직교좌표로봇를 구성하는 모듈인 리니어 액추에이터는 가장 범용적이며 또한 기본적인 자동화 구성 요소 중 하나로, 현재 국내에서는 수십 여 개의 메이커들이 시장에서 경쟁하고 있는 상황이다. 특히 최근에는 국내 대기업들의 OLED 투자 소식과 맞물리며 액추에이터 메이커들의 움직임이 더욱 들썩이고 있는 상황으로, 본지에서는 국내에서 활약하고 있는 주요 액추에이터 메이커와 제품들을 소개한다.

KEYWORD

액추에이터(Actuator)란 전기, 유압, 압축공기 등을 이용하는 구동장치를 총칭한다. 기본적으로 유체 에너지를 이용해 기계적인 작업을 하는 기기로 이해하기도 한다. 예를 들어 전기적 에너지를 기계적인 회전 운동으로 변환하는 모터도 액추에이터의 한 종류라고 할 수 있고, 신소재를 이용한 인공근육 등의 분야에서도 초소형 액추에이터 등이 개발되고 있는 상황이다. 즉, 액추에이터라는 단어가 지니고 있는 의미는 상당히 넓다. 그중 선형 운동을 위한 자동화 모듈만 추린다고 해도 범위가 넓다는 것은 변함이 없다.

본 내용에서는 여러 액추에이터들 중 ‘단축로봇’이라고 불리는 리니어 액추에이터를 집중적으로 다루고자 한다.

ISSUE

최근 FPD 업계의 움직임이 분주하다. 몇 년 전부터 이야기가 나왔던 OLED로의 전환이 가시화되면서 부터다. ‘사양길’로 접어들었다는 평을 듣고 있는 LCD의 대안으로 떠오른 것이 이미 사, 오 년은 된 거 같은데, 이번에는 그때와 분위기가 좀 다르다. 국내 디스플레이 분야의 양대 산맥인 삼성과 LG가 이제 본격적으로 OLED를 위한 설비투자에 나섰기 때문이다. 신호탄을 쏘아 올린 것은 탕정 A3다. 작년 이맘때 즘만 해도 ‘삼성 플렉서블 OLED A3라인, 설비투자 발주지연’이라는 제목의 기사를 보며 아쉬운 마음을 달랬어야 했는데, 올해는 확실히 다르다.

삼성디스플레이는 올 2분기부터 애플 전용라인 구축을 시작한다. 애플이 아이폰 액정을 OLED로 전환하면서 이 물량을 삼성디스플레이에게 줬다. 삼성디스플레이는 A3 애플 전용 라인에 10조 원 이상의 신규투자를 진행할 계획을 세웠고, 이번 OLED 투자 수혜는 리니어 액추에이터 메이커들이 ‘7월’을 기대하는 이유가 됐다.

비단 A3라인뿐만이 아니다. 글로벌 디스플레이 장비 업계에 종사하고 있는 한 관계자에 따르면 이미 삼성 LCD 관련 인력들에 대한 구조조정과 OLED 라인으로의 전배발령이 진행되고 있다는 후문이다. 그는 “LCD 업계가 대규모 적자를 기록하며 하락세에 접어드는 상황에서 애플뿐만 아니라 화웨이 등 중국 쪽에서도 자국의 OLED 기술력이 낮아 삼성디스플레이와 LG디스플레이 물량을 구매하려는 움직임을 보이고 있다”며 “요즘에는 탕정, 기흥 등 OLED 주요 라인들을 오가며 바쁜 나날을 보내는 중이다”라고 귀띔했다.

ACTUAL CONDITION

직선운동을 위한 액추에이터는 업계에서 다양한 이름으로 불린다. 통상적으로 리니어 액추에이터, 단축로봇, 직교로봇 등으로 불리고 있으며, 이송, 검사, 조립 등 선형 운동이 필요한 자동화 설비 또는 현장이라면 어디에서든 적용되고 있다.

현재 국내에서 직접 제조를 하는 기업만 꼽아도 손가락이 모자랄 정도로 많은 기업들이 각축전을 벌이고 있는 상황이지만, 유저의 입장에서는 반가운 일이다. 실제로 리니어 액추에이터 분야는 많은 기업들이 선의의 경쟁을 지속하며 이제는 품질과 가격경쟁력이 극대화된 상황으로, 이 시장을 선도하는 기업 관계자들도 “난립하던 메이커들 중 경쟁력이 떨어지는 업체들은 어느 정도 정리가 됐고, 현재 시장에서 사업을 영위하고 있는 메이커들의 경우 대부분 제품의 품질과 기술력이 상향평준화가 된 상황”이라고 전하기도 했다.

실질적으로 리니어 액추에이터 선정 시 중요하게 고려되는 사항은 납기와 가격에 더해 커스터마이징 지원이다. 품질은 이제 기본소양이 됐다.

한편 이미 오래 전부터 춘추전국시대를 맞이했던 아이템인 만큼 출사표를 던진 기업들 간의 경쟁은 앞으로도 지속적으로 진행될 것으로 보인다.

CHANGE

본지는 지난 2011년 리니어 액추에이터 특집을 진행한 바 있다. 지금과 유사한 상황이었다. 반도체·디스플레이 산업의 투자 계획이 발표되면서 액추에이터 업계는 “없어서 못 팔았다”는 말이 나올 정도로 활황을 맞이했고, 준비된 기업들은 기회를 잡고 성장의 발판을 마련했다. 이번 OLED 이슈는 당시 LCD 투자 소식 때보다 더 큰 이벤트다. 입술이 바싹 말라가는 시기에 뿌려진 단비처럼, 국내외 경기가 침체된 상황에서 OLED는 새로운 모멘텀이 될 가능성이 높다.

그러나 당시와 현재의 공급 상황이 조금 다르다. 그때는 외산 제품이 강세를 보였던 상황이었으나, 현재는 국내 로봇메이커들이 시장을 선도하고 있다는 점, 그리고 더욱 다양하고 높은 기술의 제품들이 공급되고 있다는 점 등은 확연히 달라진 부분이다.

구동 방식도 유·공압 대신 전동으로의 전환이 완전히 이뤄진 상황이다. 로봇 및 자동화 업계의 니즈가 더욱 정밀하고, 정교한 로봇을 원하면서 리니어 액추에이터 분야는 전동 구동이 대세가 됐다.

유압 액추에이터의 장점은 힘이 강하다는 부분이다. 그러나 기름을 담기 위한 공간이 필요해 장치가 커지고, 화재의 위험성도 있다. 한편 공압 액추에이터는 기름 대신 공기의 압력을 사용하며, 저렴한 가격과 구조가 간단하다는 특징이 있지만 압축 공기를 제공해주기 위한 장치가 필요하기 때문에 이동성이 떨어진다는 단점이 있다. 이러한 단점들이 맞물리며 현재 리니어 액추에이터 분야는 전동 타입이 대세를 이루고 있다.

여기에 액추에이터를 대체할 수 있는 리니어 모터의 수요도 증가하고 있는 상황으로, 향후 이 시장 역시 주목할 필요가 있다.

한편 틈새시장 또는 특화된 시장을 공략하던 제조사들은 유저의 니즈에 대응하기 위해 점차 라인업을 확장하기 시작했고, 이러한 움직임은 액추에이터 경쟁시대를 여는 신호탄이 됐다. 이에 따라 지금은 외산이 주를 이뤘던 시기에는 상상하지도 못할 정도로 납기가 빨라졌고, 가격도 낮아졌다. 2011년 당시 국산 메이커들이 함께 시장을 열어가는 분위기였다면, 이제는 경쟁이 본격화된 상황으로, 액추에이터 사용을 고려하는 구매 담당자들, 또는 설계자들은 주요 액추에이터 메이커들의 특징과 경쟁력, 세일즈 포인트 등을 파악할 필요가 있다.

Focus 1.

유·공압에서 전동으로의 전환이라는 트렌드를 대변하는 가장 인상적인 기업은 훼스토이다. 이미 공압 분야에서 최고 수준의 기술력을 선보였던 훼스토는 이제 E-Drive 솔루션으로 공압과 전동을 아우르는 완벽한 자동화 기업으로 거듭났다.

최근 훼스토가 주력하고 있는 핸들링 시스템 중 주목할 만한 부분은 미니 H-갠트리 EXCM이다. 기본적으로 리니어 액추에이터는 직선 왕복운동을 수행하는 하나의 단축로봇으로서, 이를 3개 이상 조합해 카테시안 좌표계 내에서 모션을 수행한다. 본문에서는 단축로봇만을 소개했지만, 훼스토의 경우에는 이 로봇 플랫폼 자체를 소개하는 가장 큰 이유는, 두 개의 모터로 3개의 축을 제어할 수 있다는 장점 때문이다.

콤팩트한 평면형 디자인이 인상적인 이 로봇은 이송부하가 매우 낮고, 정의된 매개변수를 포함해 납품 즉시 손쉽게 바로 설치가 가능하며, 이상적으로 조합된 드라이브와 컨트롤러 패키지로 제공된다.

Focus 2.

국내에서도 공압과 전동을 아우르는 전문기업이 있다. 바로 주강로보테크이다.

공압구동기기 전문기업으로 시작했던 주강로보테크는 지난 2010년 6월부터 전동 액추에이터 관련 신제품들을 잇달아 선보이며 구동기기 분야의 종합 라인업을 구축했다. 2011년 전동 액추에이터 분야 전문개발 연구 인력을 확충하면서 벨트, 클린, 오픈 타입의 리니어 액추에이터 및 로드 리니어 액추에이터 등 제품군을 다양화했다. QR코드를 통해 스마트폰으로 제품의 사양과 내부구조, 사용 동영상 등의 정보를 바로 확인할 수 있도록 하는 등의 서비스도 2011년 업계에서 최초로 시행했다.

공압과 전동을 아우르는 기술력을 바탕으로 최근에는 기계장비 영역까지 사업을 확장했다. 지난 2015년 개최된 한국산업대전&로보월드에서 동사는 공압 및 서보타입의 ‘스마트로더’를 선보이기도 했다.

Focus 3.

리니어 액추에이터 제조사는 국내에만도 20여개 이상 존재하고 있지만, 이 액추에이터를 직교좌표로봇으로 구성하기 위해 필요한 컨트롤러를 자체적으로 제조하고 있는 기업은 드물다. 일부 시장을 선도하는 기업들은 액추에이터 단품 판매가 아닌, 자체 모션제어 기술을 이용해 플랫폼 단위로 판매를 진행하지만, 반면 액추에이터를 구매해 직접 시스템을 설계하는 유저들의 경우에는 통상적으로 PLC 또는 모션 컨트롤러로 서보를 제어한다.

그러나 시중에는 직교좌표로봇 시스템을 구성하는데 최적화된 전용 컨트롤러들이 일부 시판되고 있다. 엑트엔지니어링이 공급하고 있는 CA25를 예로 들어 살펴보면, 직교좌표로봇의 어플리케이션을 구성하기 위한 복잡한 프로그램 과정이 생략되어 있다. 특히 디스펜싱, 팔레타이징, 토크 제한 등 직교좌표로봇과 관련된 명령어들을 내장하고 있어 시스템 구축이 쉽고, 컨트롤러와 드라이버가 일체형으로 구성되어 있어 응답성이 빠르다. 무엇보다도 직교좌표로봇 전용 컨트롤러 중에서도 상당히 경쟁력 있는 가격을 보유하고 있다는 것이 장점이다.