LMS(Linear Motion System)는 기존방식과 달리 코일이 밑으로 들어가면서, 케이블이 없어지고 무버들의 위치를 정확히 인식할 수 있는 것이 특징이다. LMS는 물류 이송뿐만 아니라, 공정 위치에서의 정밀한 위치제어를 통해 별도의 기구물 없이 조립, 검사 및 다양한 공정을 처리할 수 있다. 또, 디바이스의 정보 및 동작 상태, 에너지 소모량 등 다양한 정보도 함께 취득할 수 있어, 설비의 진단 및 예측 보정이 가능하다는 점에서 지능형 이송 시스템이라고 불린다.

시장조사기관 스트러티스틱스 MRC(Stratistics MRC)의 조사결과에 따르면, 2020년 글로벌 선형 모션 시스템(LMS) 시장 규모는 67억 2천만 달러였으며, 예측기간 동안 CAGR 6.5%로 성장하여, 2028년에는 111억 1천만 달러에 이를 것으로 예상된다. 품질 검사 및 자동화에 대한 니즈와, 출시시간 단축, 산업 공정에서 높은 정확도 및 반복성에 대한 요구 증가, 반도체 산업에서 전자 장치의 소형화 증가로 시장이 성장하고 있다. 

<기획·취재 최교식 기자 cks@engnews.co.kr>

 

 

 

국내에서도 이 지능형이송시스템 이 최근 몇 년 전부터 빠르게 부상하고 있다.

지능형 이송 시스템이 주목받고 있는 이유에 대해 백호프코리아(Beckhoff Korea) 이명복 이사는 “생산설비의 개별 공정 모듈 및 워크스테이션은 이미 충분한 성능을 내고 있지만, 생산설비 흐름에서의 가장 큰 문제는 각 공정 위치까지 생산품을 이송시키는 것이다. 기존 컨베이어 시스템으로 이송하면 정확한 위치제어를 할 수 없어, 공정 위치별 별도의 위치 보정 스테이지 및 픽 앤 플레이스 장치가 필요하게 된다. 이는 결국 설치 공간의 증가로 이어지며, 기구물에 의한 유지보수 비용이 증가하게 된다. 또한, 빈번히 발생하는 제품 변경 및 소형화되고 복잡해진 제품의 공정단계가 더 많은 시간이 소요됨에 따라 효율적인 이송 시스템이 필요하게 된 것이다. 이러한 고민을 해결하기 위해 지능형 이송 시스템의 도입을 서두르고 있다.”라고 말하고, “지능형 이송 시스템을 통해 물류 이송뿐만 아니라, 공정 위치에서의 정밀한 위치제어를 통해 별도의 기구물 없이 조립, 검사 및 다양한 공정을 처리할 수 있게 됐다. 지능형이라는 표현에서도 알 수 있듯이, 디바이스의 정보 및 동작 상태, 에너지 소모량 등 다양한 정보도 함께 취득할 수 있어, 설비의 진단 및 예측 보정이 가능하다.”라고 설명한다.

또 LS일렉트릭 김병균 상무는 “파티클(이물질)이 없다는 것이 LMS의 큰 장점이다. 만약 서보나 볼스크류를 돌리려면 감속기 등이 들어가야 되고, 여기서 기름이나 이물질이 생길 수가 있는데, LMS는 이런 염려가 없기 때문에, 클린룸이나 진공, 고온 등의 특수환경에 적용하기가 용이하기 때문이다. 컨베이어 시스템에 비교하면 비싼 장비지만, 공간 효율성, 장기적 유지보수 비용 절감 등을 고려하면, LMS가 더 이득이 되는 분야가 있을 것이다. 이 때문에 차츰 이 시장이 커질 것으로 예상한다.”라고 설명한다.

또 슈나이더 일렉트릭 코리아 박윤국 매니저는 “생산라인 자체가 계속 복잡해지고, 엔드유저들의 요구사항도 높아지고 있다. 생산설비도 계속 개선이 필요한 상황이다. 특히 빠른 생산속도를 요구하는 곳이 늘다 보니까, 기존 솔루션은 한계가 있는 상황이며, 이를 개선시키기 위해 다양한 솔루션이 개발되고 있는데, 그중 하나가 LMS다. 특히 스마트 팩토리라는 트렌드가 부상하면서, 생산 과정 중에 있는 상품 자체에 대한 개별정보까지 트래킹을 원하는 수요가 높아졌다. ”라고 말한다.

 

 

 

배터리 3사 지능형 이송 시스템 검토 시작으로, 이차전지 분야 지능형 이송 시스템의 주요 수요처로 급부상

특히, 배터리 3사가 2015년, 2016년부터 LMS 적용에 대한 검토를 시작하면서, 이차전지가 지능형 이송 시스템의 주요 수요처로 급부상하고 있다. 특히, 정부가 2030년까지 총 50조 원을 투자해 세계시장 점유율 40%를 목표로 하는 이차전지 혁신전략을 발표하면서, 배터리 분야에서 강세를 보이는 지능형 이송 시스템 공급업체들이 호재를 맞이했다.

백호프 코리아 이 이사는 “이차전지 산업이 크게 성장하면서 이송 시스템의 검토 및 적용 사례가 증가하고 있다. 단순 물류 시스템에도 적용되지만, 이송 중 공정(외관 검사 및 탭 처리)이 함께 이루어지는 경우가 대부분이다. 물류 이송 중 정밀 검사나 탭 처리시 위치/속도 편차에 매우 민감하기 때문에, 정밀 위치/속도 제어가 필요한 경우가 대부분이다.”라고 말한다.

또 B&R 코리아의 사재훈 부장은 “수년 전부터 국내 배터리 업계에서 자동화 통합운영에 대한 니즈가 지속적으로 증가하고 있다, 그러한 움직임 가운데 하나로 지능형 이송 시스템들이 배터리 생산의 여러 공정에 응용되고 있다. 배터리 업계에서 지능형 이송 시스템을 도입하는 이유는 결국 생산성 향상과 공정에 대한 간소화가 목적이다.”라고 설명한다.

이처럼 2차전지 즉, 전기차 배터리 분야가 LMS의 최대수요처로 떠오르면서, 이 시장을 놓고 벌이는 자동화 업체들의 경쟁이 그야말로 춘추전국시대에 접어들었다. 그동안 국내 지능형이송 시스템 시장을 주도해오던 보쉬렉스로스 코리아에 이어, 지난해 로크웰 오토메이션 코리아가 배터리 분야에서 괄목할 만한 성과를 보이면서, 현재 국내 지능형 이송 시스템 시장은 보쉬렉스로스 코리아와 로크웰 오토메이션의 투톱 체제에, 백호프나 B&R 등의 업체가 가세하고 있고, LS일렉트릭을 비롯한 저스텍, DCT 등의 국내업체들도 사업을 본격화 하고 잇다. 특히 슈나이더 일렉트릭 코리아와 지멘스 및 훼스토가 협업해 이 시장에 새롭게 뛰어들면서, 향후 지능형 이송 시스템 시장은 앞을 내다볼 수 없는 경쟁구조를 구축하고 있다.

특히 보쉬렉스로스와 슈나이더 일렉트릭은 제어부뿐만 아니라 기구부까지 원 밴드에서 공급하면서 타 업체에 비해 경쟁력을 확보하고 있는 점도, 향후 이 시장의 판도를 바꿀 수 있는 요인으로 작용하고 있다.

수요확대 추세와 함께, 실제로 메이저 지능형 이송 시스템 업체들은 지난해 괄목할 만한 성과를 거둔 것으로 알려졌다. 로크웰 오토메이션 코리아는 지난해 배터리 분야를 중심으로 3백억 원에 가까운 매출을 올린 것으로 알려졌고, 보쉬렉스로스 코리아는 지난해 전년대비 20% 이상의 성장을 보인데 이어, 올해도 지난해 대비 20% 이상의 성장을 예상하고 있다. B&R 코리아 역시 지난해 전년대비 1.5배 이상 매출이 증가한데 이어, 올해 전년대비 1.5배 증가를 목표로 하고 있다.

 

 

디지털화 추세에 맞춰 지능형 이송 시스템도 디지털화를 통한 이점 강조

 

전 세계적인 디지털화 추세에 맞춰 지능형 이송 시스템도 디지털화를 통한 이점이 강조되고 있다. 로크웰 오토메이션의 강민우 과장은 “로크웰은 Emulate3D라는 에뮬레이션 소프트웨어를 통해 시뮬레이션이 가능하다. 직접 구성해서 구동도 해볼 수 있고, 구동한 거에서 버튼 한 번 클릭하면 PLC 로직까지 다 짜 준다. 이를 PLC에 접목하면 지능형 이송 시스템이 바로 구동된다. 최근에도 그렇게 해서 모 배터리 업체 프로젝트 하나를 진행했다.”라고 밝혔다.

한국지멘스 가현석 부장은 “자재 흐름을 일반적인 컨베이어로 보내는 것이 아닌 흐름 안에서 공정이나 프로세스를 제어한다는 것이 가장 핵심기술이다. 이런 핵심 기술을 인더스트리 4.0이나 스마트 팩토리에 넘겨 지능형으로 쓰는 콘셉트 기술이 계속 개발 응용되고 있고, 그래서 지능형 이송 시스템과 로봇과 같은 주변의 핸들링 시스템의 부가가치를 많이 창출할 수 있다. 이런 기술들이 개별화된 제품이라든가 높은 생산성, 높은 수준의 자동화 같은 인더스트리 4.0이나 스마트 팩토리의 요구사항에 부합하고 있다. 요즘에는 자동화단에서도 더 높은 유연성을 강조하면서, AI나 머신러닝 쪽으로 고객의 요구사항이 많아지고 있다. 지멘스는 MCS와 관련해서도 지멘스의 가장 강점인 디지털 트윈을 이용하여 사전에 검증해서 리스크를 줄여서 가게 되면 경쟁사보다 충분히 앞서 갈 수 있다.”라고 강조한다.

또 한국훼스토 이동진 매니저는 “가장 중요한 트렌드를 디지털화라고 보고 있다. 훼스토에서도 이러한 디지털화를 위해 다양한 솔루션을 제공하고 있으며, Festo AX와 같은 AI가 적용되어 머신러닝 및 예측 에너지, 예측 품질 및 예지 보전이 가능한 솔루션을 제안한다. 더불어 지멘스의 기술력으로 SIMATIC S7-PLCSIM Advanced를 사용하여 Multi-Carrier-System을 시뮬레이션하고 가상으로 시운전도 가능하다. 인피드 및 아웃피드 컨베이어의 시운전을 위한 NX MCD/SIMIT 모델 또는 순수한 선형 모터 섹션 시운전을 위한 ‘구성 및 실행’ 도구 사용이 가능하다. 실제 커미셔닝 동안의 위험과 노력을 줄이기 위해 MCS의 가상 커미셔닝은 실제 적용 전에 효율적인 대안을 제공한다. 시뮬레이션 및 가상 커미셔닝을 위해 TIA Portal의 예제 프로젝트 외에도 NX MCD/SIMIT 모델을 사용할 수가 있다.”라고 밝힌다.

B&R 코리아 사 부장은 “B&R이 ABB에 통합되면서 포트폴리오가 넓어졌는데, 매트랩 시뮬링크나 메이플심 같은 경우에 컨넥터가 있어서, 우리 PLC나 PC를 연결해서 실제 장비가 없더라도 시뮬레이션이 가능하도록 기본적으로 지원을 하고 있었고, 데이터 시각화를 리얼타임으로 정밀하게 할 수 있는 것들은 ‘인더스트리얼 피직스’라는 툴을 사용한다. ABB에 ‘로봇 스튜디오’라는 툴이 있는데, 이 로봇 스튜디오를 쓰게 되면, 주변에 있는 액추에이터나 매뉴플레이터를 포함한 전체적인 공정에 대한 시뮬레이션이 가능하다. 리얼타임으로 변경할 수 있고, 검증할 수 있고, 시각화하면서 여러 사람이 상황을 공유할 수 있다.”라고 피력한다.

또, 슈나이더 일렉트릭 코리아 박 매니저는 “장비의 설계 단계부터 적용 가능한 에코스트럭처 머신 엑스퍼트 트윈은 장비를 제작하기 전에 가상으로 설계, 시운전, 실제 장비의 디지털 모델을 생성하는 등의 기능을 제공하는 소프트웨어 솔루션이다. 에코스트럭처 머신 엑스퍼트 트윈에는 기본적으로 시뮬레이션, 에뮬레이션, 비주얼라이제이션이 다 들어가 있다. 그래서 렉시엄 MC12 멀티 캐리어를 구성할 때 시각적으로 이런 것들을 확인할 수 있다.”라고 말한다.

 

 

 

신제품 경쟁도 가속화

 

향후 지능형 이송 시스템의 수요는 지속적으로 확대될 것으로 점쳐지고 있다.

LS일렉트릭 김 상무는 “이물질이 없고, 속도, 무버인식, 위치제어 이런 장점을 통해서 적용되는 산업분야가 바뀌고 있는 중이다. 심지어는 LMS 가격이 떨어지면 반도체 공장의 OHT(Overhead Hoist Transfer, 천장대차장치)도 대체할 수 있다. 지금은 LMS 가격이 비싸서 바꾸기가 쉽지 않지만, 장기적으로 가격이 떨어지고 급정지라든지 성능이 좀 더 보완이 되고, 제어적으로 할 수 있는 부분이 좀 더 만들어지면, 앞으로 LMS 시장은 더 확대되지 않을까 생각된다.”라고 말한다.

로크웰 오토메이션 강 과장은 “몇 년 전만 해도 유저들이 이 제품에 대해서 잘 몰랐지만, 지금은 지능형 이송 시스템이 엄청난 장점을 가지고 있다는 걸 알고 있다. 기존에 일반 물류를 쓰던 분들이 불편함을 엄청나게 호소하는 것도 지능형 이송 시스템이 주는 특장점이 크기 때문이지 않을까 생각한다. 새로운 유저들은 기존 물류시스템에 적응하려고 노력하지만, 컨베이어 같은 기존 물류시스템은 관리 포인트가 너무 많다. 그리고 무게가 무거워질수록 중간에 대차를 잡는 치구도 만들어야 되고, 포인트가 더 생긴다. LMS라고 하는 지능형 이송 시스템은 그런 부분이 다 필요 없기 때문에, LMS 시장은 지속적으로 확대될 것으로 본다.”라고 피력한다.

백호프 코리아 이 이사는 “4차 산업혁명이라는 개념이 소개되고 다양한 기술적 발전이 이루어지고 있다. AI, 빅데이터, 로봇 등이 있는데, 이는 결국 이송 시스템과 결합된다. 이는 이송 시스템이 발전하지 않는다면, 4차 산업혁명이 완성될 수 없다는 것이다. XTS 및 XPlanar와 같은 이송 시스템이 로봇 및 공작 기계 등과 결합되어, 효율적이며 유연한 생산설비로 탈바꿈된다. 또한 생산 도중 발생하는 다양한 데이터를 수집 후 빅데이터를 형성해 일정한 패턴을 분석 및 이용하여, AI에 활용하는 거대한 순환구조에서 지능형 이송 시스템은 가장 기초적이면서 기본적인 요소라 생각한다. 이러한 면을 고려해 보았을 때, 지능형 이송 시스템은 앞으로 더욱 발전하고 성장할 것으로 전망한다.”라고 역설한다.

이처럼, 앞으로 지능형 이송 시스템은 4차산업혁명이나 스마트 팩토리와 맥을 같이 하는 기술적인 발전을 보일 것이라는 것이 전문가들의 의견이다.

이 시장을 확대하기 위한 각 공급업체들의 신제품 경쟁도 뜨겁다.

보쉬렉스로스는 현재, 진공에서도 작동이 가능한 가반하중 2톤급의 제품 개발을 진행하고 있는 것으로 알려졌다. 또 기존의 LMS에 가반중량이 가벼운 제품과 유연한 제품을 새롭게 개발하고 있고, 중간에 컴포넌트 구성이 바뀔 예정이다. 보쉬렉스로스 코리아 이석우 팀장은 “보쉬렉스로스의 LMS는 지금은 노드 하나에 코일 4개 구성이다. 그런데 올 하반기부터 기존에 쓰던 기능은 그대로 유지되고, 노드 하나에 코일 8개 구성으로 바뀌면서, 풋프린트가 줄어 들고, 전장 사이즈도 그만큼 작아지고, 비용도 줄어든다. 이렇게 되면 보쉬렉스로스 LMS의 경쟁력이 더 강력해질 수 있다.”라고 피력한다.

로크웰 오토메이션에서는 가반중량이 150Kg인 Quickstick150을 곧 출시할 예정이다. 로크웰 오토메이션 강 과장은 “ QuickStick150이 출시되면, 가속도와 정밀도가 높아졌기 때문에 그동안 들어가지 못했던 장비업계에도 진출할 수 있다.”라고 말한다.

백호프에서는 XTS 무버에 전력 및 통신을 공급할 수 있는 NCT(No Cable Technology)가 새롭게 출시될 예정이다. NCT를 활용하여 디지털 입력 및 출력, 아날로그 입력, PWM 출력 및 RS232 인터페이스와 같이 센서와 액추에이터를 무버와 통합해 다양한 어플리케이션을 구현할 수 있다는 것이 백호프 코리아 이 이사의 설명. 또 백호프는 단일 시스템에서 연결할 수 있는 XPlanar 타일 수의 확장 및 각각의 단일 시스템을 하나의 마스터 제어기에서 통합 운영할 수 있는 솔루션을 준비하고 있는 것으로 알려졌다.

슈나이더일렉트릭에서는 현재 시스템보다 가반중량이 무거운 제품을 출시할 예정으로, 이 제품이 출시되면 배터리 전체라인 수요를 커버할 수 있을 것으로 기대하고 있다. 특히 MC12 다음 버전은 분기(Diverting)가 되는 제품으로 출시가 될 예정이다.

배터리 시장의 부상과 함께 활기를 띠고 있는 국내 지능형 이송 시스템 시장. 내로라 하는 국내업체 및 글로벌 자동화업체들이 모두 뛰어든 상황에서 어느 업체가 이름값을 할지 관심이 모아지고 있다.