유․공압 시장과 해외업체 기술동향 :: 산업뉴스

기획특집 유․공압 시장과 해외업체 기술동향 자료참고 : 기계와 재료 ◆ 유압기계의 구성 유압기계를 사용하고자 하는 용도에 따라 그 구성부품의 종류도 차이가 많지만, 가장 기본적인 구성은 다음과 같다. ■ 유압탱크 유압유를 저장, 펌프에 의해 급송된 오일을 회수 저장하는 탱크로서 탱크유닛(Tank Unit)의 구성은 탱크본체(Tank)와 흡입배관필터(Suction Filter), 라인필터(Line Filter), 에어 브리사(Air Breather), 액면계(Level Gage), 레벨 스위치(Level Switch), 온도계, 전기히터(Electric Heater), 쿨러(Cooler) 등이 있다. ■ 전동모터 및 펌프(Motor & Pump) 탱크상부에 주로 장착하며 유압유를 보내주는 펌프와 이를 구동해 주는 전동모터이며 두개는 커플링(Coupling)으로 연결되어 있다. ■ 각종 밸브류 - 압력제어 밸브(Pressure Control valve) : 펌프 토출라인에 부착되어 작동유의 압력을 운전자 임의로 조작할 수 있는 압력 제어용으로, 릴리프(Relief Valve)는 압력제어용이며, 그 기능이 대체로 펌프로부터 올라온 유압유의 압력을 조절해주며, 그 이상의 잔여압이나 유량을 탱크로 복귀시키는 벤트포트(Vent Port)에 배관을 연결한다. - 감압체크밸브(Pressure Reducing & Check Valve) : 배관중의 일부배관의 압력조절용도로 감압과 체크밸브 기능을 동시에 갖춘 감압체크 모듈러 밸브 채용시는 제외한다. - 방향제어밸브 : 유압작동유의 흐름방향을 변화하고 조정해 주는 용도이며, 솔레노이드(Solenoid)밸브가 대표적이다. 복동, 단동식이 있고,전기신호에 의한 전자제어와 핸들부착 수동식 등이 있다. - 유량제어밸브 : 펌프의 배출유량을 조절하므로써 액추에이터(주로 실린더)의 속도를 조절하는 용도이며, 스로틀 밸브(Throttle & Check Valve), 플로우 콘트롤 밸브(Flow Control Valve) 등이 있다. ■ 액추에이터(Acutuator) 각종 작동부를 나타내는데, 유압기계에서는 주로 실린더에 해당한다. 솔레노이드의 방향변화에 따라 전진, 후퇴를 실린더 직경과 유압유의 압력(릴리프 밸브에 의해 결정)에 따라 파워결정, 플로우 콘트롤 밸브에 의해 속도결정이 된다. ◆공압기계의 구성 공기압 구동기기는 압축된 공기에너지를 기계적인 직선운동에너지 또는 회전운동에너지 등으로 변환시키는 기기를 말한다. 이는 직선왕복운동을 하는 공기압실린더(Cylinder), 요동회전운동을 하는 요동 액추에이터(Rootary actuator), 연속회전 운동을 하는 공기압 모터(motor) 등으로 크게 나눌 수 있다. 이중 공기압 실린더는 구조가 간단하고 쉽게 직선은 동기구를 만들 수 있기 때문에 공기압 구동기기 중에서도 가장 많이 사용되고 있다. 구조나 작동원리는 유압과 큰 차이는 없으나, 공기는 유압에 비해 압축성을 가지고 있고 점성이 작으므로 유압유와 큰 차이가 있으며 따라서 세부구조상 차이가 있다. ■ 공기압 실린더 공기압 실린더는 내부의 있는 피스톤에 압축공기를 공급시켜 필요로 하는 구동출력을 얻을 수 있도록 되어 있는데 한쪽 커버 포트에 압축공기를 공급하면서 다른쪽 커버의 포트를 통해 압축공기를 외부로 배출시키면 공기가 배출되는 쪽으로 피스톤이 움직여 행정이동을 완료하게 된다. 반대로 공기를 공급하던 쪽을 배기시키고, 배기시키던 쪽에 압축공기를 공급하면 피스톤은 반대방향으로 움직여 다시 행정이동을 완료하는데 이를 실린더의 왕복운동이라 하며 피스톤 및 로드가 로드 커버쪽으로 이동하는 동작을 전진이라 하고 헤드 커버쪽으로 이동하는 동작을 후진이라 한다. 실린더가 전, 후진동작을 하면 부하의 중량과 속도 때문에 운동에너지가 발생한다. 이 운동에너지는 행정이동 끝단에서 충격을 일으켜 기기를 파손하게 되므로 Cushion 기구를 부착한다. ■ 요동 액추에이터(Rotary Actuator) 출력축이 어떤 일정 범위 내에서 회전운동을 하는 것을 요동형 액추에이터라고 한다. 일반적으로 실린더를 이용하는 경우에 비해 Compact한 요동운동을 얻을 수 있다. 공기의 압력에너지를 직접 회전력으로 변환하는 베인형과 피스톤에 의해 직선운동을 한 후 기계적인 구조에 의해 회전력으로 변환하는 랙-피니언(Rack Pinion)형 등의 액추에이터가 있어 각기 사용목적에 적합한 것을 선정한다. ■ 공기압 모터 공기압 모터는 공기 압축기에서 발생된 압축공기 에너지를 이용하여 기계적 연속회전 에너지로 변환시키는 구동기기라고 할 수 있다. 공기압 모터의 출력은 비교적 적고 일반 산업기계에 많이 사용되고 있으며 다른 구동기기에 비해 다음과 같은 특징이 있다. 중량, 용적에 비해 다른 구동기기보다 출력이 크므로 장치를 소형, 경량화 할 수 있다. 과부하시 파손의 우려가 없고 가동부분의 관성이 적으며 압축성 유체를 사용하기 때문에 원활한 기동, 정지, 역방향 기동이 가능하다. ◆유압과 공압의 차이 유압식과 공압식의 차이는 사용되는 매체가 기름(油)이냐 공기이냐의 차이이다. ■ 공압식 콤프레셔라는 공기압축 기계에 의해 공기를 압축시켜 그 압축된 공기로 동작하는 방식이다. 유압에 비해 비교적 간단한데, 대략 10kg/cm² 압력을 올릴 수 있으나 대개의 경우 5kg/cm² 정도로 사용하고 있다(실린더의 직경이 크면 클수록 면적이 커지므로 큰 힘을 낼 수 있음). ■ 유압식 펌프로 기름을 일정압력으로 실린더에 보내 일을 시키는 장치로서 공압식에는 없는 기름탱크가 있으며 고압의 장치이므로 안전장치들을 설치해야 한다. 또한 공압식은 아미 사용된 공기를 대기로 내보내면 되지만 유압은 다시 기름탱크로 되돌려 와야 하므로 별도의 배관이 필요하다 압력은 펌프의 능력에 따라 다르지만 산업용으로는 30kg/cm² 정도 등이 사용되고 있다. 즉, 작은 실린더를 갖고도 큰 힘을 낼 수 있다. 유압식은 기름을 압축시킨 것이 아니고 고압의 펌프로 밀어주는 방식이므로 위치제어가 가능하다. 공압식은 공기를 압축한 것이기 때문에 실린더의 양쪽에 같은 압력의 공기를 넣어도 실린더 로드가 있는 쪽의 면적이 적어서 밀림 현상이 발생하지만, 유압은 압축되지 않기 때문에 그 자리에 정지시킬 수 있다. - 조작성 : 압축공기는 탱크에 에너지를 축적할 수 있으므로 순간적으로 큰 파워를 내는 것이 가능하며 출력의 유지가 용이, 정전시 비상 운전이 가능하다. 부하에 대해서 소프트기동이 가능한 점 등이 장점이라고 할 수 있다. 실린더의 정밀한 위치나 속도의 제어가 향후의 기술 과제이다. - 내 환경성․안전성 : 만일 누설이 있더라도 인화 감전․오염의 위험성이 없다. - 경제성 : 구조나 보수가 간단하고 가격도 염가이므로 비교적 간단하게 자동화 시스템을 구축할 수 있다. 공압식은 단순하고 작은 압력으로 중간제어가 없는 경우에 사용되며, 유압식은 복잡한 구조나 큰 압력을 요구하는 곳에 사용된다. 그러나 최근에는 공압식의 장점과 유압식의 장점을 이용하여 실린더 내에 기름이 들어가 있고 작동은 공압식으로 하는 제품도 많이 있다. ◆유․공압 시장에 필요한 건 무엇? 세계 유․공압 시장의 발전과 유․공압 분야가 우리 산업계에 미치는 영향 및 기여도에 비해서 유․공압 기기는 여전히 기계류 부품의 일부분에 속하고 있고, 이로 인하여 시장현황이나 동향분석에 필요한 자료의 획득이 어려워 시장규모나 동향을 분석하기가 쉽지 않다. 예로 국내에서 발행되는 수출입동향 분석 책자나 통계조사표, 월간 혹은 계간으로 발행되는 책자의 내용에도 펌프나 컨트롤 밸브 항목이 있으나, 수압, 가스, 유압에 대한 구분이 전혀 없어 유압과 공기압 기기들에 대한 독립적인 예상이 매우 어려운 실정이다. 특히, 유․공압 기기는 유․공압 부품 자체에 대한 수요보다도 하나의 시스템으로 완성되어 상품화되는 경우가 거의 대부분이기 때문에 더욱 어려우며, 유․공압 기술이 집적되어 있는 자동차, 건설중장비, 사출기(프레스), 제철설비, 자동화기기들 중에서 이 기술만을 독립적으로 산출해내는 것 또한 어려운 작업 중에 하나일 것이다. ■ 유․공압 펌프/모터 건설기계분야는 산업기계보다 한발 앞서 고압화되어 있지만 산업기계 분야는 실내에서 사용되는 것이 많고 가동시간이 주야 구별 없이 사용되는 경우도 있다. 따라서 소음 레벨의 상한치가 건설기계 분야 쪽의 펌프보다 엄격하고 펌프의 수명시간도 보다 긴 것이 요구되어지기 때문에 고압화에 의한 과제극복은 곤란하다 할 수 있다. ■ 유․공압 실린더 고압화, 고속화, 고효율화, IT화, Free-M aintenance화, 설계의 용이화, 내오염도화를 위한 연구들이 진행되고 있다. 최종적인 적용에 있어서는 위치결정 기술이 매우 중요하며, 이를 위해서는 무마찰 실린더 제작기술, 위치센서 내장기술, 제어기술이 필요하다. ■ 유․공압 밸브 유․공압 밸브는 밸브 구동원에 따라 수동식, 단순 온오프 솔레노이드 방식, 비례 솔레노이드 방식, 직동 및 2, 3단 서보제어방식으로 나뉜다. 유압펌프/모터와 마찬가지로 밸브에 있어서도 고압화가 매우 중요하며, 고압화의 이점으로는 고효율화, 소형, 경량화, 가격 저감화, 고응답성화를 들 수 있다. 반면에 고압화와 동시에 일어날 수 있는 문제점들로서는 소음증대, 변환동작에 따른 충격음, 밸브강도, 유체력 증대, 내부누설 증대, 캐비테이션, 씰 방법들이 있어 이에 대한 대책들이 필요하다. 이를 위해 유․공압 산업의 표준화를 관리하는 기관인 국제유․공압협회(NFPA)에서 실린더 규격, 부품의 조립, 유․공압 장치의 시험방법, 기타 여러 가지의 표준화를 제정하고 있다. 이외에도 미국재료시험협회(ASTM)와 미국자동차기술학회(SAE) 등에서도 비슷한 활동을 하고 있다. ◆영역이 확대되고 있는 21세기 산업, 유․공압 유․공압 산업발전을 위해서는 소음, 누설, 안전 확보, 위치결정제어, 에너지절약을 위한 연구가 매우 중요하다. 현재 전기기기의 성능향상으로 인하여 유․공압 분야가 위협받고 있는 실정으로 전술한 다섯 가지의 과제를 우선으로 해결해야만 전기기계와의 경쟁에서 우위를 확보할 수 있을 것이라는 전망을 해본다. 누설과 관련해서는 씰 선정 기술 및 작동유 선정 및 유지기술이 중요하고, 에너지 절약을 위한 대책으로서는 근본적인 과제로서 마찰에 의한 손상을 줄이는 설계, 효율향상 및 생산성 향상 설계, 적절한 기기보수 및 적절한 시기에 부품을 교환해주는 작업이 필요하다. 또한 지구환경과 관련하여 오염 및 화재원인을 제공하는 광물성 작동유에 대한 규제가 대두되고 있으며, 이를 해결하는 방안으로 생분해성 작동유 개발이 이루어지고 있다. 최근에는 NT산업의 선두로 압전소자가 각광을 받기 시작했으며, 압전소자를 응용하는 연구가 진행되고 있으나, 현재까지 초보단계에 이루고 있는 실정으로 보다 많은 연구자들이 관심을 가져야 할 것이다. 게다가 유압시스템이 IT와의 접목도 활발히 진행되고 있어 이 부분에 대한 관심도 고조되어야 할 것이라 사료되며, 더 나아가 유․공압은 의료나 복지기구에까지 그 역할이 확대되고 있어 21세기 산업분야에 커다란 영향을 미치리라 예상된다. 이처럼 유․공압과 관련하여 세계시장 및 국내시장 규모나 동향을 분석하기 위해서는 많은 시간과 노력이 필요하고, 어느 개인의 의지만으로는 달성될 수 없을 것이다. 보다 체계적인 국내 유․공압 산업을 준비하기 위해서는 유․공압 관련인들의 협력이 절실하다. 유․공압 기업 및 제품 가이드 (주)보쉬렉스로스코리아 www.bosch.co.kr 보쉬 렉스로스는 기계관련 엔진니어링에서 유압과 공압 및 전기 전자 부문에 이르기까지 구동, 제어, 운동과 관련한 모든 기술을 세계적으로 선도해가고 있다. 다양한 산업분야에서 수많은 시장주도 기업들이 보쉬 렉스로스로부터 산업유압, 전기전자제어, 직선운동 및 어셈블리 기술, 공압, 중장비 유압 등의 제품 및 기술솔루션을 제공받고 있다. 특히, 산업유압 분야에서 다양한 생산품목과 뛰어난 응용 노하우를 보유하고 있어 세계에서 가장 다양한 표준품의 공급뿐만 아니라 응용분야별 시스템 및 개별고객을 위한 고품질 기술솔루션을 제공하는데, 완성설비는 전 세계에 걸쳐있는 운영 팀들에 의해 계획되고 완성품 인수인도 방식으로 조달된다. 󰡐공기를 매개로한 효과적인 운동을 창출󰡑해온 렉스로스의 공압 사업부는 기계와 생산설비의 자동화를 위한 공압, 전자 및 전자 공압 컴포넌트와 시스템을 가지고 다양한 표준제품과 고객별 솔루션을 제공하여 국내 고객들에게도 큰 인기를 얻고 있다. 유켄공업 www.yukenkorea.co.kr 2007년 2월 설립된 일본 유켄공업(주)의 자회사인 유켄공업은 유켄 그룹의 일원으로 높은 기술력을 바탕으로 한 유켄의 고성능, 고품질의 제품을 책임감을 갖고 공급하고 있다. 유켄공업은 50년에 걸쳐 유압기기의 제조판매를 이어온 동사는 그동안의 수많은 노하우가 축적된 유켄 제품들을 공급할 수 있게 되었는데, 단지 제품을 납품하는 것만이 아니라 고객의 입장에서 최고의 제품으로 시스템을 제안하고, AS를 제공할 수 있게 하는 것이 역할이라 생각하고 있다. 동사의 DSG-01 시리즈는 세계최고 수준의 고압 대유량, 저압손실을 실현한 제품으로 강력 습식솔레노이드와 5PORI 방식으로 합리적인 유로설계에 의해 기존 제품과 비교해서 대표적으로 성능을 개선했다. 또한 고속 리니어 서보 밸브는 기존의 서보밸브에서는 없는 고정밀화, 고응답화를 실현한 밸브로서 내진성 및 내오염성에도 탁월하다. 이스텍 www.istc.co.kr 국내의 기계공업 발전과 산업설비의 생산 공급으로 공장자동화 산업에 이바지하고자 지난 1997년에 설립하여 긴 역사는 아니지만 󰡐작지만 강한기업󰡑으로 자리매김하기 위해서 창의와 혁신, 멈추지 않는 도전정신을 기업이념으로 삼고 고객에게 최고의 가치를 제공하고 협력사와 사업파트너 모두 함께 발전할 수 있는 길을 모색해나가고 있다. 동사의 표준형 유압 실린더 IS140H/ IS140HL 시리즈는 일반 유압 실린더로서 내구성 및 내마모성이 우수해 인기를 끌고 있는데, 인산염 피막처리로 인한 방청효과 증가와 특수합금 부시 사용, 미려한 외관도 장점으로 꼽히고 있다. 이외에도 오토스위치 타입도 별도 생산하며, 일반형, 강력형 실린더도 2종류를 갖고 있다. 또한 공압 제품의 표준형 에어실린더인 ISL 시리즈는 대형실린더로서 알루미늄 커브로 경량화 실현(125-160Φ)했고, 오토스위치 160Φ까지 가능하다. 내구성과 성능이 우수함은 물론 부착 금구가 다양하다는 특징을 갖는다. 케이시시정공(주) www.kccpr.co.kr 󰡐풍부한 재고, 거래선에 신속한 대응, 다양한 제품󰡑 이 같은 점을 자랑하는 케이시시정공(주)은 생산성 향상의 꾸준한 노력으로 안정된 품질과 우수한 품질에 비해서 저렴한 가격임에도 불구하고 완벽한 A/S 체제를 갖추고 있어 고객에게 높은 호응을 얻고 있다. 이러한 점을 인정받은 동사는 지난해 12월 26일 모범중소기업인 Membership에 선정되어 수상의 영예를 안기도 했는데, 이 상은 중소기업청과 중소기업진흥공단이 중진공 지원사업 참여도 및 성과가 높은 기업인을 우수고객으로 예우하는 제도로서 이현재 중소기업청장과 허범도 중소기업진흥공단 이사장이 참석하여 성황리에 열렸었다. 또한 전기, 전자 제품의 위험물질 사용제한을 뜻하는 RoHS 규격 대응 밸브를 생산하고 있다는 점도 큰 특징으로, 테스트를 완료하고 주문 생산이 가능한 상태다. TPC메카트로닉스 www.tpcpage.co.kr 창조, 판단, 행동을 기업이념으로 삼고 국내의 공장 자동화에 새로운 장을 개척한 TPC는 지난 30여년 동안 무역 및 유통사업, 공압기기 사업, 환경공해방지사업, 농촌경제 구조개선업, 차량 후방안전경보장치사업에 참여하여 꾸준히 성장해 왔다. 국가 산업 발전에 원동력이 되는 공장 자동화의 중요성을 미리 인식하고 FA시스템 개발 및 자동화 개척에 전력한 결과, TPC는 명실공히 국내 최대 공압기기 제조기업으로서 뿌리를 내렸고, `80년대 중반부터는 사업 영역 확장 및 변신에 초점을 두고 경영 다각화를 통해 미래지향적인 기업으로 성장하고 있다. 진공용 기기는 노즐과 Diffuser가 조합된 장치로, 구동유체를 노즐을 통하여 고속 분사함으로써 발생되는 운동량 교환(속도↑, 압력↓)에 의하여 외부유체가 흡입실로 유입되며 그 발생에너지를 Diffuser에서 압력으로 재변환하여 분사토출하는 장치인데, 동사 제품은 콤팩트한 구조로 저압상태에서도 고진공도 구현이 가능하고, 2중 차단으로 저소음이라는 특징을 자랑한다. 한국도키멕유공압(주) www.tokimec.co.kr 한국도키멕유공압(주)은 자동화기기의 핵심요소인 유․공압기기를 생산, 공급하는 전문 메이커로서 일본의 유수 제어기기 메이커인 TOKIEC INC.의 투자 법인으로 설립되어 유럽의 CASAPPA, WALVOIL社를 비롯하여 일본의 CKD社와의 기술 및 업무제휴를 통해 명실상부하게 국내 유압기기의 선두 메이커로서의 자리를 매김하고 있다. 그간 20년 이상의 유․공압사업의 축적된 기술과 마케팅으로 유․공압기기의 국제화와 한국화에 안정된 소스를 제공함은 물론 국내 생산설비 전반의 자동화사업을 효과적으로 지원하고 있다. 또한 국가산업의 국제 경쟁력 제고에 일조를 하고 효과적인 투자를 통해 유․공압은 물론 진보된 자동화 관련기술 및 제품의 공급을 목표로 하고 있다. 동사는 지난해 11월 15일에 중소기업청에서 주관하는 품질인증을 획득해 눈길을 끌었는데, 󰡐공작기계용 유압파워유니트󰡑에서 󰡐싱글PPM󰡑의 인증을 획득한 것은 고객에게 보다 좋은 품질의 제품을 공급하고자 하는 동사의 다짐이며 약속이라 전하고 있다. 한국SMC공압(주) www.smckorea.co.kr 한국SMC공압(주)은 깨끗한 공기를 에너지원으로 활용하고 코스트 메리트(Cost Merit)와 우수한 설계 유연성으로 생산현장에서 가장 선호하고 있는 공압 시스템의 산업자동화 전문기업이다. 1995년 창업 이래 합리적인 가격, 다양한 제품대응, 부가가치 서비스의 확충, 고객 편의성 제고 등의 공급체제 구축에 진력하였으며, 여기에 고객 여러분의 격려와 사랑에 힘입어 선도 기업으로 크게 성장하고 있다. 또한 고객 요청에 따른 보다 높은 가치의 제품과 시스템 제안, 24시간 긴급 대응 등 고객이 현장에서 요구하는 토탈적인 부가가치 서비스를 제공할 수 있도록 전국 21개소의 영업거점, 500개 사의 유통망, 사내 지원센터를 포함한 온․오프라인 상의 차별화된 서비스 네트워크를 완비하였다. 전-공 변환기(Electro-Pneumatic Trans-ducer)인 IT600 시리즈는 조절계 등으로부터 신호전류를 받아 공기압력으로 변환하는 기기로서 공급압력이 0.14~0.7MPa까지 넓기 때문에 출력 압력은 0.02~0.6MPa까지 자유롭게 설정이 가능하다. 한국훼스토 www.festo.co.kr 자동화가 도입되기 시작한 70년대 후반, 한국 산업 발전을 위한 자동화 기술의 필요성을 절감하여 Festo Group의 풍부한 경험과 기술을 바탕으로 1980년 설립된 한국훼스토(주)는 지난 20여 년간 다국적기업의 일원이면서도 한국 내 자동화 기술의 비약적인 발전을 위한 끊임없는 노력을 통하여 한국의, 한국을 위한 회사로 성장해왔다. 폭넓은 시스템 제품군을 자랑하는 훼스토의 VSVA 밸브는 M8, M12, 사각 플러그 연결이 구비되어 있고, 견고한 수직 쌓기가 가능한 덕분에 다양한 공압 기능들을 내장할 수 있는 것을 특징으로 한다. 수직 쌓기가 가능한 부품으로는 압력 레귤레이터, 배기 유량제어, 압력공급 및 압력분리 플레이트가 있다. 가장 많은 노력을 필요로 하는 공압 작업도 이제 더 이상 문제되지 않는다. 게다가 최근에는 35개국의 2293개의 제품이 경합을 벌인 󰡐iF product design award 2007󰡑에서 745개 제품이 경합을 벌여 훼스토의 고압비례 압력 레귤레이터인 VPPM, 근접센서 SME/SMT, 중간 압력 레귤레이터 플레이트 VABF-S1이 이 상을 수상했다.