폭 넓은 이형부품 대응력으로 시세 확장 中   
로봇 활용한 수공정 자동화 솔루션지원능력 확대에도 매진      

SMT 후공정의 수삽라인의 자동화 시장이 뜨거워지고 있다. 이전에는 단순한 이형기 시장으로 여겨졌던 이곳이 최근 관심을 한 몸에 받고 있다. 그 동안 전적으로 작업자에 의존할 수밖에 없었던 수작업 업체들이 인건비 절감, 생산품질 균등화, 생산량 증대 등의 목적으로 자동화 설비에 눈을 돌리고 있다. 마운터 업체들은 기존 모델과 기술력을 무기로 대응 설비를 출시하고 조금씩 시장을 키워나가고 있다. 이들 업체들은 특히, 일부 자삽/수삽부품에서부터 초대형 이형부품까지 아우르는 폭 넓은 대응력과 완성도 높은 공정관리프로그램을 내세워 영역 확대 매진하고 있다. 본격적인 시장 확대를 위해 넘어야할 산이 남아 있지만, 새로운 시장 영역인 만큼 적극적인 모습을 보이고 있다.
 

전자 업종에서 SMT공정의 자동화는 이미 완성 단계에 있다. 자삽공정의 자동화도 성숙되어 있지만, 전반적으로 전자보드에서 자삽 부품이 줄어들고 있는 추세이기 때문에 시장 규모는 오히려 감소하고 있다. 새롭게 떠오르는 곳이 수삽 공정이다. 균일한 품질성 확보와 인건비 절감 그리고 궁극적으로 Smart Factory 구현을 위해 새롭게 부상하고 있다.
수삽 공정 자동화를 위해서는 표준화 수립이라는 결정적인 전제조건이 남아 있음에도 불구하고 제조 경쟁력을 강화하기 위해서는 자삽공정 SMT 중심에서 수삽 조립 공정으로 자동화가 이뤄져야 하는 불가피한 상황이 되었다고 마운터 업체들은 판단하고 있다.
이형 부품은 기존의 SMT 마운터로 쉽게 다룰 수 없는 부품류이다. 엑시얼이나 레디얼 부품뿐만 아니라 커넥터, 헤더, 트랜스포머, DIP, SIMM 및 DIM  소켓 등이다. 기판상의 이형부품의 수는 근년에 극적으로 줄어들었지만 남은 부품의 수삽은 여전히 생산비용에서 중요한 부분을 차지하고 있다. 자동화된 이형부품의 장착은 장착해야할 부품의 형상이나 크기가 변화하기 때문에 여전히 해결해야할 부분이 있다. 정확하고 자동화된 장착을 위해서 생산물종 변경에 빠르게 대응하는 유연하고 범용화된 장비가 요구되고 있다. 오차범위의 변동 및 피할 수 없는 부품결함 때문에 자동 이형시스템은 장착이 정확한가를 검증하기 위해 조립공정을 모니터링하고 부품을 검사할 수 있는 능력도 지니고 있어야 한다. 이러한 현장의 니즈로 인해 수삽/자삽 자동화 설비에 대한 관심도가 높아지고 있다. 여기에 결정적으로 ‘제조업 제4차 산업혁명’이 큰 흐름을 타기 시작하면서 수삽/자삽 공정의 자동화 니즈확대를 부채질하고 있다. 그러나 아직까지 제조사별로 생산하는 제품이 다양하고 생산업체의 규모도 천차만별이어서 이를 표준화할 만한 공정은 없어서 잠잠했던 시장이 조금씩 기지개를 펴고 있는 모습이다.
지난 3년여 전 부터 수삽/자삽 자동화 설비수요가 급증하고 있다. 수삽/자삽 자동화 수요확대 진원지는 중국이다. 한화정밀기계(주)의 세미나 발표 자료에 따르면, 중국 인건비가 5년전에 비해 12.3%로 계속 성장하고 있다. 한국은 성장률로 따지면 2%로 전후이지만 대신 인건비로 따지면 3~4배로 절대 임금이 비싸다. 중국의 인건비 상승으로 인해 脫중국 현상이 벌어지고 있으며, 해안가에서 내륙지역으로 이동하는 업체도 많아지고 있다. 이러한 움직임은 비단 외국계 업체뿐만 아니라 중국자국 기업에서도 나타나고 있다.
최근 수삽자동화 요구는 자동화가 미미한 엔트리 레벨의 큰 대기업들 중심으로 나오고 있다. 국내투자보다는 해외 이전투자건과 관련해서 많이 진행되고 있다. 수공정 작업자 확보 어려움 해소 목적에서도 자동화 요구가 발생하고 있다. 이와 관련해서는 특히, 자동차 전장과 관련한 업종에서 많이 나오고 있다. 수삽/자삽 자동화 수요 극대화로 인해 칩마운터 업체는 물론 자동화 업체, 로봇 업체가 2년 전부터 이후부터 큰 관심을 기울이고 있다.

하이브리드형 마운터, 넓은 대응력이 강점

마운터 업체들이 겨냥하고 있는 수삽자동화 작업 대상은 어셈블리를 제외한 대부분의 파워부품, 파워를 지향하는 보드제품들이다. 대표적으로 SMPS, 충전기, 인버터/컨버터 등의 제품이 여기에 속한다. 그리고 고신뢰성이 필요한 세탁기, 자동차, 산업용PC, 밀리터리 등도 초점으로 두고 있다. 더불어 이형부품 중에서도 기존 설비에서 핸들링하지 못했던 대형, 重형 부품들도 이 영역에 포함시키고 있다.
수삽/자삽 자동화설비는 SMT 공정에서는 칩마운터 뒤에 일부 수삽부품을 조립하는 대체하는 용도, 자삽기 영역에서는 자삽기 뒤에서 이형부품을 처리하는 목적으로 수요가 나오고 있다. 결론적으로, 각각 공정별로 요구하는 장비의 사양이나 성능이 다르다. 현재 시장에는 이들 설비에는 저가의 단순히 XY 이동하는 장비, 이형부품만 삽입하는 장비, 칩마운터 기반 자동화 모델, 로봇업체에서 만든 설비 등이 각자의 장점을 내세우고 있다.

칩마운터 업체들은 소위 하이브리드형 설비라고 해서 자삽, 이형, 수삽 부품들 컨트롤할 수 있는 모델을 선보였다. 속도 측면, 정도 측면에서는 칩마운터 기반의 기술이 높다. 칩마운터 입장에서는 기존 이형기 모델에 크게 손을 대지 않고 새롭게 개척할 수 있는 영역으로 여기고 있다.
마운터 업체들은 수삽/자삽, 이형 자동화 요구에 대응하는 하이브리드형 모델을 출시하고 적극 대응하고 있다. 이들 업체들이 꼽는 장점은 다음과 같다. ▶ 마운터 기반 기술 적용으로 속도가 빠르다. ▶ 인라인화가 용이하다. ▶ 하나의 장비로 여러 부품들을 대응한다. ▶ 생산품질/내구성이 좋고, 기본적으로 비전얼라인 방식을 채용하고 있어서 장착정도도 우수하다. ▶ 유지보수 비용도 유리하다. 물종 변경에 따른 피더 및 공급장치 교체만으로 대응할 수 있다. ▶ 공장자동화에 기여하는 솔루션 제공능력 수준이 높다. 업계에서는 수삽 공정에서 사람의 작업속도는 점당 3.5초~4초 정도, 마운터 방식의 설비는 1초 정도라고 말하고 있다. 사람의 3~4배의 속도가 나온다. 2대의 수삽/자삽 자동화 설비를 구축하면 年 7~8명의 작업자를 대체하는 효과를 누릴 수 있다고 말하고 있다.
마운터 업체들은 하이브리드 모델이 SMT 후단에서는 삽입/이형부품들을, 자삽 공정 뒤에서는 일부 이형/삽입 부품에 작업하기에 수삽/자삽 공정에 대응한다는 점을 내세우고 있다. 

수삽자동화 설비 고객 니즈 충만    

마운터 업계에서는 글로벌 이형부품 시장이 5,000억원, 자삽기 시장이 2000억원 규모일 것으로 추정하고 있다. 수작업 자동화 시장은 초기 단계로, SMT설비 시장대비 1/10 수준일 것으로 예측하고 있다. 관련 업체들은 수삽자동화 시장은 아직 구체화되지 않았지만, 상당히 가까이에 온 느낌이라는 공통의 목소리를 내고 있다.
우선, 생산현장에서의 니즈가 상당히 구체적으로 나오고 있다. SMT 후공정에서 수삽공정을 실시하는 업체가 많은 중국 지역에서의 관심이 가장 높다. 중국과 달리 국내 업체들이 관심을 내비치는 이유는 다르다. 주요 이유는 고급인력 확보의 어려움 때문이다. 순수 국내 SMT후공정 업체들은 전문인력 확보에 대한 고충을 토로하고 있다. 수공정 숙련자 채용이 어렵고, 이직률이 높다. 작업자의 숙련도를 일정 수준까지 끌어올리기 위해 시간&교육이 필요하다. 여기에 생산물동량의 변동이 심하다. 고정적으로 작업인원을 떠안고 가기가 쉽지 않은 상황이다. 그래서 후공정 업체들은 생산물량 확보가 수월하고 인건비가 저렴한 해외지역으로 진출했다. 현재 많은 SMT후공정 업체들이 원청사를 따라서 해외에 생산기지를 구축하고 있다. 아직 밝은 장밋빛을 꿈꾸고 진출했지만, 쓴 맛을 본 업체도 상당히 많다. 현지 업체의 물량을 수주하지 못한 협력업체들은 대부분 낭패를 경험했다. 해외공장 실패사례를 많이 접하고, 현재는 상당히 조심스러운 자세를 취하고 있다.
수공정 자동화 시장의 확장이 거부할 수 없는 흐름이지만, 순수 국내에서는 수요가 많이 없을 것이라는 의견도 나왔다. 수삽장비 투자기준이 칩마운터와 다르다는 점을 이유로 들었다. 칩마운터의 경우에는 생산 점수당 비용을 따져서 투자하는데, 후공정 자동화 설비의 경에는 철저히 인건비 절감을 기준으로 둔다. ROI를 꼼꼼하게 따진다. 관련 업계에 따르면, 중국 지역 업체에서는 3년을, 국내 업체에서는 2년을 기준점으로 두고 있다. 해외지역에 후공정 라인을 가동하고 있는 대기업, 1차협력사를 제외한 중소형 해당 업체들의 자동화 설비투자의지를 고취시키기 위해서는 안정적인 생산물량 확보가 전제사항이다. A 업체 관계자는 국내 자동화설비 시장분위기 활성화를 위해 국가차원의 정책지원이 필요하다고 말했다. 그는 “전세계적으로 제조업 제4차 산업혁명을 주도하기 위한 나라들간의 보이지 않는 경쟁이 치열하다. 중국은 제조 2025, 한국은 제조혁신 4.0 전략이다. 중국은 로봇 등과 같은 단말기 중심의 정책이 주를 이루고, 한국은 IoT/IT 등의 소프트웨어 중심의 정책이 펼쳐지고 있다”면서, “후공정 업체의 해외 진출의 핵심원인 중 인건비 문제는 상당히 높은 축에 속해 있다. 수삽자동화를 위해서는 하드웨어 투자를 위한 정책적인 지원이 구체화된다면, 인건비절감을 향해 해외로 진출하는 업체들의 비중을 낮추는 역할을 할 뿐만 아니라 전자산업계 제조업 전반의 내수활성화에도 큰 도움이 될 것”이라고 전망했다.
SMT 관련 중국현지 마케팅 담당자에 따르면, 최근 중국 자동화설비 시장이 활성화되고 있다. 여러 가지 이유가 있지만 제조업체의 脫중국화를 억제하고자 자동화라인 전환업체에게 일정 부문 지원금을 제공하는 정책이 구체화되어 있기 때문이라고 분석했다.
중소형 협력업체들이 후공정 자동화설비에 쉽게 투자하지 못하는 결정적인 이유는 원청업체에서도 해당 프로세스를 결정하지 않았기 때문이다. 관심을 가지고 다각도로 검토하고 있지만 아직 최종승인을 내지 않은 상황이다. 수십억원의 비용이 투입되는 후공정 자동화라인을 자체적으로 구성했다가 공정이 바뀌거나 대응 솔루션이 바뀌면 그 부담을 고스란히 떠 안아야 한다. 아직까지 중복투자의 위험성이 높다. 위험을 감수할 수 있는 업체는 거의 없다. 중국의 경우, 수십의 수삽 라인을 가동하는 초 대형규모 업체의 투자비용회수률이 높고, 물종에 따른 설비 사양을 자체적으로 선정한 이후라도 원청업체에서 요구하는 사양에 유연하게 움직일 수 있는 파워를 가지고 있다. 설비투자에 따른 위험이 낮은 편이다. 반면 국내업체는 최대 4~5라인을 가진 업체가 대부분으로 설비 사양 교체는 큰 위험군으로 작용하고 있다.
또 다른 이유는 현재의 수삽/자삽 자동화 설비의 범용성이 아직까지 현장의 입맛을 맞추지 못하고 있다는 점이다. 아직까지 전용기 성격이 짙다. 해당 생산물종이 없어지거나 변경되면 이에 맞춰 전면 재투자해야 한다. (주)인터켐 코리아 손대석 기술영업 부장은 “수삽부품 자동화 설비에 있어서 가장 큰 고민은 하나의 설비 내에서 모든 물종에 들어가는 공용 부품 몇 가지를 작업하지 못한다는 점이다. 이는 물종별로 트레이를 각기 제작해야 한다는 것을 의미한다. 선뜻 투자에 나서지 못하고 있다”고 말했다.
그래서 수삽자동화 설비업체들은 현재 규모가 크고 영향력 있는 원청 및 대형업체들을 먼저 공략하고 있다. 이들 업체에서 업종별, 생산물종별 후공정 프로세스 표준화가 수립되면 협력업체들도 자연스럽게 따라가는 생태계가 조성되어 있기 때문이다. 미래산업(주) 황장선 팀장은 “수삽자동화 시장 특성상 파워력 있는 대형 업체들 공략이 중요하다. 글로벌 고객사에서 적극적인 자세를 취하고 있어서 생활가전 관련한 후공정 프로세스는 머지않은 시일 내에 표준화될 것 같다”고 예상했다.

수삽자동화 설비는 진화 中   

수삽자동화 설비 관련 다양한 기술과 노하우가 필요한 설비라고 업계에서는 이야기하고 있다. 일각에서는 마운터보다 어렵다고 말하기도 한다. 마운터는 장착속도이 중요하다. 반면 수삽자동화는 장착속도와 정밀도가 낮을 뿐 이형부품 대응력, 대응 솔루션 제공능력이 중요하다. 다양한 옵션들을 구축하고 있어야 한다. 조립할 수 있는 옵션들이 필요하고, 최적화된 공급장치 제조기술력이 필요하다. 기술 측면에서 보면, 마운터와 수삽자동화에서 요구되는 기술력이 서로 다르다. 다양한 기술력이 필요하지만 진입장벽은 비교적 낮은 편이다. SMT 공정과 비교해 삽입정도가 현저히 낮고, 생산속도도 크게 구애를 받지 않기 때문에 일반 FA업체들도 쉽게 뛰고 있다.
현재 수삽자동화 라인은 ‘로더, 이형기, 수삽자동화 설비, 셀렉티브 솔더링, 검사기, ICT/FCT, 코팅기, 언로더’ 등으로 구성된다. 대부분의 마운터 업체들은 현 수준에서 진화된 수삽/자삽 솔루션에 집중하고 있다. 중장기적인 관점에서 로봇 유닛을 활용한 진화형 모델 개발까지 계획하고 있다. 로봇유닛과의 인버젼을 염두에 두고 있다. 크게 두 가지 방향으로 진행하고 있다. ‘수삽자동화 설비 + 협업 로봇 시스템’ 혹은 ‘로봇 유닛을 장착한 올인원 전자동 설비’로 개발시키고 있다. 비단 하나의 업체가 아니다. 해외 전시회에 참가한 마운터 업체들은 이와 관련한 설비들을 전시하고 동일한 목표를 향해 나아가고 있음을 은연 중에 시사하고 있다.
후공정 자동화 설비 입장에서 핸들링하기 까다로운 부품은 높은 부품이다. 일반적으로 자동화 업체에서는 45mm 높이의 부품을 마지노선으로 잡고 있다. 대부분 이 수준까지 대응하는 솔루션을 제공하고 있다. 그 이상의 높이는 설비로 처리할 수 없다. 기술적으로 대응 시스템 구현이 가능하지만 특주 제작에 따른 가격상승이 불가피하다. 높은 부품을 핸들링할 수 있도록 내부 공간을 키워야 하고, 부품에 적합한 감압시스템으로 개선도 해야 한다. 여러 부문에서 손과 비용이 많이 들어간다. 그런데 45mm 이상의 높은 부품이 적용되는 업종과 물종이 한정되어 있다. 그래서 수삽자동화 설비 업체들은, 특히 마운터 기반 업체들은 자동화 설비에서 핸들링하지 못하는 부품들을 대응하기 위한 하나의 전략으로 ‘로봇 시스템 활용 솔루션’을 제안하고 있다.
사람의 손길이 전혀 없는 전자동 로봇시스템 활용이 최종 진화단계이지만 현재까지 투자대비생산성이 낮아서 당분간은 전용기 위주의 시장이 예상된다. 그러나 시대적인 흐름이 스마트팩토리를 지향하고 있어서 협업 로봇시스템 역시 새로운 시장으로 등극할 가능성이 높다.

수삽/자삽 자동화 설비에 완성도 높은 자삽/수삽 전용 기능 내재화 노력이 일부 마운터 업체를 중심으로 진행되고 있다. 이에 대해 대부분의 업체들은 비현실적이라는 의견을 내놓고 있다. 자삽기는 SMT 이형을 못한다. 서로의 고유의 영역이 존재한다. 자삽기는 압력을 이용하여 집어넣는 구조로 설비 내부의 Z축은 고정되어 있고 하부에서 움직인다. 칩마운터는 반대로 하부는 고정되어 있고 상부 유닛이 움직이면서 부품들을 눌러서 삽입한다. 그래서 압입력이 상대적으로 약하다. 그리고 자삽기는 자삽부품의 다릿발을 휘어주는 장치가 있는데 일반 수삽자동화 설비는 이러한 기능이 없다. 이러한 기능을 구현하기 위해서는 상부와 하부 유닛이 동시에 개별적으로 움직여야 한다. 자삽기는 테이블이 움직이는 단순한 구조이지만 마운터 기반 설비는 상부하부에 별도의 겐트리를 부착해야 하는데, 장비가격이 높아진다. 수삽 공정에서 삽입속도가 자삽기를 따라가지 못하는 상황에서 이러한 상승분을 고객들이 쉽게 수용하지 않을 것이라는 이야기다. (주)YK코퍼레이션 김대연 차장은 “자삽부품의 삽입은 가능하지만, 리드를 벤딩, 컷팅, 포밍해야 하는 기능을 접목시키기는 쉽지 않을 것”이라면서, “현재의 구조를 기반으로 둔 방식이라면 시장에서의 현실성에서는 떨어질 것”이라고 이야기 했다. 이어 그는 “현재 자삽기의 가격이 상대적으로 저렴하다. 고객들이 굳이 높은 가격대의 설비를 선택하지 않을 것 같다. 그리고 이러한 기능을 구축한다고 해도 전용기 개념이 짙어져서 유연성이 떨어지는 점도 큰 약점”이라고 지적했다.
수삽자동화 설비의 수삽/자삽기능 접목에 앞장서고 있는 미래산업(주) 황장선 팀장은 “수삽 자동화 설비를 자삽기화가 아닌 응용 범위 확대개념이 강하다”면서, “고객들은 생산업종별로 엑시얼 부품이 하나만 존재하더라도 자삽기를 구입해야한 한다. 이러한 상황에서 소량의 특정 엑시얼 부품만이라도 이형부품자삽기에서 대응하는 솔루션을 제공한다면, 고객들의 설비투자 부담을 대폭 줄여서 고객만족도를 높일 수 있다”고 밝혔다.
마운터 기반 수삽/자삽 자동화 설비들은 지속적으로 업그레이드되고 있다. 한화정밀기계(주) 박건영 부장은 “수삽/자삽 설비의 점당 작업속도가 0.5초대로 진화할 것이다. 자동화요구 증대, 생산성 향상, 빠른 ROI 요구가 높아지고 있기 때문이다. 정밀도도 100미크론 이하로 낮아질 것”이라고 예상했다. 이어 그는 “후공정 자동화를 위해서는 부품 포장, 공정 표준화가 진행되면 제품 수율관리가 높아져서 니즈도 커질 것이라고 본다. 운영측면에서 인라인화가 예상된다. 장비하나만 구입하는 것이 아니라 하나의 라인으로 구성되어 진행될 것이다. 그리고 이 라인을 네트워크로 연결하여 관리할 수 있는 솔루션이 중요해질 것”이라고 전망했다.
수삽/자삽 자동화 설비 본체에서는 피더의 변화가 많아질 것으로 예측된다. 마운터 본체는 칩마운터 기반이기에 큰 변화가 없겠지만, 수삽 공정의 다양한 이형부품에 최적화된 공급솔루션을 찾는 것이 숙제이다. 기존의 레디얼 피더는 자삽기 전용해서 마운터로 들어올 것 같고, 일부 부품에 한해서는 공압식에서 전동식으로 전환될 것 같다. 그리고 부품을 보호하고 작업 신뢰성을 높이는 목적으로, 스틱피더는 진동방식에서 무진동방식으로의 진화가 예상된다. 제작 비용이 높은 볼 피더는 종국에는 볼리스 기술로 진화할 것 같다.