기사 메일전송
  • 기사등록 2020-09-22 15:31:22
기사수정


▲ 한국기계연구원 초정밀장비연구실 오정석 실장 연구팀과 두산공작기계㈜가 함께 개발한 4축 수평형 지그센터 시제품(HSP8000)이 양산 실증을 위해 두산공작기계㈜에 설치되어 있다.



[기계신문] 한국기계연구원과 두산공작기계㈜가 공동으로 전량 일본에서 수입하고 있던 최고 정밀도의 머시닝센터인 지그센터를 개발했다.


기계연구원 초정밀장비연구실 오정석 실장 연구팀과 두산공작기계㈜가 공동 개발한 지그센터는 지그보러(Jig Borer) 급의 탁월한 정밀도와 자동공구교환장치를 갖추고, 구멍 가공 외에도 다양한 정밀 가공을 수행할 수 있는 최고 정밀도의 머시닝센터다.


이때 지그보러는 1921년 SIP에서 시계부품 제조용으로 최초 개발됐으며 탁월한 정밀도로 정확한 구멍을 가공하는 공작기계를 말하며, 머시닝센터는 공구를 회전시켜 소재를 가공하는 밀링가공기의 발전된 형태로 자동공구교환장치를 이용하여 밀링, 드릴링, 보링 등 다양한 가공을 수행한다.


지그센터는 시대별로 가장 정밀한 절삭가공장비로 인식되며 공작기계용 고정밀 구조부품, 항공기 엔진·동체 부품, 동력전달장치 부품 등 일반 머시닝센터로는 가공이 어려운 고정밀 핵심 기계류 부품의 최종 정밀도 확보를 위한 정삭가공에 주로 활용된다.


일반 머시닝센터 대비 정밀도는 약 5배, 강성은 약 2배 정도의 성능이 요구되는 만큼 고도화된 설계 및 정밀 조립 능력이 필요하다. 특히 고도의 정밀도를 확보하기 위해서는 숙련된 장인이 직접 이송계의 안내면과 연결부 등 주요 부위를 정교하게 핸드 스크래핑하는 작업이 필요하다.


높은 기술적 난이도로 인해 지그센터는 독일, 스위스, 일본 정도에서만 개발이 된 상태이며 국내의 경우 전량 일본(Yasda, Mitsui Seiki)에서 수입해왔다. 세계 지그센터 시장은 약 2,600억 원 규모로 추산되며, 국내에는 연평균 약 120 억 원 규모의 지그센터를 일본에서 수입하고 있다.



▲ 4축 수평형 지그센터 시제품 앞에 서있는 한국기계연구원과 두산공작기계 연구원들



연구팀은 국내 개발 사례가 없는 만큼 설계, 조립, 성능 평가 등 각 개발 단계마다 면밀한 검증을 실시했다. 개발된 4축 및 5축 수평형 지그센터 중 4축 지그센터 기준으로 공간오차 약 10 ㎛/㎥, 헤드-테이블 간 루프 정강성 100 N/㎛ 이상(하단 기준) 등 선진사 수준의 정밀도 및 강성을 확보했다. 가공정밀도도 선진사와 동등한 수준임을 확인했다.


아울러 연구팀은 설계 단계에서 공작기계 각 부위의 강성 기여도를 해석하는 기술, 위치별 구조정밀도를 자동으로 해석하는 기술, 기하학적 오차를 기계 상에서 자체적으로 측정 가능한 기하오차 기상측정 기술 등 지그센터급 고강성·고정밀 공작기계의 설계와 정밀도의 평가 및 보정에 필요한 핵심 원천기술도 확보했다.


이 가운데 4축 수평형 지그센터 시제품(모델명 HSP8000)은 두산공작기계㈜에 설치되어 높은 가공품질이 요구되는 공작기계 헤드바디를 대상으로 양산을 통한 실증이 진행 중이며, 현재 약 100개 양산 샘플을 결함 없이 생산하고 있다. 연구팀은 실증 결과를 바탕으로 국내 기업에 이미 한 대를 판매 계약하는 성과도 거뒀다.



▲ (왼쪽) 지그센터에서 공작기계용 헤드바디 가공이 이뤄지고 있다. (오른쪽) 4축 지그센터 시제품을 이용해 제작한 공작기계 헤드바디를 대상으로 3차원 측정기를 이용한 전수 정밀도 검사가 이뤄지고 있다.



이번 연구는 산업통상자원부 ‘기계산업핵심기술개발사업’ 지원을 받아 2015년부터 관련 핵심기술 및 시제품을 개발했으며, 지난해 일본 수출규제 사태를 계기로 마련된 제조장비 실증사업을 통해 실증이 진행되고 있다.


한국기계연구원 오정석 연구실장은 “전량 일본 수입에 의존하고 있는 지그센터의 국내 최초 개발로 고정밀 머시닝센터의 개발 및 제조역량을 획기적으로 향상시킨 데 큰 의미가 있다”며 “높은 강성이 필요한 항공기 엔진부품용 머시닝센터 등 독일, 일본이 선점하고 있는 고부가가치 공작기계 개발에서의 기술적 기반을 제공할 것으로 기대된다”고 밝혔다.


한편, 이번 성과는 정부의 실증 R&D 지원을 통해 트랙 레코드(track record·실적)를 확보하고 사업화까지 연계시킨 모범 사례로 꼽힌다. 실증 종료 3년 후에는 연간 약 100억 원의 매출 및 약 40% 수준의 수입 대체 효과가 기대된다. 이와 함께 2020년 국가과학기술연구회 선정 ‘소재·부품·장비 산업 대표 우수성과’ 7선에도 선정됐다.


기계신문, 기계산업 뉴스채널

권혁재 기자 hjk@mtnews.net

관련기사
기사수정
나도 한마디
※ 로그인 후 의견을 등록하시면, 자신의 의견을 관리하실 수 있습니다. 0/1000
서브우측_연일
서브우측_성도FA
서브우측_대하기전
서브광고_한일
서브우측_제일이앤엠
서브우측_한국근강도량형
서브광고_다주하이테크
서브광고_알이디
모바일 버전 바로가기