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국내 머시닝센터 산업의 현황 및 전망 “세계는 지금 복합화.대형화.초정밀화 추세로 진행 중” |
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본 자료는 메탈넷코리아에서 공작기계 머시닝센터산업의 실태조사.취재한 자료로서, 취재에 협조해주신 머시닝센터업체 관계자들께 감사를 드립니다.
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머시닝센터는 공작기계 중에서 부가가치가 높은 절삭 전용장비로서 선반과는 달리 공구가 회전을 하면서 금속을 제거하는 기능을 가지고 있으며 삼차원 비대칭 가공물을 만들어 낼 수 있기 때문에 정밀기계산업에서 사용도가 가장 많은 장비다. 또한 미세한 홈이나 고정밀 자유곡면을 만들어 낼 수 있어 | ||||
국내 머시닝센터 시장에서 수입업체가 차지하는 비중은 수량적으로 20%가 조금 넘는 수준이지만, 고정밀을 요하는 고가의 기계가 주를 이루는 만큼 가격적인 비율은 더 높다고 할 수 있다. 그러나 문형기를 뺀 수평형, 수직형 머시닝센터만을 놓고 보면 수량적인 비율은 5% 안팎에 불과하다고 본다. | ||||
공작기계 내에서 머시닝센터가 차지하는 비중은 정밀기계산업의 발전과 함께 점점 높아지고 있는 추세다. 이는 머시닝센터가 자동차부품, 금형가공 외에도 IT 및 첨단 분야의 부품 및 금형가공에도 많이 사용되고 있기 때문이다. 이처럼 공작기계에서 머시닝센터가 차지하는 비중은 수주 동향에서도 | ||||
머시닝센터는 공작기계 중에서 부가가치가 높은 장비로서 자동차부품, 금형가공, IT부품, 첨단부품가공 등에 많이 쓰이고 있다. 특히, 국내 산업에서 비중이 높은 자동차, 조선, 반도체 등의 산업에서의 쓰임이 많은 만큼 국내 공작기계 산업에서 머시닝센터가 차지하는 비중을 가늠해 볼 수 있을 것이다. | ||||
국내 머시닝센터 시장에서 수입업체와 국내업체를 비교해 보면 금액과 수량에서 차이가 있다. 금액적인 부분은 비슷한 수준이지만 수량적으로는 국내업체가 좀 더 많은 부분을 차지한다고 본다. 국내 수입업체에서 큰 비중을 차지하는 나라가 일본, 독일, 대만으로 구분되는데 일본, 독일의 경우 고정밀 | 
공작기계에서 머시닝센터가 차지하는 비중은 평균적으로 높은 편이라 할 수 있지만, 각 분야별로 그 비중은 차이가 있다. 국내 공작기계산업에서 머시닝센터가 차지하는 생산비중은 전체의 약 60% 이상이지만 금형, 반도체, IT, 우주항공 등의 분야에서는 다른 공작기계보다 머시닝센터의 비중이 80~90% | |||
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1. 머시닝센터란
머시닝센터(Machining Center)란 범용 밀링기계에 CNC 장치가 장착된 기계를 CNC 밀링이라 하며, CNC 밀링기계에 자동 공구 교환장치(ATC : Automatic Tool Changer)를 부착하여 여러 공정의 연속적인 작업을 자동으로 공구를 교환하면서 공작물을 가공하는 공작기계를 말한다. 머시닝센터는 공작기계 중에서 부가가치가 높은 절삭 전용장비로서 선반과는 달리 공구가 회전을 하면서 금속을 제거하는 기능을 가지고 있으며 삼차원 비대칭 가공물을 만들어 낼 수 있기 때문에 정밀기계산업에서 사용도가 가장 많은 장비로 미세한 홈이나 고정밀 자유곡면을 만들어 낼 수도 있어 자동차부품, 금형가공뿐만 아니라 최근 IT부품이나 첨단 부품가공에 많이 사용되고 있다. 특히 최근에 확대되고 있는 무인화 공장의 기초장비로서 자동화는 물론 성력화의 필수 장비로 많이 사용되며, 기계의 정밀도를 높이기 위해 특수한 구조의 베드면과 볼스크류를 이용하여 정밀한 위치결정을 할 수 있고 4축, 5축의 부가축을 설치하여 원통캠, 비행기의 프로펠라 및 타이어 금형과 같은 복잡한 형상의 공작물도 쉽게 가공할 수 있다. 이와 같은 머시닝센터는 기본적으로 수직형 머시닝센터(Vertical Type Machining Center), 수평형 머시닝센터(Horizontal Type Machining Center), 문형 머시닝센터(Double Column Type Machining Center)로 구분되나 사용자의 고정밀, 복합가공으로의 요구사항에 맞춰 새롭게 개발되어진 5축 머시닝센터와 복합형 머시닝센터로 세분화 되어지고 있다. (1) 수직형 머시닝센터 주축(공구 방향)이 테이블과 수직 방향으로 이동하면서 공작물의 상면을 가공하는 머시닝센터를 말한다. 테이블을 전후, 좌우로 이동시키는 구조를 비롯해 칼럼(Column)이 전후로 이동하는 구조, 테이블이 고정된 구조 등의 여러 종류의 머시닝센터가 판매되고 있다. 수직형 머시닝센터의 경우 구조상 가공점에 공구를 접근시키는 접근성이 좋고, 가공물의 Clamping Unclamp가 용이하고 가공상태의 감시가 용이하며 작업성이 밀링과 유사하므로 조작하기가 쉽다는 장점을 갖는다. (2) 수평형 머시닝센터 주축(공구방향)은 테이블과 수평방향이며 공작물을 회전 테이블위에 고정하여 동시 4면을 한 번의 셋팅으로 가공할 수 있는 머시닝센터를 말한다. 즉, 테이블은 수평면내에서 선회하고, 360도를 임의로 인덱싱(Indexing)이 가능하고 연속 선회 가공을 가능하게 하고 있다. 기본직선 이동축을 X, Y, Z의 3축 중에서 어느 축을 선택하느냐에 따라서 여러 형태로 나뉜다. 테이블의 선회가 가능하기 때문에 가공물을 한번의 셋팅으로 가공을 완료할 수 있으며, 구조상 대부분의 칩이 공구 바로 밑에 떨어지기 때문에 칩의 회수, 배출이 용이하다는 장점을 갖고 있다. (3) 문형 머시닝센터 두 개의 칼럼(Column)을 가진 머시닝센터로 주로 대형공작물을 가공하기에 적합한 공작기계이다. 문형 머시닝센터의 경우 두 개의 칼럼에 지지된 Cross beam에 주축 헤드가 상하, 좌우로 이동하고 테이블이 전후로 이동하며, 공작물은 양 칼럼 사이로 테이블에 따라 이동하고 수직 또는 수평 방향의 공구에 의해서 가공되는데, 기계의 강성이 좋고 중량물의 취급이 용이하다는 장점으로 대형가공물에 많이 쓰이고 있다. - 칼럼(Column) : 베드 또는 베이스 위에 수직으로 설치되어 기계의 몸체를 구성하는 기둥. 베드 또는 베이스 위의 안내면을 이동할 수 있는 것도 있다. - 테이블(Table) : 공작물을 직접 또는 각종 부착장치를 사용하여 고정하는대. 일반적으로 안내면 위를 이동하며 공작물을 이송운동 또는 절삭운동을 준다. - 주축대(Headstock, Spindle stock) : 공작물을 회전하는 스핀들을 구비하고 있는 부분. - 베드(Bed) : 기계의 몸체를 구성하는 대로서 일반적으로 테이블 등을 안내하는 안내면을 구비하고 있다. 2. 국내 머시닝센터 산업의 현황 국내에서 머시닝센터가 처음 생산된 것은 1080년대 초반으로 그 이후 많은 발전을 거듭하며 현재에 이르렀다. 한국공작기계공업협회에 따르면 통계청에서 조사한 ‘05년도 공작기계 총 생산업체수는 782개사로 이 중 머시닝센터 생산업체는 두산인프라코어, 위아, 화천기공의 대기업 3개사를 포함하여 총 33개사로 전체의 4.2%를 점유하고 있어 대부분 중소기업으로 구성되어 있다. 또한, 국내 수입 제품 중 가장 많은 비중을 차지하는 일본을 비롯한 수입업체의 비중이 국내 생산업체의 생산액과 비슷한 수준으로 파악되고 있다. (1) 생산현황 위에서 언급했듯이 국내 머시닝센터 제조업체는 공작기계 생산업체의 총 4.2%에 해당할 만큼 많은 부분을 차지하지는 않고 있지만, 생산액에 있어서는 전체 25% 안팎을 차지할 만큼 큰 비중을 차지하고 있다. 통계청 광공업통계조사에 따르면 ‘06년도 공작기계 총 생산액은 39,271억원이며, 이 중 머시닝센터의 생산액은 9,784억원으로 전년대비 39.3%가 증가하였을 뿐만 아니라 지난 1997년 이래 처음으로 CNC선반의 생산액을 추월한 것으로 나타났다. 이처럼 머시닝센터가 생산업체 수에 비해 생산액이 많은 것은 국내 주력기종으로서 비교적 수요가 많은 것도 사실이지만, 위아, 두산인프라코어, 화천기공 등 대기업을 중심으로 양산을 하고 있기 때문인 것으로 분석되고 있다. 현재 국내 공작기계 생산의 90% 이상이 CNC 공작기계이며, 이 중 머시닝센터의 생산비중은 CNC 공작기계 전체의 약 40%, 절삭공작기계 전체의 36.9%, 성형기계를 포함한 전체의 24.9%로 공작기계산업의 주력기종임을 알 수 있다.  (2) 수출입 현황 국내 머시닝센터 시장 규모는 금액적인 부분에 있어 국내 제조업체와 수입업체간 비슷한 점유를 보이고 있다. 위의 [표. 4]에서도 언급했듯이 국내 머시닝센터 시장에서 수입업체가 차지하는 비중은 약30~40% 수준으로 나타나고 있다. 이 중 가장 높은 비중을 차지하는 나라는 일본으로 전체 수입국의 절반 이상이며, 그 뒤를 대만, 독일이 뒤따르고 있다. 이처럼 일본이 여타 다른 기술 선진국 대비 높은 점유율을 보이는 것은 높은 기술력 뿐만 아니라 우리나라와 지리적으로 가까워 사후 관리에 있어서 훨씬 효율적으로 움직일 수 있는 장점을 지녔기 때문으로 풀이된다. 이와 관련 세운정밀기계㈜의 최민영 대표는 “독일을 비롯한 몇몇 유럽국가의 경우 실질적으로 일본보다 좀 더 앞선 기술력을 선보이는 제품이 있지만, 일본의 기술력도 충분히 하이테크의 고정밀, 금형제품 생산이 가능할 뿐만 아니라 독일에 비해 우리나라와 가까워 A/S 등 사후관리에 있어 큰 이점을 갖고 있기 때문에 국내 수요가 많다”고 말했다. 국내 머시닝센터 제조업체들의 수출 실적을 살펴보면 ‘05년도에 일시적인 감소현상을 보인 것을 제외하면 ‘02년 이후 매년 30% 이상 꾸준한 상승률을 보이며 ‘07년도에는 약 3.3억 달러를 수출하여 전년 대비 25.1% 증가한 수출 실적을 보인 것으로 파악됐다.국내 업체들의 가장 큰 수출 시장은 미국과 중국으로 나타났다. 한편 머시닝센터의 수입은 ‘04도 일시적인 감소 이후 증가세로 이어졌다가 ‘07년도에 다시 감소되어 전년 대비 18.7%가 하락한 2.7억 달러의 수입 실적을 보였다.이는 국내 머시닝센터 제조 업체들의 꾸준한 기술개발로 고기능 머시닝센터 등 신제품이 수입대체로 이어졌기 때문으로 분석되고 있다. 또한, 국내 중저가문형 머시닝센터 시장을 선점하며 수요가 급증하고 있는 대만의 꾸준한 기술개발은 물론 분업화된 부품산업으로 인한 원가절감을 통해 중저가 시장을 선도하고 있다.  (3) 국내 수급 추이 머시닝센터는 자동차 및 금형산업의 수요에 힘입어 내수시장 규모가 연평균 37.7%의 높은 증가 추세에 있으면서 생산은 31.0%, 수입은 ‘06년까지 급증세가 이어지다 ‘07년 감소세로 이어지면서 17.4%의 연평균 증가율을 보이고 있는 추세다. 특히 수입액이 증가한 것은 핸드폰 케이스 등 IT 부품가공을 위한 정밀 금형용, 5축 제어 머시닝센터의 수입이 급증한 것으로 분석되는 만큼 국내 업체들의 고정밀을 위한 기술개발이 촉구되고 있다. 3. 머시닝센터의 기술개발 추이 공작기계관련 세계 3대 전시회인 미국의 미국의 IMTS, 일본의 JIMTOF, 독일의 EMO를 비롯한 여러 전시회의 최근 동향 및 각국 업체들의 신제품 기술 동향을 살펴보면 최근의 머시닝센터는 고속화, 복합화, 대형화의 추세로의 발전을 확인할 수 있다. 실질적으로 전 세계적으로 공작기계의 주요 수요산업인 자동차, 전기전자, 일반기계 산업 등에서는 대량 맞춤형 생산체계에 대응할 수 있는 고유연화, 다기능 복합화, 모듈화 기술 등에 초점을 맞추고 있으며, IT, 디스플레이, 광학 등 신수요 산업의 다양한 제품요구에 따라 IT 및 신기술을 융합한 지능형 가공시스템의 요구가 급증하고 있는 추세다. IT, 반도체, 광산업 등의 신수요 산업에서 요구되는 초정밀 미세부품의 생산분야에 있어서도 공작기계의 초고속화, 고정밀화 뿐만 아니라, 공정집약형 고정밀 다기능 복합가공기의 필요성이 점차적으로 확대되고 있다. 또한, 고속.고정밀.고효율 가공이라는 기본 테마에 덧붙여 고도의 자동화 환경을 지원하는 고유연 생산시스템 대응 요구가 높아지고 있으며, 다면 5축가공과 복합가공이 가능한 고유연 공정집약형 장비 개발에 초점이 맞춰지고 있다. 머시닝센터와 관련된 기술개발 추이는 다음과 같이 나눠 확인 할 수 있으며, 이와 같은 다기능?복합화, 초고속?고정밀화에 따른 시스템의 복잡성과 적용기술의 복합성으로 인해 지금까지의 제품에 비해 새로운 개념의 요소기술 및 시스템 설계, 최적화 기술을 요구하며, 고도의 신뢰성 기술이 확보되어야 할 것이다. (1) 가공시스템의 초고속?고정밀화 최근 초고속 주축 및 리니터모터 응용기술은 고속화를 기본으로 고정도 가공영역까지 확장되고 있는데, 자동차, 항공 등 고부가가치 부품의 정밀도 요구가 커짐에 따라 초고속 및 대형/다기능 가공시스템의 고정밀화가 요구되어진다. 반도체, 광학 등의 신수요 산업 대응요구와 IT, NT 등의 신기술을 접목한 성능 확장으로 인하여 초고속/다기능 공작기계 등 고부가가치 기종의 수요가 급증하여, 이에 대응한 다양한 맞춤형 장비 개발이 지속될 전망이다. 현재 리니어모터 구동의 고정밀형 초고속 머시닝센터는 선진업체를 중심으로 다양한 모델이 개발?소개되고 있으나, 실제적용에 있어서는 아직 초기단계로 고속실현을 위한 경량화, 고강성화, 열변형 억제, 고정밀 다축제어 등에서 지속적인 연구개발이 진행 중이다. (2) 다기능.복합화 독일, 일본 등 기술 선진국에서는 오래전부터 머시닝센터 시장의 수요변화를 예측하고 다양한 형태의 고속 ?고정밀 및 다기능?복합 공작기계를 개발하고 있다. 특히 일본의 경우 다양한 구조의 초고속 공작기계 뿐만 아니라 터닝센터, 수평형 머시닝센터, 수직형 머시닝센터의 구분이 없을 정도로 빠르게 복합 가공기 형태의 연구개발 및 상품화를 진행시키고 있는 상황이다. 두산인프라코어㈜ 공작자동화 부문 배규호 부장은 “지난 80년대부터 90년대말까지 모든 업체들이 시간 단축에 중점을 두며 개발을 해온 상태이라면 앞으로는 이와 함께 복합화, 대형화에 초점을 맞출 것”이라며 “과거에는 터닝센터와 머시닝센터의 구분이 명확했으나 지금은 한번의 공작물 셋팅으로 모든 가공공정을 끝내는 복합화가 이뤄지고 있으며, 대형화, 복합화의 기술개발은 앞으로도 지속될 전망으로 두산인프라코어도 이와 같은 기술개발 추세에 맞춰 복합화의 기술개발에 더욱 투자할 방침”이라고 밝혔다. (3) 초정밀화 IT/NT/BT 등 신기술 융합형 신산업분야 및 마이크로 팩토리 등 새로운 시스템 환경에 대응하여 초정밀/미세화, 소형?경량화 기술을 기반으로 Micro/Meso 스케일의 부품 생산분야에 대응하고 있다. IT, 디지털가전, 전자기기 등 전기 전자산업이 요구하는 가공정도는 지금까지의 서브미크론에서 나노미크론으로 진보하고 있어, 초정밀기계의 채용하는 고속 스핀들의 베이링용 스페이서나 DVD용 프레스 금형에서도 초고속 주축을 적용한 0.5마이크로 이하 정도가 요구되고 있다. (4) 고유연화.지능화 생산라인 구성의 복잡도가 증대되고, 이와 동반하여 시스템 통합의 신뢰도 레벨이 증대됨에 따라 지식기반의 원격 진단?유지?관리 기능의 중요성이 증가, IT기술 접목의 확대와 생산시스템의 요구에 따른 이기종 제어장치간의 유연한 통합 이외에도 인간 친화형 환경의 중요성이 급격히 증대되면서 개방형 제어기술의 적용 범위와 HMI(Human-Machine Interface)의 개념이 확장되고 빠른 속도로 시장이 확대되고 있다. 4. 국내 머시닝센터 산업의 문제점 국내 모든 기초산업이 갖는 가장 큰 문제점은 기초기술확보 즉, 원천기술에 대한 확보가 없다는 것이다. 이는 머시닝센터 산업도 무관하지 않은데, 국내 생산업체들이 느끼는 가장 큰 문제점 또한 부품산업의 취약성과 머시닝센터에서 사람의 머리와 같은 역할의 컨트롤러의 수입 의존도가 가장 큰 문제점이라 할 수 있다. 기술 선진국의 경우 자체 컨트롤러개발을 바탕으로 제품의 업그레이드를 가져올 뿐만 아니라 가격경쟁력에 있어서도 우위를 점할 수 있지만, 국내의 경우 대부분 제품의 금액적인 부분에서 큰 비중을 차지하는 컨트롤러를 수입에 의존하면서 품질 및 가격적인 경쟁력을 갖는데 큰 애로를 겪고 있는 편이다. 또한 일본, 독일 등의 기술선진국의 경우 머시닝센터 제품 외에 주변장치개발에도 힘쓰고 있지만, 아직 국내의 경우 부족한 편이다.국내 업체들도 제품의 가공성능에 따른 품질 업그레이드도 중요하지만 주변장치개발에도 함께 힘써야 할 것이다. 서창상사주식회사 최충용 대표는 “대만의 경우 부품에 대한 전문적인 분업화로 부품의 공용화로 대량생산을 가능케 해 원가절감을 통한 가격경쟁력을 갖출 수 있는데 반해 국내 머시닝센터 산업은 그렇지 못하다”며 “정부 및 각 업체들이 R&D 연구에 좀 더 많은 투자를 통한 부품의 공용화에 힘쓸 필요가 있다”고 말했다. 5. 향후 머시닝센터 시장 전망 최근 전 세계적으로 경기 침체로 인한 경제의 어려움이 커져가고 있는 상황은 머시닝센터 시장도 예외가 아니다. 특히, 머시닝센터 및 공작기계산업의 경우 일반적으로 연관산업의 발전에 병행해서 따라가는 특성이 있는 산업인 만큼 가장 큰 비중을 차지하는 자동차 등의 산업이 어려움에 처함에 따라 머시닝센터 시장도 위축될 수밖에 없다. 지난 2006년도 조사에 따르면 세게 머시닝센터 시장은 신기술 개발 추세에 따라 향후 5년 후인 2012(2006년 기준)을 기점으로 매년 19%씩 성장하는 것으로 추정, 2016년에는 419억불 규모가 될 것이라고 예측한 바 있으나, 현재의 어려운 상황을 감안한다면 낙관하기에는 이른 상황이다. 국내 머시닝센터 시장에 대한 전망에 있어서도 대부분의 업계 관계자들은 지금의 어려운 상황이 길게는 내년 하반기까지 이어지지 않을까 내다보고 있다. 특히 올해보다 내년 상반기가 더욱 어려울 것으로 전망하고 있다. 이러한 어려운 상황에서 각 업체들은 더욱 더 기술개발을 통한 시장 점유로 어려움을 타개해 가고자 노력하고 있다. 특히, 지금도 꾸준히 진행되고 있고 앞으로 더욱 지속될 초고속, 고정밀 등으로의 기술 개발은 업체가 향후 머시닝센터 시장 점유에 있어 큰 변수가 될 것이다. 초고속 고정밀 머시닝센터의 경우 국내 초정밀 금형산업 및 휴대폰, 컴퓨터 등 IT 부품산업과 더불어 PMP, DMB 등의 IT기기와 점점 소형화되는 노트북 등의 기술개발에 따라 지속적인 시장규모와 생산 확대가 예상되는데, 정밀기계, 금형분야에서는 생산되는 부품 또는 제품의 고부가가치화를 추구하고 있으며, 다품종 다량 생산체제에 대응하는 고유연 고생산성 가공장비를 요구하고 있어 이러한 장비의 수요가 급증하고 있는 추세이기 때문이다. 위아㈜의 이영만 부장은 “당사의 경우 자동차부품가공에 주력하는 만큼 실린더헤드/블록 등 새롭게 변화되는 소재에 대응할 수 있도록 주축이나 구조물 등에 대한 개발을 통해 현대기아자동차의 엔진부터 시작해서 주요라인에 국산화 설비를 지원할 수 있도록 모든 초점을 맞춰 노력할 방침”이라고 밝혔다. 한편, 한국공작기계공업협회에 따르면 고능률 고신뢰 머시닝센터에 있어서 주 수요산업인 자동차 부품의 국내 시장규모는 전 세계 부품시장의 1.9%인 200억 달러 정도이며, 국내 자동차 부품업계 전체 매출액 규모는 27조원으로서 이는 세계적인 부품업체인 미국 델파이의 매출액 규모보다 작은 수준으로 나타났다. 그러나 하이브리드 엔진 및 수소연료전지 자동차 개발 등 국내 자동차 산업의 지속적인 성장으로 향후 부품시장의 활성화와 이와 관련된 부품가공장비 시장의 대폭 확대가 예상되고 있다. 특히, 고유연성 머시닝센터의 국산화 개발은 국방, 고속 철도 차량, 선박 해양 및 우주 항공 산업에도 매우 유용할 것으로 예상되는 만큼 공작기계 업체 중심의 연구 개발을 통한 선진국과의 기술 격차를 단기간에 줄일 수 잇는 방법을 찾는 지혜가 필요한 시점이다. <취재.정리: 메탈넷코리아 취재부 임향묵 기자> |
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