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“20년 가공 기술을 ‘좋은 스핀들’ 만들기에 모두 쏟았다.

 

” 삼우하이테크 심혁수 대표는 카플링, 다이케스팅 금형, 사출 금형, 멜라민 금형, 분무기 제작 등,

약 20년간 다양한 직장생활에서 터득한 가공 노하우를 스핀들 제작에 그대로 녹여냈다고 말한다.

 

심혁수 대표가 삼우하이테크로 업체를 변경하면서까지 스핀들 제작에 나선 것은

그 당시 국내 스핀들 제작기술의 미숙함이 자극제가 됐다는 것. 그래서일까. 삼우가 만든 스핀들은

정밀 바란싱을 통한 저진동 스핀들로 한 번 놀라고 수명이 길어서 두 번 놀란다고 한다.

 

‘스핀들은 기계의 심장’이라는 일념으로 튼튼한 스핀들 만들기에 여념이 없는

심혁수 대표를 만나 앞으로 계획을 들어봤다.

 

Q. 기계장비에서 스핀들이 왜 중요한가

스핀들은 구동축의 양끝에 베어링을 장착해 고속회전이 가능하게 만들어진 구조로써 기계  장비에서 가장 중요한 핵심 부품이다. 

 

삼우에서는 스핀들을 ‘기계의 심장’이라고 부른다. 기계의 중심부에 장착된다는 이유도 있겠지만, 밀링, 연마, 탭핑, 연삭, 조각 등 모든 가공작업이 스핀들을 통해 이루어지기 때문이다. 빠른 회전과 동시에 쇠, 플라스틱, 아크릴, 동 등을 깎고 연마하고 구멍을 뚫는 일련의 작업을 해야 하기 때문에 진동도 크고 열도 많이 발생한다. 결국, 스핀들이 정밀하지 못하고 튼튼하지 못하면 기계는 자주 멈추게 될 것이다.

 

Q. 삼우가 갖춘 ‘좋은 스핀들’의 기술적 특징은

크게 2가지로 설명할 수 있다. 첫째는 축 강성이다. 삼우의 풍부한 가공 경험과 소재에 대한 지식은 축 제작에 있어서 타 업체와 차별화된 경쟁력이다. 기계의 핵심이 스핀들이듯이 스핀들의 핵심은 바로 축이다. 삼우에서는 축 강성을 위해 네 번의 열처리 과정을 거친다. 따라서 웬만한 충돌에도 버틸 수 있다.

 

둘째는 진동이다. 고속회전이 필요한 고주파 스핀들은 베어링 수명이 품질을 좌우한다. 베어링업체에서 제시하는 베어링 수명은 스핀들 조립기술에 따라 제 수명의 반 정도에서 끝나기도 하고 제 수명보다 훨씬 더 길게 사용하기도 한다. 

삼우는 조립기술에 있어서 특별한 노하우를 가지고 있다. 진동이 거의 없는 이유도 여기에 있고, 삼우 스핀들의 수명이 긴 이유도 바로 삼우만의 조립 노하우가 있기 때문이다.

 

모든 가공 공정 중에 가장 정밀성을 요하는 부분은 연삭과정이다. 연삭 과정은 가공의 마지막 공정이기도 하다. 약간의 진동과 축 흔들림에도 가공물이 깨지기도 하고 짱구가 져 불량이 생기면 이때껏 거쳐 온 수많은 공정들이 허사가 된다. 그래서 이 연삭 공정을 가공의 꽃이라고도 한다. 스핀들 진동 및 정도가 가장 필요한 과정이 바로 이 부분인데, 삼우의 스핀들이야말로 가장 정밀한 연삭 분야에서 최고의 성능을 발휘할 수 있다고 생각한다.

 

Q. 국산 스핀들의 경쟁력 강화를 위해 가장 필요한 건 무엇이라고 보는가

국산 스핀들의 경쟁력 강화와 수요 확산을 위해서는 스핀들의 원가를 낮추고 동시에 판매가를 더 낮춰가는 것이 중요하다. 스핀들 원가의 가장 큰 부분을 차지하고 있는 것은 모터와 베어링이다. 모터는 국내 제작이 이루어지고 있으나 소요 수량이 많지 않아 아직 비싼 편이고 초고속 베어링은 전량 수입에 의존하기 때문에 국내 생산이 절실하게 요구된다.  

 

Q. 스핀들과 같은 핵심 부품의 수입대체가 필요한 시점이라고 보는데, 국내 스핀들 제조기술을 평가하신다면

삼우 스핀들은 처음부터 기술 선진국인 유럽 스핀들을 모방하는 것으로 스핀들 제작을 시작했다. 진동, 강성, 수명 등에서 6개월 이상을 버티지 못했던 국내 스핀들 시장의 한계를 극복하고자 함에 있었다. 스핀들 제작을 시작한 지 10년 차인 지금, 품질 수준의 격차를 소비자가 인식하지 못할 정도로 삼우제품과 유럽제품의 차이는 거의 없어졌다고 볼 수 있다. 수입되던 유럽 스핀들은 점차 삼우 스핀들로 대체되고 있다. 그러나 아직 삼우 스핀들을 사용해 보지 않은 많은 분야에서는 비싼 유럽 스핀들을 여전히 사용하고 있다. 삼우 스핀들이 국내 타 업체들(수명이 짧은 대신 가격이 저렴한)에 비해 다소 비싸기 때문에 삼우 스핀들을 선택하는 대신에 삼우 스핀들보다 약 2배가 비싼 유럽 스핀들을 선택하는 업체들도 상당수 있다. 국산 스핀들에 대한 평가가 오직 가격에만 맞춰져 있기 때문인 것 같다.

 

Q. 외산 편향적 현상을 불식시킬 삼우의 기술적 장점으로는 어떤 것들이 있나

삼우 스핀들의 품질이 인정받기 시작하기 전에는 국내 기계 제작사들의 국내 스핀들에 대한 평가는 ‘제발 8개월만 버텨주면 좋겠다’였다. 싼 가격에 어쩔 수 없이 사용하지만, A/S로 인해 소비자들의 원성도 높아 고민이 많은 상태였다. 그러나 이젠 차츰 삼우 스핀들의 가치를 인정해주기 시작했다. 처음엔 반도체 장비 업체로부터 스위스 제품을 대체하여 그 품질을 인정받았고, 두 번째로 조각기 업체, 세 번째로는 연삭기 업체까지 차츰 범위를 넓혀가고 있다.

 

일례로 베어링 연삭 스핀들은 주로 유럽에서 수입하고 있다. 제품 자체가 정밀성이 생명이기 때문이다. 해당 유럽 스핀들은 삼우 스핀들보다 무려 2배나 비싸고, 납기도 길며, A/S 또한 만만찮은 비용과 시간이 소요된다. 처음 삼우 스핀들은 스페어용이었고, 그것도 무상이었다. 국내 기계 제작사에서 국산 스핀들을 어떻게 생각하는지 알 수 있는 씁쓸한 일이었다. 그러나 1년 후에 상황은 달라졌다. 납품한 삼우 스핀들은 1년 동안 전혀 문제가 없었고, 진동과 품질 또한 유럽스핀들과 동일했다는 것이 담당자의 견해였다. 그 이후 삼우 스핀들은 해당 업체에 꾸준히 납품되고 있다.

 

Q. 스핀들 제조 노하우 중 가장 역점을 두는 사항들은 무엇인가

삼우 스핀들은 모터 내장형의 고주파 스핀들이다. 축에 모터와 베어링이 모두 접촉되기 때문에 축의 진동과 강성이 무엇보다 중요하다. 삼우는 베어링 선정에 있어서 연마 상태와 공차를 철저하게 관리하고 있으며, 긴 수명을 위해 평균 rpm보다 한 단계 높은 베어링을 선정한다. 또한, 축 열처리와 축 연마에 역점을 두어 수명에 절대적인 축 강성과 진동을 관리하고 있다.

 

Q. 정부지원 과제를 수행할 만큼 기술력 축적을 인정받았고, R&D 수행 능력도 높은 평가를 받고 있는데, 최근 기술개발 활동을 소개해 달라

현재 삼우는 두 가지의 국가과제를 수행 중이다. 두 과제 모두 기술 축적도가 높아야만 할 수 있는 엔코더, 오일미스트, 로터리조인트가 모두 들어가는 최고 사양의 스핀들 개발을 수행하고 있다. 또한, 한국공작기계협회의 추천을 받아 공학도들을 위한 스핀들 강의도 하고 있다.

 

Q. 삼우의 스핀들은 고주파 에어베어링 스핀들과 고주파 볼베어링 스핀들이 있는데, 두 방식의 차이와 용도별 선정 요령이 있다면

먼저 고주파 에어베어링 스핀들은 스핀들 외부에서 압축공기를 공급하여 축을 부상시켜 회전시키는 방식으로 볼 베어링에 비해 진동이 현저히 줄어들어 초정밀이 요구되는 가공기에 주로 사용된다. 125,000rpm 이상의 초고속 회전도 가능하다. 단점은 축을 부상시켜 회전시키는 방식이라 축 무게가 가벼워야 하고 열 발생이 적은 모터를 선정해야 하므로 파워가 약한 모터만 가능하고, 충돌이나 충격에 취약하다.

 

반면 고주파 볼 베어링 스핀들은 볼 진원도에 의한 공차로 인해 에어베어링보다 진동에 불리하나 축이 고정되어 회전하기 때문에 축과 베어링 크기만 조절하면 어떤 가공물이라도 능히 가공할 수 있다. 따라서 산업 전반에 걸쳐 가장 많이 사용되고 있는 타입이다. 또한, 에어베어링 스핀들에 비해 조립 노하우가 많이 필요하다.

 

Q. 삼우는 스핀들 외에 고속가공기도 직접 개발했다. 개발 동기와 이 기계장비의 사업전망은 어떤가

삼우 스핀들의 품질 수준은 거의 유럽스핀들과 대등할 만큼 성장했는데 시장에서 제작되는 기계는 아직도 많은 부분 고속화되지 못하고 있어 삼우 스핀들의 성능이 제대로 발휘되지 못하는 것이 안타까웠다. 튼튼한 심장에 튼튼한 팔, 다리를 달아주고 싶었다. 쉼 없이 달려 소출을 많이 내는 그런 기계를 만들어보고 싶었다.

 

제품들은 갈수록 소형화되고 고속화되고 있다. 한 대의 작은 기계에서 다양한 작업을 수행할 수 있다면 기존 여러 대 기계를 대체하는 효과를 낼 수 있다. 그러므로 시대에 발맞추어 나가고자 하는 앞으로의 삼우 기계의 전망은 아주 밝다고 생각한다. 일례로 엔코더 없이 탭을 낼 수 있는 현재 특허 진행 중인 삼우의 기계는 엔코더 있는 기계보다 40% 정도 낮은 비용으로 소비자들에게 다가갈 수 있는 대표적인 사례이다.

 

 

Q. 삼우가 지향하는 스핀들 기술을 무엇이고, 앞으로 기술개발 계획은 무엇인가

향후 스핀들은 연삭 스핀들과 같은 특수하고 정밀성을 요하면서 다소 고가의 부가가치를 내고 있는 방향으로 나아가야 하지 않을까 싶다. 현재 대만, 중국 제품 등에서 저가의 조각기 스핀들로 한국을 위협하고 있다. 삼우의 스핀들 1대는 중국 스핀들 2대와 가격이 같다. 그러나 초고속과 초정밀성을 요하는 분야에는 아직 유럽, 일본, 한국의 스핀들이 포진하고 있기 때문에 이 분야에 집중해서 기술을 발전시켜야 할 것으로 본다.

 

또한, 삼우의 가장 큰 장점인 스핀들과 기계의 상관관계를 가장 잘 알고 있다는 것과 그 노하우를 바탕으로 직접 가공, 연마, 조립이 모두 이루어지기 때문에 양산뿐만 아니라 특수 주문 스핀들도 무리 없이 소화가 가능하다. 이러한 이 점을 십분 발휘하여 앞으로의 개발 방향 또한 다양한 실험을 통해 고부가가치의 기술집약적인 스핀들 개발에 박차를 가할 계획이다. 

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