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차세대 생산 기술에 대한 도전
 
기술과 조직의 선진성 확보
 
월간 기계기술기자 | 2004.04.01 | 2004년 4월호
 
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기술의 본질에 접하는 일이 적은 연장선상에서 매스 컴이나 기술평론가 등을 주체로 「국내 공동(空洞)화」라는 표현이 사회적 문제로 대두된 지 오래이다. 그리고 일본의 생존권을 표현하는 관용어로서 「세계의 생산 기지」라는 표현도 사용되었는데 최근에는 「생산 기지가 중국 대륙으로 이전되는 중」이라고도 매스컴에서 종종 선동적으로 보도되고 있다. 이같은 견해는 어느 일면에서는 사실일 것이나 중국 대륙에 있어서 「생산 기술」의 핵심 즉 공작기계의 기술 수준을 필자가 아는 범위에서 고려했을 경우에는 그것이 전부가 아니라는 생각이다.
  그런데 「국내 공동화」라든가 「중국 대륙으로의 생산 기지 이전」에 관해 언급하는 매스컴이나 언론계의 논의를 바라보면 거기에는 여전히 생산기술 전문가의 견해에만 기초했지 기술의 본질에 입각한 측면은 희박하여 「그러면 과연 일본은 기술면에서 어떤가?」라는 관점도 전무하다고 말할 수 있다. 그래서 그에 합당하게 생존권을 확보하고 있는 국내외의 기업을 수년에 걸쳐 실시 조사한 결과에서 얻은 지견(知見)을 토대로 일본 기업의 향후 생존권 확보를 위한 여러 가지의 방책에 대해 생산기술면을 주제로 논의하기로 한다. 또한 여기서는 편의상 제품, 생산 프로세스, 그리고 생산 조직으로 나누어 논의를 전개한다.
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우선 장기적인 측면에서 단기적인 관점이 공존해 있지만 <그림 1>에는 현시점에서 생각되는 「생존권 확립을 위한 방책들」이 정리되어 있다. 예를들면 「기술 선진성 확보」는 매우 장기적인 전망에 입각해 있어 관련한 기술 혁신에는 많은 비용, 인적 자원 그리고 시간을 요할 것이다.
  한편 「생산 프로세스 혁신에 의한 차별화」라든가 「예상외의 기존 기술 전용(轉用)」 등은 단기적인 전망에 입각하는 일이 많아 당면한 경쟁력 강화 대책이라고도 생각할 수있다. 그러면 <그림 1>에 나타낸 각 방책의 개요와 각각에 관한 몇 가지의 실례를 소개한다.
1. 기술과 조직의 선진성 확보
기술 발전 과정의 필연성으로서 「국내 공동화」를 받아들여 스웨덴의 SKF사처럼 그 분야에서 더한층의 독창적인 개념 전개, 혹은 기술 혁신을 통해 기술 선진성을 확보하는 대책이 있다. 이것은 기술을 주체로 생존권 확보를 생각했을 경우 최선 책이라고도 말할 수 있을 것이다. 그러나 이미 알고 있는 바와 같이 일본은 이러한 대책을 구축하기가 부득이하여 소개할만한 사례를 찾아내기가 어렵다. 물론 미유럽 선진 공업국의 경우에도 사례를 간단히 들 수 있는 것은 아니다. 또한 독일처럼 해당 분야를 뒤쫓아오는 나라에게 빼앗기면 일본에 서는 잘라버리는 대책을 취하는 일도 있다.
  그러면 여기서는 스웨 덴의 SKF사가 실시하고 있는 「롤러 베어링」에 다기능을 부여한 제품및 관련 기술의 선진성 확보를 사례로 들어 설명한다. 롤러 베어 링은 축을 지지하여 회전시키기 위한 부품으로서 일반적으로는 「지지와 회전」기능을 가진 기계 요소로 되어 있다. 여기에 더 한층의 기능과 성능을 부가, 즉 「롤 러와 전송면간 압력 분포의 균일화」를 도모하여 기술의 선진성을 확보하고자 하는 것이 SKF사의 생각이다. 구체적으로 말하면 롤러 외주면과 선단면 부위를 뾰족하지 않은 완만한 곡선으로 챔퍼 (Chamfer) 및 외주면의 형상을 로그 곡선으로 만들어 압력분포의 균일화를 실현하고 있다. 그 결과 베어링의 부하 능력과 수명시간의 향상이 달성되 었다. 이같이 하나의 기계 요소에 다기능을 집적시 키는 것은 기술의 선진성을 확보함에 있어 하나의 방법이고 일반론적으로는 공업 선진국에서만 가능한 대처 방안이다. 이에 비해 한국이나 대만과 같은 후발 공업국은 「단일 기능 기계 요소」 분야에 서는 강한 시장 경쟁력을 갖고 있지만 다기능 집적 기계 요소를 생산하는 능력은 갖고 있지 않다. 신간선 차량이 차륜의 디딤면을 몇 개의 곡률 곡선으로 구성함으로써 그 점착 성능의 향상을 구현하여 운전 속도를 대폭 향상시킨 것처럼 베어링이 구르는 주행면의 형상을 연구하면 베어링의 감쇠 성능을 높일 수 있을 가능성도 높다고 말할 수 있다. <그림 2>에서는 SKF사가 개발한 CARB베어링을 참고로 나타낸다. 이 베어링은 전체륜(Holistic)적인 효과를 노려 원통 롤러, 구면(球面) 롤러, 침상(針狀) 롤러 베어링의 이점을 조합해서 개발하여 다음과 같은 특징을 갖고 있다.
 ⑴ 원통 롤러나 구면 롤러에 필요한 안내 플랜지를 필요로 하지 않으므로 롤러를 길게 할 수 있어 결과적으로 큰 반지름 방향의 베어링 부하 하중을 실현한다(동일한 외경을 가진 원통 롤러 베어링의 베어링 부하 하중보다 약 30% 증가).⑵ 롤러의 외주면을 트로이달 곡선으로 함으로써 롤러와 전송면 사이에 균일한 압력 분포 상태가 드러나게 해서 보다 장수명 시간을 달성한다.
 ⑶ 부착 편심을 1deg.까지 허용하고 있는 사용 편리성을 갖는다.
 ⑷ 동일한 외경을 지닌 구면 롤러 베어링에 비해큰 내륜의 내경으로 할 수 있어 경량화·컴팩트화를 달성한다.
2. 1기예(技藝) 기업으로 탈피
1기예 기업이라는 개념은 요컨대 「타사가 흉내낼 수 없는 제품을 생산하는 생산 프로세스를 보유 혹은 생산 조직을 구축하고 있는 기업」이라고 말할 수 있을 것이다. 그리고 이 방책을 채택하고 있는 최고의 기업은 노르웨이의 Kongsberg사로, 전세계의 민간 항공기 및 군용기에 사용되고 있는 터빈 날개의 생산을 일괄 수주하고 있다고 할 수 있을 정도의 회사이다. 예를들면 「RAMIGO」라는 명칭으로 알려져 있는 터빈 날개의 크리스마스 트리 부분을 일관 연삭가공 시스템 및 저(低)용융 합금제 지그로 대표되는 설비와 생산 기술을 완비함으 로써 고품질의 터빈 날개를 생산하고 있다. 이 방책을 적용함에 있어서는 1기예 기업에 상응하는 기술과 설비를 갖추는 데 거액의 투자가 필요하기는 하나 상시 전세계에서 주문을 받아 일정한 생산 량을 확보해 가고 있어 가격 면에서도 타당한 거래 체제를 유지할 수 있다. 이같이 1기예 기업은 생존권 확립에 효과적인 방책이고 그것은 다음과 같은 일화를 통해서도 입증되고 있다. 예전에 도시바기 계가 COCOM(Coordinating Committee for Export to Communist Area ; 대(對)공산권 수출조정위원회) 위반사건을 일으켰을 때에는 도시바기계가 만든 프로펠러 가공기에 Kongsberg사의 NC 장치가 조립된 경위가 있어 당연히 미국이 도시바기계에 적용한 것과 마찬가지로 Kongsberg사에 대해서도 항의와 보복조치를 암시했다. 그러나 미국의 그러한 항의에 대해 일본과는 달리 「1기예 기업의 강점」을 살려 아무런 변명과 사과도 하지 않고 거꾸로 반론을 제기하여 미국은 어떤 보복조치도 하지 못했다.
  이와 관련하여 일본에서는 이와 유사한 기업으 로서 코치현(高知縣)에 위치한 미로크제작소를 들수 있다. 동사(同社)는 수렵용 라이플 총이나 산탄 총을 생산하고 있으며 자사 제품 외에 윈체스터사의 제품도 생산하고 있어 세계시장의 대부분을 제압하고 있다.
3. 제품, 생산 프로세스, 조직 면에서 타사와의 차별화
일본이 국제적인 생산 경쟁의 환경 속에서 살아 남으려면 「고부가가치 제품을 생산해야 한다」고들 말하는 것과 마찬가지로 생존권을 타사와의 차별 화에서 구하는 것은 다소 진부한 방법 혹은 논리라고 말할 수 있다. 그러나 당면한 생존권을 확보함에 있어서는 매우 효과적인 방법이라는 주장도 사실이고 많은 사례를 볼 수 있다. 그리고 경우에 따라서는 1기예 기업으로 간주될만한 사례도 있다.
  예를들면 야마하의 피아노 건반은 플라스틱 사출 성형품이나 광택이 있는 백색과 연주자의 손에 닿는 감촉이라는 상반된 속성을 만족시키고 있으며 거기에는 타사의 추종을 불허하는 노하우가 필요 하므로 1기예 기업이라고 부를 수 있는 상황에 있다. 이에 대해 <그림 3>에 나타내는 것은 기능자를 대신하여 로봇 탑재 AGV(자동반송대차)를 배치한 덴소의 스타터 조립라인으로, 매뉴얼(Manual) 방식과 TL(트랜스퍼 라인)을 융합시킨 점에 특징이 있다. 이것은 생산 설비면에서 차별화를 기했다고볼 수 있다. 여기서 로봇을 탑재한 AGV는 라인의 부하 변동에 따라 배치에 따르는 수가 점증하는 것외에 AGV간에 협조함과 동시에 AGV와 인간과의 사이에서도 협조하고 있다. 이것은 일찍이 독일의 Fritz Werner사가 제창한 「플렉시블 머시닝 라인」을 능가하는 구상에 기초하여 종전에 없던 우수한 라인의 설계 사상으로서 높이 평가할 수 있다. 이와 관련하여 이 라인은 TL과 동등한 가동률(80%)과 생산량을 자랑하고 있다. 그러면 제품 면의 차별화를 공작기계에 대해 전망해 보기로 한다.
  공작기계일 경우에는 알려져 있는 바와 같이 1대의 기계에 「고정밀도」와 「중(重)절삭」, 「고정밀 도」와 「고속가공」 혹은 「고속가공」과 「중(重)절삭」과 같은 기능ㆍ성능을 조합시키는 일은 지금까지 상식적으로 이루지 못하는 일로 되어 있었다. 이와 관련하여 1970년대 후반부터 약 8년에 걸쳐 통상 산업성의 대형 프로젝트 「초(超)고성능 레이저 응용 복합 생산 시스템」에서 시도된 예는 있으나 고정밀도 가공용에 다기능을 첨가하는 점 혹은 레이저 가공이나 워터제트 가공과 같은 특수 가공을 편입하는 점도 상식 밖으로 되어 있었다. 그러나 이상식을 깨버리는 일에 도전하여 타사와의 차별화를 도모하려는 움직 임이 최근에 와서 점점 현저해 지고 있다. 예를들면 마쯔우라기계는 한마디로 「고품질의 MC를 1물품 생산 한다」는 방향을 지향하고 있다. 그래서 생산 프로세스 혁신 즉 대형 부품은 물론 소형 부품도 내제(內製)화 하여 노하우를 축적해 가고 있다. 구체적으로 말하면 정밀도가 서브 ㎛ 단위인 항공기●병기(兵器) 부품 예를들면 미사일 탄두를 가공할 수 있는 고속●고정밀도 가공용 5축 제어 머시닝 센터를 가까운 미래의 전략적 제품으로 삼고 있다.
  그리고 太陽工機는 고정밀도 가공의 대표격인 연삭가공 영역에서 거의 전례를 찾아볼 수 없는 복합 화를 도모하고 있으며 특히 수직형 복합 연삭기에 서는 타사의 추종을 불허하는 국제 브랜드로 점점 성장해 가고 있다.
  여기서 시장 규모는 크지만 경쟁이 치열해지고 있는 범용 NC 선반과 머시닝센터 분야를 보면 고급화●고도화를 도모하여 타사와의 차별화가 진행되고 있다. 그 차별화는 독일 Huller Hille사의 Hanging Spindle방식의 쌍주축형 NC 수직 선반(1990년대)이라든가 Index사의 Hanging Spindle형 머시닝센터(상품명 Verticle Line, 1990년대 후반)로 대표된다. 여기서 후자의 경우 에는 절삭가공 외에 연삭, 레이저 용접과 담금질 그리고 조립기능이 탑재되었다. 그리고 <그림 4>는 Huller Hille사의 수직 선반(DVT형, 특허 취득)에 대한 스케치 그림이다. 동사(同社)의Hessap공장에서 생산하는 중이다. 이 기계도 절삭가공 외에 레이저 가공이 가능하고 기어라든가 디스크 브레이크 가공에 적당하다. 그리고 Hessap 공장에서는 도요타 자동차의 간판 방식과 카이젠 제안을 도입함과 동시에 매뉴얼 방식의 조립 셀을 도입하여 생산 프로세스도 혁신해 가고 있다. 또한 설계, 주축●주축두의 가공 및 조립만 사내에서 하고 나머지는 세계 규모의 물류 시스템에 의존하는데 예를들면 가장 적당한 부품이나 유닛을 조달하여 생산하고 있다. 장래에는 1기예 기업으로서의 생존전략을 도모하여 太陽工機와 마찬가지로 「세계 규모로 구입할 수 있는 혁신적인 부품이나 유닛을 활용하는 제품 설계」의 방향으로 나간다. 한편 판매 면에서는 기계의 사용 편리를 향상시키는 「소프트웨어 패키 지」에 대한 동시 공급 체제도 완비하였다.
4. 기존의 기술을 예상외의 이용 방법으로 전개, 다른 분야로의 전용
「발상의 전환」이나 「역전의 발상」에서 도출되는 방책으로, 지금까지의 「상식」을 수정하여 신천지를 개척하는 방향이다. 이 방책을 판매 면에서 실시한 대표적인 예는 독일의 Schutte사에서 볼 수있는데 그것은 다음과 같다(2003년 조사).⑴ 본래는 소품종 다량 생산용으로 개발되어 발전해 온 기종인 다축(多軸) 자동 머신을 거꾸로 다품종 소량 생산이라는 이용 분야로 전환한다.
  이러한 다품종 소량 생산은 정보 기기의 부품 가공에서 볼 수 있고 소경 봉재(棒材) 가공이 주류를 이룬다. 게다가 기계 납품처가 중소기업인 경우가 많으므로 도입 용이성이라든가 경제성을 중시하는 관점에서 NC 제어보다도 캠 제어 혹은 유압 제어 방식 이른바 Low-Tech를 이용하는 제어 방식으로 회귀한 기구를 적용하였다. 그리고 이 방책을 사용자의 입장에서 독자적으로 개발하여 교묘하게 이용한 것이 기후현의 「다이니 찌」이다(2000년 조사). 동사는 단축(單軸) 자동 머신을 소(小)로트 생산 즉 로트 수가 (2~3)개~50개라는 다품종 소량 생산으로 전용하여 생존 권을 확보하고 있다.
 ⑵ NC 공구 연삭기를 의료 기기 예를들면 인공 고관절을 수술하는 데 빼놓을 수 없는 골수강(骨髓腔) 라스프 가공용으로 전용한다. 알려진 바와 같이 공구 연삭기는 절삭공구를 제조하거나 재연삭 하는 데 사용하는 기종이기 때문에 일반적으로는 수요가 적고 당연한 말이지만 Schutte사의 입장에서도 2차적인 제품이었다. 그런데 NC공구 연삭기가 지닌 다축 제어 기능은 일반적으로 복잡한 형상인 「수술용 기기 가공용」으로 적합하다는 점에 착안하여 새로운 판로를 개척했는데 현재는 주력 제품의 입장을 차지하게 되었다.
5. 제품의 생산지 구분 혹은 수평 및 수직 분업
「국내 공동화」는 기술 진보에 따른 필연적인 현상이라고 인식하지만 그것에 대한 대응책은 다양하고 그 하나로 「제품의 생산지 구분」을 들 수 있다. 이같이 제품의 생산지 구분에 관한 대표적인 예를 2000년 초반에는 볼나사 분야에서 볼 수 있다. 즉 대만제 볼나사가 기능ㆍ성능과 가격의 양면에서 국제적인 경쟁력을 갖게 되어 일본뿐만 아니라 한국의 공작기계 메이커에서도 널리 사용되고 있다. 그 결과 중?소경 나사는 대만제 사용이 보편 화되고 게다가 대만의 메이커를 한국의 메이커가 뒤쫓고 있어 장래에는 한국제로 옮겨가게 될 양상도 보이고 있다. 따라서 일본의 생존권은 의도된 결과이기는 하나 자동적으로 대경(大徑)ㆍ장척(長尺)의 볼나사로 되고 있어 이른바 「제품의 생산지 구분」이 시작되고 있다.
  이같은 「제품의 생산지 구분」은 「국내 공동화」 뿐만 아니라 색다른 구동 인자 예를들면 「기술 격차의 존재」일 경우에도 효과적이고 그것은 베를린 장벽이 붕괴된 후 구동독의 공작기계 메이 커에서 볼 수 있었다. 즉 구서독의 Huller Hille사와 구동독의 Vogtland사와의 사이에 이루어진 FTL(Flexible Transfer Line) 생산에 있어서의 생산지 구분, 다른 표현으로 한다면 「수평 하청 분업」이다. 이 예에서 본다면 공업 선진국용 FTL은 기술적 우위(優位)에 있는 Huller Hille사가, 중국 대륙용 FTL은 기술적 열위(劣位)에 있는 Vogtland사가 각각 생산하고 있다.
  이와 관련하여 수평 분업에서 기대되는 부차적인 효과로는 「협력관계에 있는 상대 기업의 실력을 내부적인 관점에서 올바르게 파악할 수 있고」, 「기술면뿐만 아니라 인적 자원, 정보수집 능력 등종합적인 상호간의 이해가 가능하다」, 「상호간의 인적 자원 육성에 효과적이다」등을 들 수 있다.
  끝으로 정리한다면 생존권을 확보하기 위해 여러 가지의 측면에서 노력하고 있으며 그 결과 성공하고 있는 선진 공업국이나 일본의 기업은 상당수에 이를 것으로 추측된다. 그러나 그러한 기업들이 채택하고 있는 전략이나 전술, 제품ㆍ기술혁신, 근본적인 개량 등에 대한 자료는 아직 정비되지 않은 상태에 있다. 따라서 여기에 소개한 사례를 참고로 일단 계통적인 조사연구를 하고 그것을 토대로 바람직한 단기적 대응책을 서둘러 확립해 가야 할 것이다.

 
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