▲ 연구책임자인 송준엽 기계연구원 박사가 BIS 기반 사출성형 시스템과 스마트폰 렌즈 생산용 금형을 소개하고 있다..

ICT(정보통신기술)를 활용해 금형 내부 온도·압력을 측정하고 분석해 생산성을 높이는 똑똑한 사출성형 시스템이 국내 연구진에 의해 개발됐다.

미래창조과학부 산하 한국기계연구원(원장 임용택) 첨단생산장비연구본부 송준엽 박사팀은 금형 내부에 센서(BIS, 내장센서)를 달아 지능형 사출성형 시스템을 개발했다고 9일 밝혔다.

이 시스템은 스마트폰용 초정밀 렌즈처럼 마이크로 수준의 매우 정밀한 품질과 모델변경이 빠른 사출제품들의 생산성 향상 및 비용절감에 효과적인 것으로 실제로 중소기업인 ㈜엔투에이, ㈜신명정보통신에 기술 이전돼 스마트폰용 렌즈 모듈 생산에 사용되고 있다.

렌즈 12개를 동시에 생산하는 방사형 금형 속에 설치된 BIS는 금형과 사출 성형기의 상태를 모니터링, 분석하여 공정 상태를 진단하고 형상 오차를 예측한다. 또한 시스템의 이상 유무를 직접 진단할 수 있고 생산자가 공정 과정을 스마트폰 등으로 원격 모니터링 할 수 있다.

종전에는 금형 내부 조건을 알기 어려워, 경험이나 추정치에 의존하는 바람에 불량률이 높아 생산수율이 낮았다.

이번 기술개발로 스마트폰용 렌즈 생산 수율은 기존의 60%~70%에서 90% 수준으로 약 20%p 이상 향상시킬 수 있다. 스마트폰용 렌즈를 생산할 때 전체 사출물 중 렌즈가 차지하는 소재 량이 10% 정도라는 점을 감안하면 원재료 절감효과는 200% 수준이다.

시장조사 기관에 따르면 세계 8메가픽셀(Mega Pixel) 이상의 고해상도 카메라 모듈 생산량은 3억8천만대로 이번에 개발된 기술을 활용하면 소재 절감 1,233억원, 금형교체로 인한 손실 및 금형제작비 절감 199억원 등 연간 1,432억원 규모의 비용절감 효과가 기대된다.

연구책임자인 송준엽 박사는 “뿌리산업 중의 하나인 사출·조립 산업은 다른 산업과 비해 영세한 편이며 작업자의 경험에 의존하는 측면이 강했다”며 “이번에 개발된 기술은 사출금형기술에 정보통신기술과 재료기술, 메카트로닉스 기술을 융합시킨 ‘생각하고, 진화하는 생산기술’, 즉 스마트 공장기술”이라고 밝혔다.

한편 이 기술은 연구사업 진행 중에 초정밀 금형 및 ICT 솔루션(센서노드, 프로세서 등) 상품화로 단기간에 34억원의 매출(정부출연금 대비 67%)을 창출하는 성과를 거뒀다.