서 요청받고 있습니다. 모션 컨트롤 기술의 범용화 추진에 이어 이 범용화를 더욱 촉진할 수 있는 것이 사용자 편의성입니다. 사용자 편의성의 측면에서 네트워크 기술이 최근들어 각광받고 있으며, 모션 시스템 및 부품들도 하이브리드화하는 작업이 적극 시도되고 있습니다. 각각 개별적으로 도입되었던 모터와 앰프가 일체화되고 기계와 모터가 일체화되는 하이브리드 네트워크화가 이루어지고 있습니다. 이는 모두 사용자 편의성의 입장에서 추진되는 것이라고 볼 수 있습니다. 


Q. 디스플레이 관련 모션 컨트롤 분야에서 리니어 모터를 통한 리니어 모션 스테이지와 같은 리니어 모션 시스템이 모션 컨트롤의 메인 기술로 부각되고 있다고 보여집니다. 

- 모션 컨트롤이 가장 일반화된 장비 산업 분야에서 직선 운동 및 직선 이송에 대한 수요가 가장 많고, 점증하는 정밀화 및 고속화와 맞물리면서 지금은 90년대 이후에 국내에서 활용되기 시작한 리니어 모터가 이에 가장 부합하는 디바이스라고 볼 수 있습니다. 이 리니어 모터를 이용한 리니어 모터 스테이지 혹은 스테이지 시스템을 리니어 모션 이라고 하며, 최근 들어 이 리니어 모션이 모션 컨트롤에서 하나의 키워드로 자리잡아가고 있다고 볼 수 있습니다. 장비 전체에서 금액적으로 차지하는 비중은 아직 크다고 할 수는 없지만, 중요도에서는 가장 큰 위치를 차지하는 핵심분야라고 봅니다.

이제는 단순히 한 방향으로의 단순 동작에서 다수의 방향으로 구성된 장비에 이르기까지 그 범위는 매우 다양하며, 사용되는 산업 분야에 따라 그 사이즈도 다양하다고 할 수 있습니다. 특히 FPD 장비 분야에서는 리니어 모션 시스템도 점점 대형화 고속화되고 있어 장비 제조상의 어려움이 점차 증가하고 있기도 합니다. 그만큼 이러한 수요를 따라가기 위한 기술적인 연구개발이 필요한 때입니다.

 

Q. 국내 및 대만에서의 FPD 설비투자 경쟁이 급물살을 타면서 리니어 스테이지 장비 시장도 함께 부각되고 있는데요. 이들 장비 시장은 어떻습니까? 

- 리니어 스테이지의 수요는 FPD 시장 확대와 더불어 폭발적으로 늘어나고 있으며, 특히 국내 대기업 및 대만의 LCD 생산설비 증설에 따른 장비 시장에서 빠른 속도로 확대되고 있습니다. 더불어 FPD 장비에서 소요되는 리니어 스테이지의 요구 정밀도가 매우 높아지고 있어 스테이지 설계 및 제어기술의 중요성이 더욱 중시되고 있습니다. 2000년부터 시작된 FPD 산업에서 불과 5년 사이에 조립 장비, 검사 장비, 전공정 장비로의 접근이 이루어지고 성과를 내고 있는 중입니다. 그러다 보니 모든 장비에서 리니어 스테이지가 필요하게 되었고 요구수준도 급격하고 빠르게 변화하고 있는 중입니다. 그러다 보니 기술도 거기에 맞춰서 급속하고 빠르게 변화하고 있으며, 현재 국내에서 필요로 하는 장비 수요에 국내 스테이지 업체들이 적극적으로 보조를 맞춰 나가고 있습니다. 

또한 최근 발표된 자료에 따르면 LCD 분야 전공정 핵심장비 국산화율이 40% 이상으로 늘어날 것이라고 합니다. 장비의 국산화율을 더 높이기 위해서는 스테이지 설계 및 제어기 기술이 동시에 향상되어야 하며, 이에 보다 적극적인 노력과 투자로 핵심적인 기술 개발에 박차를 가해야 할 시기라고 생각합니다. 


Q. 앞서도 말씀하셨던 시스템 구축 및 장비 운용, 그리고 유지보수의 측면에서 사용자 편의성이 강조되고 있는 가운데 네트워크의 중요성이 점차 부각되고 있습니다. 

- 네트워크는 제조 과정에서의 사용자 편의성에서 접근할 수 있습니다. 많은 엔지니어들이 간과하기 쉬운 분야인데, 실제 장비에서 전기장치 조립에는 많은 공수와 시간이 요구됩니다. 이에 소위 하드 와이어드 개념을 네트워크로 바꾸면 공수와 배선을 획기적으로 절감할 수 있습니다. 또한 유지보수 측면에서도 80% 이상이 배선 문제에서 발생합니다. 때문에 배선과 공수를 획기적으로 절감하여 사용자 편의성을 돕는 네트워크화는 하나의 흐름이라고 볼 수 있습니다. 

기존의 필드버스로 대변되는 산업용 네트워크들은 인라인 분야에서 활발하게 기술 발전을 보이고 있으며, 머신 투 머신에서 유용하다고 봅니다. 그러나 한 장비안에서는 속도가 늦고 제어 성능이 뒤따르지 못한다는 단점을 가지고 있습니다. 그러다 보니 단위 장비를 위한 고유의 네트워크가 필요하게 되었고, 단위장비에서 필요로 하는 속도와 정밀도를 양보하지 않고 네트워크로 구현하는 싱크넷(SynqNet)과 같은 모션 네트워크가 수요측면에서의 시장 요구를 통해 탄생되었습니다. 

특히 FPD 장비의 사이즈가 반도체 장비보다 더욱 대형화되고 있습니다. 이러한 상태에서 기존의 장비 제어 방식인 아날로그 및 펄스형 모션 컨트롤러로 장비를 제어할 때 발생하는 여러 문제점에 대한 보완을 위해서는 기존 제어 방식보다 월등한 성능을 제공함과 동시에 시스템 배선을 혁신적으로 감소시킬 수 있는 완전 디지털화된 모션 컨트롤 네트워크가 필수적이라고 할 수 있습니다. 이를 통해 장비의 안정성과 신뢰성을 동시에 확보할 수 있는 것입니다. 


Q. 모션 컨트롤 기술의 발전을 위한 기술적 과제와 모션 컨트롤의 입장에서 볼 때 디스플레이 장비 구축에서 가장 고려해야 할 사항은 무엇이라고 보십니까? 

- 최근 10년 동안 모션 컨트롤 시스템은 장비의 소형화, 고성능화에 대응하여 기술발전이 이루어져 왔습니다. 그로 인해 하드웨어적 기술개발은 일정 궤도에 올랐다고 볼 수 있으며, 이제는 소프트웨어 기술에 기반하여 장비의 개방화, 네트워크화, 시스템화의 효과적인 달성을 위한 노력이 필요하다고 생각됩니다. 이는 고도의 네트워크 기술과 다양한 적용분야에 응용할 수 있는 유연성을 바탕으로 한 토털 솔루션을 의미하며, 이를 통해 장비 공급자들이 엔드유저의 다양한 요구에 유연하게 적용할 수 있도록 하는 철저히 유저 입장에서의 모션 시스템에 대한 지원이 이루어져야 합니다. 

또한 수요자의 입장에서 가장 먼저 고려해야 할 사항은 정확한 사양입니다. 목표 사양에 따라 스테이지의 접근개념 및 비용에 많은 차이가 발생하기 때문입니다. 그리고 두번째는 적합한 제어기의 선정입니다. 장비 성능을 극대화하기 위해서는 각축의 상태를 빠른 시간에 감시하며 요구 동작을 효율적으로 수행 가능한 제어기 선택이 곧 생산성과 직결되며 최종 제품의 품질로 귀결되기 때문입니다. 


Q. 순환엔지니어링은 국내에 리니어 모터를 처음 소개하는 등 모션 컨트롤 분야에서 선두적인 위치를 점하고 있습니다. 이러한 순환의 미래 모습이 궁금합니다. 

- 저희는 FPD 장비의 핵심 장비용으로부터 양산 생산 라인용 스테이지까지 다양한 솔루션을 준비하고 있으며, 다양한 장비에서의 적용실적을 보유하고 있습니다. 특히 FPD 산업에서 필요로 하는 핵심적인 장비에 적용되는 고정밀 갠트리 및 에어 베어링 스테이지에 대한 공급으로 적용 범위를 더욱 넓혀가고 있는 중입니다. 또한 장비의 대형화 고속화에 적합한 네트워크 기반의 모션 컨트롤 솔루션을 확대하고 안정적인 시스템 구축을 위해 핵심역량을 집중하고 있습니다. 

이제 조립공정, 검사공정, 전공정 모두에 부합하는 양산기술을 확보하고 향후 유저들의 수요변화에 한발 앞서서 수요를 리드하는 위치에 서고자 합니다. 또한 FPD 뿐만 아니라 안정적이고 고도화된 솔루션이 요구되는 반도체 장비 분야에도 적극 나설 계획입니다. 현재 반도체 장비 분야에서는 일본시장 개척에 상당한 비중을 두고 있고 있으며, 실제로 가시적인 성과를 보고 있습니다. 향후 2년내에 전체 매출의 30% 이상을 일본에서 확보한다는 구상입니다. 


2005년 기사 작성