기계연, 지능형 사출성형 시스템 개발

스마트폰용 렌즈 12개 동시생산, 방사형 거푸집에 내장센서 부착 불량률 대폭 줄이고 비용도 절감

수요가 늘고 있는 스마트폰용 고해상도 카메라 렌즈 등 정밀부품 생산에 이용되는 거푸집(금형)에 내장센서를 부착해 불량률을 줄일 수 있는 지능형 사출성형 시스템을 국내 연구진이 개발해 생산성 향상에 큰 도움이 될 것으로 기대된다.

한국기계연구원 첨단생산장비연구본부 송준엽 박사팀은 금형 안에 빌트인 센서(BISㆍ내장센서)를 부착해 온도와 압력 등의 데이터를 직접 측정, 분석하는 사출성형 시스템을 개발했다고 밝혔다.

사출성형은 녹은 각종 재료를 원하는 모양의 거푸집에 부은 뒤 굳혀 성형품을 만드는 공정으로, 자동차 부품에서 스마트폰용 정밀 초소형 렌즈까지 다양한 부품을 제조하는 데 사용되는 제조 방법이다.

종전까지는 거푸집 내부의 온도와 압력 등 조건을 알기 어려워 경험이나 추정치에 의존한 탓에 불량률이 상대적으로 높아 생산 수율이 낮았다.

송 박사팀은 스마트폰용 렌즈 12개를 동시에 생산하는 방사형 거푸집 속에 내장센서를 부착, 거푸집과 사출 성형기의 상태를 모니터링 및 분석해 공정 상태 진단은 물론, 형상 오차 예측, 시스템 이상 유무 직접 진단, 공정과정의 스마트폰 원격 모니터링 등이 가능한 '스마트 공장시스템'을 개발했다.

개발한 기술을 스마트폰용 렌즈 생산공정에 적용한 결과 생산수율이 기존 시스템(60~70%)보다 20%p 이상 높아진 것으로 나타났다. 스마트폰용 렌즈 생산에 사용되는 플라스틱 수지에서 렌즈 자체가 차지하는 양이 10% 가량인 것을 감안하면 생산수율을 20%p 이상 높인 것은 원재료를 200% 이상 절감할 수 있다는 것을 뜻한다는 게 연구진의 설명이다.

연구진은 이번에 개발한 기술을 활용하면 전 세계 8메가픽셀 이상의 고해상도 카메라 모듈 생산량이 3억8000만대인 것을 고려할 때 소재 절감은 1233억원, 금형 비용 절감은 199억 등 연간 1432억원의 비용 절감 효과를 거둘 수 있다고도 했다.

중소기업인 ㈜엔투에이, ㈜신명정보통신은 이 기술을 이전받아 스마트폰용 렌즈 모듈 생산에 사용되고 있다.

최두선 기자