무인화 공정기술, 선진국 앞질러
[인터뷰] ‘이달의 과학기술자상’ 김동훈 박사
기계산업은 모든 산업의 기초가 되는 산업이다. 따라서 현대 기계공학기술에서 무인화 공정기술, 다시 말해서 사람이 없이도 기계가 스스로 판단하여 가공작업을 알아서 하는 기술개발은 대단히 중요하다.
자동화가 대세인 지금 국제시장에서 경쟁력을 높이는 요인이 된다. 무인화 공정은 또 경쟁이 가장 치열할 것으로 보이는 로봇산업을 선도할 수 있는 열쇠이기도 하다. 모든 제조업에 있어 중요한 부분이라고 할 수 있다.
자동화가 대세, 로봇공학 발전에도 이바지
자동화가 대세인 지금 국제시장에서 경쟁력을 높이는 요인이 된다. 무인화 공정은 또 경쟁이 가장 치열할 것으로 보이는 로봇산업을 선도할 수 있는 열쇠이기도 하다. 모든 제조업에 있어 중요한 부분이라고 할 수 있다.
자동화가 대세, 로봇공학 발전에도 이바지
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| ▲ 한국기계연구원 김동훈 박사 ⓒ한국연구재단 |
무인화 공정과정과 관련, 새로운 기술을 개발하여 대한민국의 이름을 빛내고 우리나라 경제에 커다란 보탬이 될 업적을 일군 과학자가 있다. 한국기계연구원(KIMM) 첨단생산장비연구본부의 김동훈 박사가 주인공.
한국연구재단은 김 박사를 ‘이달의 과학기술자상’ 10월 수상자로 선정했다. 김 박사는 “이달의 과학기술자상이라는 영광스러운 상을 받게 돼 기쁘게 생각하며 많은 분들께 감사를 드린다”고 말했다. 또 “과학기술자로서 긍지를 갖고 우리나라의 과학기술 발전과 미래 창조적 시대를 여는데 보탬이 되도록 노력하겠다”고 강한 의지를 표명했다.
김동훈 박사가 새롭게 개발한 기술은 ‘무인화 가공공정 최적화 및 자율대응기술’이다. 전문용어라서 그런지 단어도 어렵고 연구내용도 이해하기가 어려웠다. 그래서 쉽게 설명해줄 것을 부탁했다.
사람의 개입을 최대한 줄이고 기계가 알아서
“무인화 가공공정 최적화 및 자율대응 기술을 말합니다. 한마디로 얘기하자면 공정과정에서 최대한 기계가 스스로 판단하여 가공작업을 하도록 하는 기술이라 표현 할 수 있습니다.
한마디로 스마트한 산업용 가공로봇을 만들기 위한 기술이라 생각하시면 쉽게 이해가 될 것입니다. 가능한 사람의 개입을 줄이고 기계가 스스로 알아서 하도록 하는 기술을 말합니다."
의미를 명확히 하기 위해 ‘무인화’라는 말이 어떤 용도에서 사용되는지에 대해 물었다. 김 박사에 따르면 기계공학에서 원래 무인화라는 의미는 작업자와 같은 사람의 개입 없이 작업이 가능하다는 말로 사용된다.
최적화라는 개념은 기계의 자율보정기술을 의미
기계가공 시 셋업(set up) 등 초기 공정에서 자동인식 및 자율결정 기술을 적용하여 무인화를 시켰기 때문에 무인화라는 말을 썼다고 한다. 그리고 최적화라는 용어도 나오는데 이는 초기 셋업 공정 후에 주 공정에서 기계 스스로 판단하여 조절하는 자율보정 기술을 적용하여 정밀도 높은 제품을 생산하는 기술을 의미한다.
이 기술 개발로 가공공정을 최적화하고 성능도 극대화를 이루었다. 실시간 가공정밀도가 50% 향상됐으며 생산성 효율도 30%나 증가했다.
그가 개발한 모델은 ‘빌트인 온머신’이라는 구조적 차별점 때문에 특히 주목 받는다. 공정가동 모니터링과 예측을 통해 자율적인 보정이 가능하도록 하여 작업자의 개입을 최소화하는 무인화 기술이다.
▲ 빌트인 온머신 (Built-In On Machine): 일반계측기나 제어PC가 없이도 메커니즘이 기계제어기 내 펌웨어(DSP Firwmware) 형태로 내장되어 가공 중에 실시간으로 기계 내에서 주변기기의 도움 없이 자율보정 기능이 가능한 구조를 말한다.
건물에 필요한 가구를 건설단계에서 미리 시공하듯이 공작기계 등에 장시간 가공 중 발생할 수 있는 조건 변화나 돌발적인 장애 등에 대한 모니터링 시스템을 내장한 것. 예를 들어 장시간 가공으로 인한 열변형 정도를 미리 예측하고 실시간으로 가공좌표의 위치차이를 보정하는 방식으로 가공정밀도를 높이는 효과를 얻는다.
전통 기계산업과 IT산업을 융합한 첨단기술
그러면 김 박사가 개발한 기술이 주는 파급효과는 무엇일까? 김 박사는 “공장 등 생산제조 현장에서 빈번히 발생하는 가공소재 및 다양한 공정조건에 능동적으로 자율대응 가능한 핵심기술로 활용될 수 있을 것이라 생각된다"고 말했다. 차세대 스마트 생산시스템 개발연구로도 이어질 수 있어 창조경제에 크게 기여할 것으로 예상된다는 것.
그는 이어 “이 기술은 모든 산업의 근간이 되는 기계산업에서 반드시 해결되어야 될 필수적인 핵심요소 기술로 디스플레이, 자동차, 조선, 항공 등과 같은 다양한 분야에서 다양한 제품 생산에 정밀도 및 생산성 향상이라는 직접적인 영향을 끼치는 큰 파급효과도 있다”고 말했다.
전통산업인 기계가공 분야에 IT를 융합한 첨단 제조기술은 IT 강국인 우리나라에서 지속적으로 관심을 받았다. 미국 역시 양질의 일자리 창출과 혁신역량 제고를 위하여 첨단제조업 강화계획(AMI, Advanced Manufacturing Initiative)을 시행하고 있다.
김 박사가 개발한 새로운 차원의 무인화 공정기술로 인 인해 국내시장(연평균 9.5%) 및 해외시장(연평균 11.5%)이 크게 성장할 것으로 예상되어(한국공작기계산업협회 2013년 보고서), 연구성과의 파급효과가 클 것으로 기대된다.
그동안 김 박사는 미국 전기전자공학회에서 발간하는 생산제조분야 권위지인 IEEE/ASME Transactions On Mechatronics(2013), 국제자동차공학학회지(2013), 한국정밀공학회 국제학술지(2010) 등 다수의 SCI급 학술지에 논문을 발표했다.
또 한국생산제조시스템학회 우수논문상(2013), 대한기계학회 백봉기술상(2012), 한국기계연구원 학술대상(2011) 등 수상자로 선정된 바 있으며, 발간논문 총 피인용 횟수는 5천279회에 달한다.
“그래도 과학기술로 가야 한다”
앞으로 연구계획에 대해 김 박사는 “앞으로는 좀 더 지능화되고 자율화되는 차세대 스마트 생산시스템에 대한 연구 계획을 가지고 있다"고 말했다. 또 "이러한 예로 향후에는 지식진화형 생산시스템이나 지식기반 공장의 실현이 가능할 것으로 생각된다”고 말했다.
김 박사는 과학기술은 우리나라가 지향할 바라는 것에 깊은 믿음을 갖고 있다. ” 모든 분야가 다 중요하지만, 길게 보면 우리나라 같이 자원이 적은 조그만 나라로서 글로벌 강국이 되는 유일한 방법은 미래창조적인 과학기술 연구만이 나아가야 될 길이라 생각한다"는 것.
고향이 대구인 김 박사는 대전(한국기계연구원)에서 아내, 아들과 함께 살고 있다. 휴일에는 초등학생인 아들과 함께 축구나 야구 게임을 하며 여가를 보내는 것이 행복이라면 가장 큰 행복이다. 아들과 될 수 있는 한 많은 시간을 보내려고 한다.
이달의 과학기술자상은 산연학에 종사하는 연구개발 인력 가운데 우수한 연구개발성과로 과학기술 발전에 공헌한 사람을 발굴, 포상하여 과학기술자의 사기진작 및 대국민 과학기술 마인드를 확산하고자 1997년 4월부터 시상해 오고 있다. 매월 1명씩 선정하여 미래창조과학부 장관상 및 상금을 수여하고 있다.
한국연구재단은 김 박사를 ‘이달의 과학기술자상’ 10월 수상자로 선정했다. 김 박사는 “이달의 과학기술자상이라는 영광스러운 상을 받게 돼 기쁘게 생각하며 많은 분들께 감사를 드린다”고 말했다. 또 “과학기술자로서 긍지를 갖고 우리나라의 과학기술 발전과 미래 창조적 시대를 여는데 보탬이 되도록 노력하겠다”고 강한 의지를 표명했다.
김동훈 박사가 새롭게 개발한 기술은 ‘무인화 가공공정 최적화 및 자율대응기술’이다. 전문용어라서 그런지 단어도 어렵고 연구내용도 이해하기가 어려웠다. 그래서 쉽게 설명해줄 것을 부탁했다.
사람의 개입을 최대한 줄이고 기계가 알아서
“무인화 가공공정 최적화 및 자율대응 기술을 말합니다. 한마디로 얘기하자면 공정과정에서 최대한 기계가 스스로 판단하여 가공작업을 하도록 하는 기술이라 표현 할 수 있습니다.
한마디로 스마트한 산업용 가공로봇을 만들기 위한 기술이라 생각하시면 쉽게 이해가 될 것입니다. 가능한 사람의 개입을 줄이고 기계가 스스로 알아서 하도록 하는 기술을 말합니다."
의미를 명확히 하기 위해 ‘무인화’라는 말이 어떤 용도에서 사용되는지에 대해 물었다. 김 박사에 따르면 기계공학에서 원래 무인화라는 의미는 작업자와 같은 사람의 개입 없이 작업이 가능하다는 말로 사용된다.
최적화라는 개념은 기계의 자율보정기술을 의미
기계가공 시 셋업(set up) 등 초기 공정에서 자동인식 및 자율결정 기술을 적용하여 무인화를 시켰기 때문에 무인화라는 말을 썼다고 한다. 그리고 최적화라는 용어도 나오는데 이는 초기 셋업 공정 후에 주 공정에서 기계 스스로 판단하여 조절하는 자율보정 기술을 적용하여 정밀도 높은 제품을 생산하는 기술을 의미한다.
이 기술 개발로 가공공정을 최적화하고 성능도 극대화를 이루었다. 실시간 가공정밀도가 50% 향상됐으며 생산성 효율도 30%나 증가했다.
그가 개발한 모델은 ‘빌트인 온머신’이라는 구조적 차별점 때문에 특히 주목 받는다. 공정가동 모니터링과 예측을 통해 자율적인 보정이 가능하도록 하여 작업자의 개입을 최소화하는 무인화 기술이다.
▲ 빌트인 온머신 (Built-In On Machine): 일반계측기나 제어PC가 없이도 메커니즘이 기계제어기 내 펌웨어(DSP Firwmware) 형태로 내장되어 가공 중에 실시간으로 기계 내에서 주변기기의 도움 없이 자율보정 기능이 가능한 구조를 말한다.
건물에 필요한 가구를 건설단계에서 미리 시공하듯이 공작기계 등에 장시간 가공 중 발생할 수 있는 조건 변화나 돌발적인 장애 등에 대한 모니터링 시스템을 내장한 것. 예를 들어 장시간 가공으로 인한 열변형 정도를 미리 예측하고 실시간으로 가공좌표의 위치차이를 보정하는 방식으로 가공정밀도를 높이는 효과를 얻는다.
전통 기계산업과 IT산업을 융합한 첨단기술
그러면 김 박사가 개발한 기술이 주는 파급효과는 무엇일까? 김 박사는 “공장 등 생산제조 현장에서 빈번히 발생하는 가공소재 및 다양한 공정조건에 능동적으로 자율대응 가능한 핵심기술로 활용될 수 있을 것이라 생각된다"고 말했다. 차세대 스마트 생산시스템 개발연구로도 이어질 수 있어 창조경제에 크게 기여할 것으로 예상된다는 것.
그는 이어 “이 기술은 모든 산업의 근간이 되는 기계산업에서 반드시 해결되어야 될 필수적인 핵심요소 기술로 디스플레이, 자동차, 조선, 항공 등과 같은 다양한 분야에서 다양한 제품 생산에 정밀도 및 생산성 향상이라는 직접적인 영향을 끼치는 큰 파급효과도 있다”고 말했다.
전통산업인 기계가공 분야에 IT를 융합한 첨단 제조기술은 IT 강국인 우리나라에서 지속적으로 관심을 받았다. 미국 역시 양질의 일자리 창출과 혁신역량 제고를 위하여 첨단제조업 강화계획(AMI, Advanced Manufacturing Initiative)을 시행하고 있다.
김 박사가 개발한 새로운 차원의 무인화 공정기술로 인 인해 국내시장(연평균 9.5%) 및 해외시장(연평균 11.5%)이 크게 성장할 것으로 예상되어(한국공작기계산업협회 2013년 보고서), 연구성과의 파급효과가 클 것으로 기대된다.
그동안 김 박사는 미국 전기전자공학회에서 발간하는 생산제조분야 권위지인 IEEE/ASME Transactions On Mechatronics(2013), 국제자동차공학학회지(2013), 한국정밀공학회 국제학술지(2010) 등 다수의 SCI급 학술지에 논문을 발표했다.
또 한국생산제조시스템학회 우수논문상(2013), 대한기계학회 백봉기술상(2012), 한국기계연구원 학술대상(2011) 등 수상자로 선정된 바 있으며, 발간논문 총 피인용 횟수는 5천279회에 달한다.
“그래도 과학기술로 가야 한다”
앞으로 연구계획에 대해 김 박사는 “앞으로는 좀 더 지능화되고 자율화되는 차세대 스마트 생산시스템에 대한 연구 계획을 가지고 있다"고 말했다. 또 "이러한 예로 향후에는 지식진화형 생산시스템이나 지식기반 공장의 실현이 가능할 것으로 생각된다”고 말했다.
김 박사는 과학기술은 우리나라가 지향할 바라는 것에 깊은 믿음을 갖고 있다. ” 모든 분야가 다 중요하지만, 길게 보면 우리나라 같이 자원이 적은 조그만 나라로서 글로벌 강국이 되는 유일한 방법은 미래창조적인 과학기술 연구만이 나아가야 될 길이라 생각한다"는 것.
고향이 대구인 김 박사는 대전(한국기계연구원)에서 아내, 아들과 함께 살고 있다. 휴일에는 초등학생인 아들과 함께 축구나 야구 게임을 하며 여가를 보내는 것이 행복이라면 가장 큰 행복이다. 아들과 될 수 있는 한 많은 시간을 보내려고 한다.
이달의 과학기술자상은 산연학에 종사하는 연구개발 인력 가운데 우수한 연구개발성과로 과학기술 발전에 공헌한 사람을 발굴, 포상하여 과학기술자의 사기진작 및 대국민 과학기술 마인드를 확산하고자 1997년 4월부터 시상해 오고 있다. 매월 1명씩 선정하여 미래창조과학부 장관상 및 상금을 수여하고 있다.
 저작권자 2013.10.22 ⓒ ScienceTimes |
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