<엔코더 분야>

 

 

 

RS Automation 글로벌 사업본부장/ 사장 이강의 (사진 무인화기술)

 

 

 

 

Q. 엔코더가 로봇에서 왜 중요한가?

A. 산업자동화가 고도화되기 위해서는 이에 소요되는 장비와 부품의 정밀도 향상이 필요한데, 로봇 모션 분야에서는 정밀도를 올리는 데 중요하게 생각되는 부분이 엔코더다. 엔코더는 모터나 로봇의 눈이라고 볼 수 있다.

로봇의 메카니즘을 보면, 컨트롤러가 모터에게 오른쪽으로 몇 밀리미터 움직이라는 위치이동 명령을 하게 되면 모터가 움직인다. 즉, 컨트롤러가 명령을 주게 되면 모터가 움직이게 되는데, 이때 전기적인 신호를 기계적인 신호로 바꿔줘야 한다. 여기에 엔코더가 들어간다. 모터의 회전 방향과 속도를 감지해 정밀 제어에 필요한 것이 엔코더이기 때문에, 엔코더는 로봇에 있어서 대단히 중요하다.

 

Q. RS Automation은 로봇에 쓰이는 센서로는 어떤 제품들이 있나?

A. 로봇에 쓰이는 센서는 토크(힘)센서, 비전센서, 초음파 센서, 레이저 센서, 자동차에 많이 쓰는 라이다 센서 등 종류가 대단히 많은데, 우리는 엔코더에 집중하고 있다.

 

Q. RS Automation에서 상품화한 광학식 엔코더는 몇 비트급인가?

A. 23비트급이다. 개발 시작 시점에 선진사의 최고사양을 목표로 개발을 진행했고, 지금은 독일이나 일본의 일부 업체가 27, 28비트급까지의 고정밀 제품을 선보이고 있다. 국산으로 20비트급 이상의 엔코더를 상품화한 것은 우리 RS Automation이 처음이다.

 

Q. RS Automation에서 엔코더를 개발한 이유는?

A. 로봇 모션(Motion)이 우리 RS Automation 사업의 근본이다. 모션이 작동하는 기본 메커니즘은 컨트롤러와 컨트롤러의 손발 역할을 하는 드라이브, 일체화된 센서와 모터, 이 세 가지가 삼위일체가 돼야 한다. 그래서 엔코더는 우리의 기본적인 라인업을 위해 갖추고 있는 기술에 해당한다.

우리는 2014년에 광학식 엔코더 개발을 끝내고, 2020년까지 상품화를 해서 지난해부터 본격적으로 판매를 시작했다. 광학식 엔코더는 대단히 정밀한 제품이기 때문에, 개발과 상품화에 대단히 오랜 시간이 걸렸다.

 

Q. RS Automation은 모션 중에서도 로봇 모션에 초점을 맞추고 있는 건가?

A. 우리는 로봇 모션에 초점을 맞춘 사업을 전개하고 있다.

 

Q. 로봇에 쓰이는 엔코더의 시장규모를 어느 정도로 추정하나?

A. 엔코더 자체로도 시장이 있지만, 엔코더는 모터에 취부돼서 모터와 같이 움직이는 부품 성격이 강하다. 따라서 모터와 같이 봐야 한다.

고정밀 엔코더를 사용할수록 모터 가격에서 엔코더가 차지하는 비중이 높아지는데, 전체 모터 가격을 100이라고 하면, 엔코더가 모터 가격의 절반 정도를 차지하기도 한다.

 

 

 

[출처 : ARC - Absolute Digital Linear and Rotary Encoders Global Market 2017 - 2022]

 

마케팅 분석자료인 ARC 에 의하면, 2017년부터 2022년까지 연평균성장율이 6.0% 정도이고, 2022년 1,374.9 M USD 정도의 시장규모를 가진다라고 언급되어 있다.

다른 시장분석 자료인 Market Research Report (May, 2021)에 따르면 엔코더 시장규모는 2021년 약 23억 달러로 추정되고, 2026년 약 37억 달러까지 성장할 것으로 예상하고 있다.

[출처원문Link: https://www.marketsandmarkets.com/Market-Reports/encoder-market-14566162.html?gclid=EAIaIQobChMIsbXnsuLM-QIV2amWCh141gymEAAYASAAEgI9qPD_BwE ]

 

 

 

Q. RS Automation의 엔코더는 가격이 경쟁력 가운데 하나가 될 것으로 보는가?

A. 외산은 대부분 고가로 수입해서 사용할 수밖에 없다. 그러나 우리 같은 국내 업체가 엔코더를 국산화고 수입대체 효과가 생기면서, 고객은 외산을 쓸 때보다 가격적인 면에서 이점을 얻을 수 있다. 그럼에도 불구하고 엔코더의 가격을 결정하는 주요인은 양(量)이다. 어느 정도의 양을 구매하는가에 따라 가격이 달라지고, 일시적으로 쓰는 고객인지 연 단위로 계속해서 쓰는 고객인지에 따라 가격이 달라진다.

 

Q. 엔코더 시장 경쟁상황은 어떤가?

A. 엔코더의 기술을 보면, 원래 기술의 출발은 독일로, 이후 영국, 미국에서 상품화가 되고, 동양에서는 일본, 한국 정도가 엔코더를 개발해서 판매를 하고 있다. 한국도 전 세계에서 독자적인 엔코더 IP자산을 가지고 상품화한 국가라고 할 수 있다.

협동로봇에는 레니쇼와 하이덴하인의 엔코더가 많이 쓰인다.

엔코더는 모터에 장착해서 쓰이는 시장과, 모터 외부에 쓰이는 시장을 구분해서 봐야 한다. 모터 외부에서 쓰이는 건, 긴 트랙을 깔았을 때 트랙 옆에다 장착해서 어느 정도의 거리를 갔는지 측정하는 리니어 엔코더가 있다. 모터 내부에 취부되는 엔코더는 독일에서는 지멘스나 지크, 하이덴하인 등 몇몇 회사들이 점유하고 있고, 아시아에서는 야스카와나 파나소닉, 니콘, 다마카와 같은 일본회사들이 점유하고 있다.

모터를 만들면서 엔코더까지 만드는 회사가 꽤 있다. 자사 모터에 자사 엔코더를 쓰는 것이 부품공급이나 가격 측면에서 유리하기 때문이다.

 

Q. 로봇 엔코더의 시장 경쟁상황은 어떤가?

A. 로봇에 쓰이는 엔코더의 시장 경쟁상황을 알기 위해서는 로봇에 대한 정의가 필요하다.

로봇에는 디스플레이 장비에 쓰이는 직교좌표 로봇, 반도체 분야에서 쓰이는 스카라 로봇, 협동로봇 같은 6축 다관절로봇 등이 있다. 6축을 다관절로봇이라고 하는데, 6축은 모션의 자유도에 거의 제약이 없다. 즉, 자유도가 가장 높다. 자동차회사에서 쓰는 대형 용접용 로봇과 같은 산업용 로봇들이 다관절 로봇에서 시작을 했고, 협동로봇은 가반중량이 작은 것으로 시작해서 이제 점차 대형 제품들이 나오고 있는 단계다.

이 가운데 우리가 집중하는 건 반도체, 디스플레이 생산설비 시장으로, 이러한 장비 내에는 다양한 종류의 로봇이 탑재되어 있는데, 여기에 서보가 사용된다. 반도체 만드는 공정을 보면, 사람이 직접 제품을 만드는 공정은 거의 없다고 해도 과언이 아니다. 기계가 반도체를 만들고, 사람은 기계가 잘 돌아가는지 모니터링하는 역할만 한다. 반도체 만드는 공정은 8대 핵심 공정을 중심으로 수백 개의 공정이 있는데, 만드는 공정 자체에는 사람이 거의 개입을 안 한다. 웨이퍼를 옮기는 공정도 모두 자동화가 되어 있다. 스마트 팩토리화 되어있다. 그럼 그 하나하나의 기계가 정확한 프로세싱을 해야 된다. 그 공정들의 기계를 움직이게 하려면, 컨트롤러, 드라이브, 모터 그리고 여러 가지 센서들이 상호유기적으로 작동을 해서 기계 내에서 정해진 작업순서에 따라 오차없이 작동을 해야 한다. 장비내에서

실제로 움직이는 파트는 컨트롤러와 드라이브, 모터다. 반도체와 디스플레이 장비 중에서 로봇을 필요로 하는 부분에 우리 RS Automation 솔루션이 들어간다.

 

 

 

RS Automation의 엔코더 라인업. 일체형과 분리형, 중공형 등 4가지 제품이 라인업 되어 있다.

 

 

 

Q. RS Automation 엔코더의 고객으로는 어떤 업체들이 있나?

A. 방금 얘기한 대로 우리가 현재 집중하고 있는 시장은 반도체, 디스플레이 분야로, 삼성반도체 공장의 OHT에 우리 엔코더가 적용이 되어 있고, 삼성디스플레이 QD-OLED 공정, 노트북용 OLED 디스플레이, 모바일용 디스플레이 공정 등에 들어가 있다. 이외에도 물류용 로봇인 AGV에도 들어가 있다. 용도별로 다르지만, 모터를 쓰는 데는 모두 우리의 고객이 될 수 있다.

 

Q. 23비트급으로 개발한 이유는 그 수요가 가장 많기 때문인가?

A. 고속, 고정밀 고신뢰성을 요구하는 것이 시장의 메가 트렌드이기 때문에 23비트급으로 개발을 했다. 그러나 현재의 기계 정밀도나 장비에서 요구하는 수준을 놓고 보면, 17비트급이면 충분하다. 반도체나 디스플레이 장비를 제외한 나머지 기계는 정밀도나 속도가 엔코더를 따라오질 못한다. 그런데 엔코더의 정밀도나 속도는 계속 높아지고 있다. 어떻게 보면 오버스팩이다.

현재 시장에서 가장 많이 쓰이는 게 17비트급이다. 17비트에서 20비트급의 제품이 반도체나 평판 디스플레이 시장에 많이 깔려 있고, 우리는 반도체, 디스플레이 장비를 만드는 고객이 가장 많기 때문에, 이 시장을 타게팅해서 제품을 만들었다.

기계가공 분야는 10비트에서 12비트급이면 충분하지만 최근 반도체 장비에 들어가는 가공 부품들도 점점 초정밀이 요구되고 있다. 예를 들어 요즘 사용되는 6축 가공기에는 17비트급 이상의 엔코더가 사용되고 있어, 이 시장도 우리가 타게팅이 가능하다. 즉, 서보 드라이브가 들어가는 곳이 우리 엔코더의 주요 시장이다.

 

Q. 일산이나 유럽산에 비해 출시가 늦었는데, 외산과의 경쟁에서 승산이 있나?

A. 서보 드라이브 시장에서 일본산 제품과 많이 부딪치는데, 우리 RS Automation의 서보 성능이 경쟁업체에 비해 떨어지질 않는다. 어느 부분은 우리가 성능이 더 좋다. 모 반도체장비 업체와 진행하는 과제가 수십여 개가 된다. 이의 가장 큰 이유는 몇 년 전 일본의 화이트리스트다. 이를 계기로 국산화 프로젝트가 계속 진행이 되면서, 우리 제품이 부각이 되어 스펙인을 위한 현장 테스트를 활발하게 진행하고 있고, 이 결과로 매출이 증가되고 있다.

우리는 엔코더 사양을 23비트급으로 최고수준으로 맞춰서 개발을 했다. 사양과 수명, 신뢰성, 이 세 가지를 추구하고 있는데, 신뢰성은 시장에 깔려야 알 수 있고, 사양 자체는 세계수준으로 맞춰서 개발을 했다. 차기 개발은 또 다른 세계수준으로 맞춰서 하고 있다.

 

Q. 차기개발은 어떤 제품이 계획되어 있나?

A. 기존에는 반도체나 디스플레이 장비에 포커싱된 상품화전략을 전개했다고 한다면, 차기개발은 방산 등에서 요구하는 헤비듀티 등의 제품을 검토하고 있다. 방산에서 정밀 무기를 만들기 위해서는, 위치센서가 명령을 받아서 모터를 구동해서 정확하게 위치 컨트롤을 해야 한다.

반도체 및 디스플레이 장비, 전자조립 장비, 자동차, 방산, CNC 같은 가공기, 항공우주, 오일 시추 등, 모터가 들어가는 영역에는 모두 엔코더가 들어간다고 보면, 엔코더 시장은 크고 다양하다.

 

Q. 그렇다면 올해 엔코더 수요 전망은 어떻게 하나?

A. 전체수요까지는 파악을 못하고 있고, 우리 회사는 작년에 엔코더 사업 초기년도였는데, 출시 이후, 매년 가파른 성장을 하고 있다.

 

Q. 그처럼 빠르게 매출이 늘어나는 이유는 무엇인가?

A. 시장도 성장하고 있지만, 그동안 외산을 쓰던 수요자들이 기술 수준이나 제품 신뢰성에서 확신을 하게 될 경우, 외산에서 국산으로 바꾸는 성향이 강해진 것이 원인이라고 보고 있다. 즉, 우리 제품으로 수입대체를 해나가고 있다고 볼 수 있다.

 

Q. 국산을 쓰고자 하는 요구가 많아지고 있나?

A. 단순하게 국산화에 대한 요구보다는 시장 자체에서 시장 대응성을 중요하게 보고 있다. 제품 자체가 외산에 비해 스팩이 적합한지에 대한 판단을 하고, 그다음에 제품에 대한 납기가 가능한지에 대한 판단을 하고, 비용적인 측면도 판단을 해서 기존에 외산을 쓰던 수요자들이 국산으로 돌아서는 성향이 과거에 비해 높아진 것이라고 볼 수 있다. 또 하나는 커스터마이제이션 능력이다. 엔코더는 각각의 어플리케이션마다 범용 제품을 쓸 수 있는 게 있고, 커스터마이제이션이 요구되는 게 있는데, 글로벌 기업들은 특정 어플리케이션의 커스터마이제이션이 어렵다. 그러나 우리는 국내에 있고, 국내 대기업들이 주요고객이다 보니까, 그 어플리케이션에 맞게 얼마든지 커스터마이징을 해줄 수 있다. 이런 것들이 우리의 강점이 돼서, 아직은 미미하지만 시장을 계속 확대해 나가고 있다. 최근 터키의 모터 업체로 수출이 시작되고 있다.

범용 시장과 NC 같은 커스터마이징 시장, 이 두 가지가 모두 우리의 시장이다.

 

Q. RS Automation 엔코더의 기술적인 측면에서의 특징은 무엇인가?

A. 엔코더에는 두뇌라고 할 수 있는 CPU가 있는데, 우리는 이걸 자체적으로 개발을 했다. 빛을 통과해서 빛을 가지고 시그널을 생성해야 되는데, 시그널을 생성하는 SoC를 자체적으로 개발했다. 그리고 그 밑에 빛을 통과하는 슬릿이라고 부르는 디스크도 같이 페어링해서 개발했다. 원천기술을 개발해서 IP자산을 가지고 있다는 것이 우리 RS Automation 엔코더의 가장 큰 특장점이다. 다른 회사에서는 엔코더를 구성하기 위한 SoC칩과 디스크를 외부에서 구매하여 엔코더를 생산하지만, 우리는 원천기술 확보와 향후 발전 가능성을 위하여 자체적으로 SoC와 디스크를 개발했다.

 

 

 

 

중공형타입 엔코더

 

 

 

Q. 다른 업체들처럼 그렇게 하면 편할 텐데, 원천기술을 확보하기 위해 처음부터 모두 개발을 한 것인가?

A. 기업은 미래를 봐야 한다. 칩을 사서 조립을 하면 당장은 쉽다. 그러나 문제는 비용이 높아지는 것이 있고, 나중에 새로운 첨단제품을 만들어야 되는데, 거기에 맞는 칩이나 부품을 구할 수 있느냐의 문제가 있고, 또 하나는 지금처럼 전 세계적으로 반도체 물량 이슈가 생겼을 때 대응이 가능한가라는 문제가 있다. 엔코더는 어떻게 보면 전략물자다. 무기를 만드는 데 쓰일 수 있기 때문에, 적성국가에는 함부로 팔 수 없는 제품 중의 하나다.

 

Q. 작년부터 본격적으로 판매를 했다고 했는데 고객들로부터의 평가는 어떤가?

A. 기존에 사용하던 제품 대비 제품의 신뢰성이 떨어진다거나 스팩 자체가 떨어진다는 평가는 없었다. 로봇 분야에서는 엔코더 같은 부품을 작게 만드는 것이 전체적인 로봇 사이즈를 줄이는데 도움이 되기 때문에, 엔코더를 좀 더 콤팩트하게 만들어주길 원하는 요구가 들어오고 있어서, 앞으로 좀 더 콤팩트한 제품을 출시하고자 하는 계획이 있다. 이미 일차적으로 국책과제를 통해 샘플링을 만든 경험이 있고, 이걸 양산화시키기 위해 노력하고 있다. 차세대 엔코더를 만들기 위한 노력을 진행하고 있다.

 

Q. 엔코더 자체를 국책과제로 개발했나?

A. 시작은 국책과제로 했다. 개발해서 상품화하는 데까지 5년 넘게 걸렸다. 엔코더는 굉장히 난이도가 높은 제품이다. IP를 갖고 있는 국가가 몇 개 안 된다. 칩 자체가 생산품이기 때문에, 칩에 대한 특허와 엔코더 자체에 대한 국내외 특허를 20종 이상 확보하고 있다.

엔코더 종류에는 광학식 외에도 자기식 엔코더도 있고 전기식 엔코더 등 종류가 다양하다. 이 가운데 우리가 하고있는 엔코더는 광학식 즉, 옵티컬 방식이다. 기존의 기계식 엔코더는 정밀도나 속도 등에서 기술적인 한계가 있다.

현재 우리 RS Automation에서는 자기식 엔코더를 국책과제로 1차 프로토 타입 개발을 완료했다. 이 제품은 사이즈가 기존제품보다 콤팩트하다.

 

Q. 자기식 엔코더의 시장은 광학식 제품과 시장이 다른가?

A. 시장은 비슷하다. 광학식과 자기식은 각각 장단점이 있다. 광학식은 보다 정밀하게 고분해능으로 만들 수 있는 반면에, 사이즈가 커진다. 광학이라는 게 빛을 쏴야 되는데, 빛이라는 소스에 대한 한계가 있기 때문에. LED가 들어가는데 LED 자체 사이즈가 있어서 그만큼 크기가 커진다. 그런데 자기식은 PCB 쪽에서 자기장 자체를 인식하는 칩만 들어가면 되고, 밑에 회전하는 자석만 들어가면 되기 때문에, 콤팩트라는 부분에서 장점이 있다. 대신에 광학식만큼 정밀도가 나오질 못하고 분해능이 떨어진다. 일반적으로 쉽게 얘기하면, 정밀한 건 광학식, 콤팩트하고 강건한 건 자기식이다.

우리는 라인업을 계속 확대하고 있다. 과거에는 전기식이 분해능이나 정밀도에 한계가 있어서 제한적으로 쓰였는데, 최근에는 전기식도 새로운 기술이 개발되면서 이 부분도 혁신이 일어나고 있다. 그래서 우리는 전기식도 디자인 검토를 하고 있다.

우리는 개발을 할 때 시장에 제한을 두고 하지는 않는다. 시장에서의 요구가 있고 우리의 역량이 되면 지속적으로 개발을 한다. 기술이라는 것이 하나의 폼팩터가 개발이 되면, 나머지는 응용 내지는 파생이기 때문에, 다양하게 가져갈 수 있다.

기본적으로 현재의 엔코더는 광학식과 자기식, 전기식 이렇게 세 가지 종류가 있는데, 이 세 가지를 기본적으로 모두 확보하겠다는 것이 우리의 방침이다.

 

Q. 앞으로 로봇이 발전하면 엔코더도 점점 수요가 늘어날 텐데, 엔코더 시장을 어떻게 전망하나? 또 그에 따른 시장 확대전략은 어떻게 전개해 나갈 계획인가?

A. 기본적으로 모터가 있는 곳에는 반드시 엔코더가 필요하다. 중요한 건 우리가 어떻게 고객을 확보할 것인가가 관건이다. 고객 확보에는 크게 두 가지가 있다. 하나는 반도체 장비, 디스플레이 장비, 휴대폰 및 각종 전자조립 장비 등 이런 장비 업체에 우리 엔코더와 모터를 솔루션으로 판매하는 전략이고, 또 하나는 모터 업체에 엔코더만 판매하는 방식이다. 솔루션과 단품, 이 두 가지 트랙으로 엔코더 시장을 확대 강화해 나갈 방침이다. 지금까지 판매된 물량은 주로 솔루션 베이스로 판매했다.

 

Q. 올해는 얼마나 확대될 것으로 예상하나?

A. 엔코더는 단가가 높질 않다. 사업 초기라 당연히 늘어날 수밖에 없다. 성장속도는 가파를 것으로 본다.

 

Q. 단품은 대리점 판매로 이루어지나?

A. 엔코더는 대리점이 팔 수 있는 품목이 아니기 때문에, 중간에 에이전트가 개입될 여지는 극히 적다. 수요 업체와 우리가 밀착해서 고객이 원하는 스팩에 맞게 개발/취부하여 공급하는 과정이 필요하다.

 

Q. 엔코더 주력시장은?

A. 올해는 사업초기이기 때문에, 수요가 가장 많은 반도체와 디스플레이 분야 위주로 사업을 전개해 나가고 있다.

 

 

 

 

직교좌표 로봇. 해당 모터에 엔코더가 장착되어 있다.

 

 

Q. 옵티컬 쪽에서 모델 다양화 계획이 있나?

A. 같은 광학식 엔코더라고 해도 종류가 많다. 엔코더는 모터와 엔코더 일체형이 있고, 분리형이 있다. 용량이 큰 건 분리형을 많이 쓴다. 그리고 협동로봇에는 거의 중공형을 사용한다. 협동로봇의 경우는 모터와 엔코더, 감속기, 센서를 모두 붙여서 일체형으로 만든다. 우리는 광학식에서 중공형, 일체형, 분리형의 라인업을 확대하는 것이 일차적인 목표이다.

 

Q. 자기식 엔코더는 올해 안에 나오나?

A. 일 년 정도 걸릴 것으로 예상된다. 모터도 사이즈가 다양하다. 거기에 맞춰서 대응할 수 있는 시리즈화 작업이 필요하고, 그다음에 양산화시키는 과정이 남아있다. 이런 과정을 거쳐야만 시장에 판매가 될 수 있다.

 

Q. 2025년까지 2천억 원 매출을 달성하겠다는 목표를 밝힌 바 있다. 목표달성이 가능할 것 같은가?

A. 지금 추세로 가면 못할 게 없다. 작년에 1150억 원의 매출을 달성했는데, 매년 매출성장률을 보면 충분히 가능하다.