[산업-IT융합의 현장]두산인프라코어 수직형 머시닝센터


◆공작기계, IT와 만나 고급장비로 진화한다

두산인프라코어는 공작기계분야에서 세계적인 수준의 기술력을 확보한 글로벌 기업으로 성장하고 있다. 선진 기업들과의 기술격차는 공작기계의 지능화로 해결하고 있으며, 나노급 비구면 가공기를 개발해 기술력을 과시하기도 했다. IT 기술이 접목된 수직형 머시닝센터 DNM 시리즈는 해외 고객으로부터 큰 호평을 받고 있으며, 연간 1,300대 이상 판매될 것으로 예상된다. 지능형 공작기계 개발은 국내 최대 규모의 두산 공작기계 연구개발센터에서 진행되고 있다. DNM 시리즈 외에도 충돌방지시스템(CPS), 복합공작기계 등 다양한 제품이 개발돼 시장 출시를 기다리고 있다.

두산인프라코어의 핵심 사업은 건설중장비, 공작기계, 엔진 등이다. 이중에서 공작기계 사업은 해외 선진기업 보다 늦게 뛰어든 상황이나 세계 굴지의 기업들과 어깨를 나란히 할 수 있을 만큼 기술의 진보를 이루었다. 제품 대부분이 해외로 수출되고 있으며, 독일과 일본의 공작기계 아성을 턱밑까지 위협하고 있다. 이러한 공작기계의 기술적 진보에는 IT의 도움이 컸다.

두산인프라코어는 보급형 공작기계에 정보기술(IT), 즉 인공지능 기능을 가미해 공정단계를 자동화 및 지능화함으로써 고성능 공작기계에서나 가능했던 기능들을 저렴한 비용으로 추가했다. 지능형 공작기계는 고객들로부터 큰 호응을 받으며, 높은 마진율을 확보하는 일석이조의 효과를 낳았다.

▲머시닝센터란

머시닝센터(Machining Center)란 자동 공구 교환장치를 부착해 여러 공정의 연속적인 작업을 자동으로 공구를 교환하면서 공작물을 가공하는 공작기계를 말한다.

머시닝센터는 기본적으로 수직형 머시닝센터와 수평형 머시닝센터, 문형 머시닝센터로 구분되고 사용자의 고정밀, 복합가공으로의 요구사항에 맞춰 새롭게 개발된 5축 머시닝센터와 복합형 머시닝센터로 세분화되고 있다.

#수직형 머시닝센터

공구방향이 테이블과 수직 방향으로 이동하면서 공작물의 상면을 가공하는 머시닝센터를 지칭하는 말. 수직형 머시닝센터는 구조상 정확한 공구작업이 가능하고, 가공 상태도 수시로 확인할 수 있는 장점을 지닌다.

#수평형 머시닝센터

테이블과 수평 방향이며, 공작물을 회전 테이블 위에 고정시켜 동시 4면을 한 번의 세팅으로 가공할 수 있다. 수평형 머시닝센터는 테이블의 회전이 가능하기 때문에 가공물을 단 한번의 설정으로 가공을 완료할 수 있다.

#문형 머시닝센터

대형 공작물 가공기계로, 두 개의 칼럼(Columm)에 지지된 교차 빔에 주축 헤드가 상하, 좌우로 이동하고 테이블이 전후로 이동하며 공작물을 수직, 수평으로 가공할 수 있다.

◆공작기계, IT와 만나 진화하다

두산인프라코어는 지능화 작업을 범용 수직형 머시닝센터에 우선적으로 적용했다. 수직형 머시닝센터는 범용 장비로 시장수요가 가장 많고 업체간 경쟁도 가장 치열한 품목이기 때문이다. 수직형  머시닝센터는 수직형 절삭 가공기계로 툴 교환이 자동으로 이루어지는 것이 특징이다.

다품종 소량 생산을 목적으로 한 절삭 부품 가공에 주로 이용된다. 이렇다 보니 공정과정이 매우 복잡하다. 머시닝센터에 탑재된 수치제어기(NC)가 일부 자동화 기능을 지원하고 있으나 옵션 기능이 복잡해 입력하는 데 시간이 많이 소요된다는 지적을 받아왔다.

두산인프라코어는 이러한 문제를 인식하고 수치제어기 제작사의 사용자 편의 옵션사항을 자체 개발해 프로그램으로 대체함으로써 일일이 수작업으로 입력해야 했던 과정을 단축했다. 연간 39억원 가량의 비용 절감 효과를 낳고 있다는 것이 두산인프라코어측의 설명이다. 개발 작업이 쉬웠던 것은 아니다. 공작기계 업계가 장비 위주로 개발이 진행되다 보니 소프트웨어 비중은 매우 취약했다. 두산인프라코어도 비슷한 상황으로 인해 초기 개발시에 별 다른 관심을 받지 못했다. 그렇지만 개발 이후 새로운 수치제어기를 탑재한 머시닝센터가 높은 가격에 팔리면서 이러한 인식은 크게 바뀌었다.

두산인프라코어가 개발한 수직형 머시닝센터 DNM 시리즈는 약 15개월의 개발기간을 거쳐 정식 제품으로 완성됐다. 소프트웨어 및 IT 기술개발은 선행개발 2팀에서 담당했다. 개발팀은 2007년 3월 개발에 앞서 선행조사에 착수했다. 선행조사는 일본과 독일 등 선진 기업의 공작기계 지능화 사례를 조사해 두산이 확보해야 할 필요기술과 자체 보유한 기술 현황을 파악하는 것이 목적이었다.

아울러 고객들이 필요로 하는 기능을 파악하는 것도 중요한 과제였다. DNM 시리즈는 이러한 선행조사와 기획 단계를 거쳐 7월에 개발 방향을 확정하고, 본격적인 시스템 개발에 착수했다.       

◆‘편의성 향상’과 ‘작업 시간 단축’

두산인프라코어 개발팀이 DNM 시리즈 개발에 중점을 둔 부분은 ▲이용자의 편의성 ▲정지시간 최소화 ▲유지보수 용이성 등이다. 이용자의 편의성은 고객이 프로그램을 통해 손쉽게 가공할 수 있도록 하는데 방향이 맞춰져 있다. 정지시간 최소화는 가공 작업을 시작하기 전에 필요한 준비시간과 가공 중에 오류 발생으로 인한 정지시간을 최소화 할 수 있도록 프로그램을 작업하는 것을 말한다. 유지보수 용이성은 말 그대로 손쉽게 유지보수를 할 수 있도록 프로그램화 하는 것을 의미한다.

개발팀은 이러한 좌우명 아래 DNM 시리즈 개발에 나서 경쟁사 제품보다 사용자 편의성이 우수하고 별도의 조작이 필요없는 지능형 머시닝센터를 개발했다. 두산인프라코어는 DNM 시리즈 개발로 공작기계 선두업체인 일본과 독일 업체와의 격차를 크게 줄일 수 있게 됐다. 공작기계 부문은 여전히 4~5년 정도 뒤져 있으나 설계 기술과 소프트웨어 부문에서는 동등한 수준까지 따라잡았다는 것이 두산인프라코어의 설명이다.

두산인프라코어 수직형 머시닝센터 DNM 시리즈는 고객들이 필요한 기능 위주로 탑재돼 가격 대비 만족도 높은 것으로 평가를 받고 있다. 해외 판매 담당자들도 이러한 장점을 파악하고 앞 다투어 공급을 의뢰하고 있다. 수직형 머시닝센터 DNM 시리즈는 이러한 시장 평가에 힘입어 연간 1,200~1,300대 정도 판매될 것으로 전망되고 있다.

두산인프라코어는 이번 지능형 머시닝센터 수치제어기 프로그램을 새롭게 개발하면서 공작기계의 판매 증가와 기술력 향상, 대외 인지도 개선, 특허 보유라는 결실을 얻게 됐다. 특히 선진 업계 따라잡기와 함께 후발주자로 무섭게 떠오르고 있는 중국 업계와의 기술적 격차를 벌리는 효과를 낳았다. 중국 업계가 세계 절삭공작기계 시장을 25%를 장악하고 있다는 점에서 이들의 맹추격을 등한시할 수 없는 상황이다.

두산인프라코어의 성장에 가장 경계하는 쪽는 일본 공작기계 업계이다. 두산이 개발한 DNM 시리즈는 일본 수치제어기 업체인 화낙(FANUC)의 제품을 토대로 연구, 개발한 것이다. 개발 당시 화낙은 자국 경쟁사들에게 이미 공개한 정보를 외국 기업이라는 이유로 두산인프라코어에 일절 제공하지 않았다. 두산인프라코어는 화낙의 주요 고객이었지만 기술협력 요청에도 지원을 받지 못했다. 화낙의 이러한 경계심은 두산인프라코어가 수치제어기 시장에서 화낙의 경쟁사로 부상할까 우려를 했기 때문이다.

◆지능화로 장비고급화 구현

두산인프라코어는 경쟁사의 견제 속에서도 지능형 공작기계 개발에 성공함으로써 장비 고급화를 조기에 실현할 수 있게 됐다. 특히 IT 기술력이 풍부한 국내 토양이 공작기계의 지능화를 앞당길 수 있는 촉매제가 됐다. 수치제어기의 가격 인하 추세에 대비해 장비의 고급화 전략은 꼭 필요한 상황이다. 선진 업체들도 이러한 추세에 따라 지능형 장비 개발에 적극 나서고 있다.

공작기계 분야는 독일과 일본, 이태리, 미국 등의 4대 강국의 업계가 시장을 평정하고 있으며, 중국 업계가 최근 정부의 전폭적인 지원 아래 빠른 성장세를 보이고 있다. 국내 기업은 두산인프라코어가 장비 스마트화 전략을 통해 제품을 차별화함으로써 4강 기업들과의 기술 격차를 줄이며 바짝 뒤쫓고 있다.

특히, 공작기계 분야는 기술 발전을 거듭하면서 고정밀 및 하이테크 분야로 중심축이 이동하고 있다. 그 결과물로 초대형, 초정밀, 복합화가 진행되고 있다. 무선 접속 기능이 탑재돼 네트워크나 컴퓨터로 원격 제어도 가능하며, 3D 가상화 기술을 활용한 시뮬레이션 프로그램으로 사전 오류 진단 기능도 도입됐다. 에너지 절감을 위한 친환경 기술도 응용되고 있다. 두산인프라코어는 이러한 추세에 맞춰 다양한 기술을 공작기계에 접목하고 있다. 기술 접목은 지난해 완공된 국내 최대 규모의 공작기계 연구개발센터에서 진행되고 있다.

◆미래형 공작기계 연구개발의 메카

두산인프라코어 공작기계 연구개발센터는 2007년 건설에 착공해 지하 1층, 지상 5층, 연면적 6,870㎡ 규모로 지난 2008년 11월에 완공됐다. 연구개발센터는 최적의 연구 환경을 조성하기 위해 세련되면서도 자연친화적인 이미지로 꾸며졌으며 핵심기술 유출을 막기 위해 3중 보안시스템을 갖추고 있다.

두산인프라코어는 연구개발센터의 건립으로 미래 공작기계 시장 공략을 위한 핵심 기술 개발의 터전을 확보하게 됐다. 두산인프라코어는 이를 통해 공작기계 분야에서만 2012년까지 생산 2만2천대, 매출 2조2,000억원을 달성한다는 내용의 중장기 전략을 수립했다. 두산인프라를 이를 실현하기 위해 우선 국내외 기관들과 글로벌 R&D 네트워크를 구축해 제품설계, 기초 요소기술, 고객위주 응용기술, 시스템 최적화 등 연구개발 기반을 강화하고 여기서 확보한 원가경쟁력을 바탕으로 고효율 장비 위주로 바뀌고 있는 글로벌 시장을 공략해 나간다는 계획이다.

또한 핵심 기술을 개발해 고부가가치 장비를 늘려나갈 계획이다. 앞서 언급한 초고속-초정밀-고생산성-고신뢰성이 특징인 고부가가치 제품에 필수적인 열변위 보정 및 이송계 최적화 기술을 집중 연구해 이들 핵심기술을 장착한 고속머시닝센터, 5축 가공기, 복합가공기, 금형가공기 등을 앞세워 고급 제품 시장의 점유율을 늘려 나갈 방침이다.

고객군 확장에도 적극 나설 계획이다. 두산인프라코어는 항공/군수, 유전/가스, 발전설비, 의료 등 다양한 산업수요에 맞춰 대형 문형가공기, 스위스턴, 방전가공기, 초정밀가공기 등 신제품을 차례로 출시해 사업 분야를 다양화 한 뒤 신성장 동력을 발판으로 글로벌 시장의 입지를 강화하겠다는 전략이다.

연구 개발 제품들도 잇따라 선보이고 있다. 두산인프라코어는 3차원 가상 머신 그래픽 모듈을 통해 가공시 문제가 발생하면 이를 자동으로 중지 또는 예방하는 충돌방지시스템(CPS)을 개발해 출시 시점을 저울질하고 있다. 나노급 가공이 가능한 초정밀 비구면 가공기도 이미 개발한 상황이다. 이 제품은 우주에서 사용되는 초정밀 제품을 공작하는데 활용되고 있으며, 두산의 초정밀 기술력을 보여주는 대표적인 제품이기도 하다.

◆세계 선두업체로 자리매김하기

두산인프라코어 공기자동화 부문은 지난해 세계적인 경기불황에도 불구하고 비교적 선전했다. 신제품의 적기 출시와 A/S의 효율화, 품질 및 가격 경쟁력 강화 등 고객 요구에 부응하는 정책을 추진하면서 국제 전시회에 참가하는 한편, 자체 전시회와 기술 세미나를 개최해 브랜드 가치를 제공하는 성과를 거둠으로써 전년 수준을 넘는 9,207억원의 매출 실적을 기록했다.

내수부문은 조선, 중장비, 풍력, 일반기계 등 관련 산업의 공작기계 수요 증가로 전년 대비 7.6% 성장하며 48%의 시장 점유율을 고수함으로써 국내 최대의 브랜드로 위상을 강화했다. 수출 부문은 경기침체와 시장 위축으로 성장세가 둔화됐으나 고성능 제품 수요가 증가한 북미시장과 중국, CIS, 인도, 중남미 등의 신흥시장에서 안정적인 성장세를 구가하며 전년 수준의 매출 실적을 올렸다.

두산인프라코어는 올해 글로벌 경쟁력을 강화해 성장 기반을 한층 확고히 한다는 전략이다. 연구개발과 생산, 판매, 품질 등의 부문을 강화해 지난해보다 4.8% 성장한 9천645억원의 매출(공기자동화 부문)을 목표로 하고 있다. 특히 고부가가치 고성능 제품의 라인업을 확대해 선진 시장에 대한 공략을 강화하고 신흥시장에서는 다양한 판매 프로모션을 추진해 시장을 선점할 방침이다. 두산인프라코어는 지난 5월에 개최된 두산 국제공작기계전시회(DIMF2009)에 각종 차세대 모델과 대형 문형 머시닝센터, 스위스턴(Swiss Turn), EDM 등의 신제품을 대거 출품해 기술력을 과시했다.

두산인프라코의 과제는 세계 4강 기업들과의 격차를 없애 대등하거나 그 이상의 기술력을 확보하는 것이다. 공작기계시장은 경기가 침체될수록 시장 수요가 감소해 업체간 경쟁은 한층 치열해진다. 이런 상황에서 의지할 것은 기술력 밖에 없다.  

세계 공작기계인의 축제, ‘DIMF2009’전세계 딜러 총집합

‘기계를 만드는 기계’인 공작기계는 모든 제조업의 기반이 되는 기계 장비로, 국가 전반의 기술발전 수준을 가늠할 수 있는 척도이기도 하다. 두산인프라코어는 이러한 공작기계를 위한 국제규모의 축제 한마당 ‘국제공작기계전시회(DIMF)'를 2년마다 한 번씩 개최해 기술력을 과시하고 있다.

올해로 7회를 맞은 두산국제공작기계전시회(DIMF2009, Doosan International Machine tools Fair)는 두산인프라코어가 해외시장 개척과 수주기반 확대, 딜러 영업력 제고 등을 위해 1997년부터 독자적으로 개최하고 있는 대규모 국제 행사이다. 2009년 DIMF 행사는 지난 5월 13일과 14일 양일간 창원 1공장에서 개최됐으며, 경기침체에도 불구하고 300여명의 해외 딜러를 포함한 국내외 공작기계 관계자 2,000여명이 방문했다.

두산인프라코어는 이번 전시회에 터닝센터 18종, 머시닝센터 21종, 와이어 방전가공기 6종 등 대형과 신기종 위주의 차세대 전략 제품을 대거 선보였다. 이 중에서 대형 공작물의 모든 작업을 지원할 수 있는 다목적 장비인 5면 가공 문형 머시닝센터가 관람객들의 관심을 모았다. 또한 24시간 무인가공으로 전기전자, 정밀의료기기산업의 소형, 정밀 부품을 대량 생산할 수 있는 스위스 턴도 관심의 대상이 됐다.

/아이뉴스24 특별취재팀, 벤처기업협회 공동기획

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