동체가 특정 선로와 접촉하지 않고 선로 위를 떠서 달릴 수 있게 하는 자기부상 기술. 이 기술을 적용한 ‘차세대 교통수단’ 도시형 자기부상열차가 2012년 건설공사를 마치고 1년간의 종합시운전을 거쳐 2013년 인천국제공항지구를 달릴 예정인 가운데 자기부상열차에 앞서 자기부상 기술이 반도체·디스플레이 등 첨단 산업을 뒷받침하는 기술로 탈바꿈해 첨단산업 생산공정에서 먼저 실용화될 전망이다.
한국전기연구원(KERI·원장 유태환
www.keri.re.kr)은 최근 자동화 설비 전문 회사인 ㈜에스에프에이(대표 배효점)가 한국전기연구원(이하 ‘KERI’)으로부터 기술이전 받은 “자기부상 방식을 이용한 클린 리프트”를 중국 LCD 제조사인 BOE(京東方科技集團)에 납품하는 공급계약 체결에 성공했다고 밝혔다.
KERI 김종문 박사팀이 지난 2008년 개발하여 기술이전한 자기부상 클린 리프트는 LCD나 반도체 원판을 수직으로 이송하는 일종의 화물용 엘리베이터로 KERI가 그동안 자기부상열차 개발 등을 통해 축적해온 자기부상 기술을 첨단 디스플레이 산업에 적용하기 위해 개발한 장치이다.
지금까지 반도체 및 LCD 공정에서 주로 사용되던 기존 접촉식 리프트의 경우 소음과 진동, 분진 등의 문제와 더불어 이송속도의 한계로 인한 생산효율 개선의 어려움 등이 해결해야할 과제였다.
자기부상 클린 리프트는 가이드 롤러(Guide Roller)을 이용하는 기존 접촉식 리프트와 달리 자기부상 기술을 이용한다. 화물을 이송하는 리프트와 선로가 접촉하지 않고 5mm 가량 떨어진 상태에서 움직이기 때문에 기존 접촉식에 비해 속도가 3배 이상 증가한 분당 200미터까지 이동이 가능하다.
또한 마찰로 인한 진동이나 미세 분진 발생 등을 원천적으로 방지하기 때문에 청정실(클린룸) 공정에서 품질향상, 공조운용비용 감소 및 생산성 향상에 크게 이바지할 것으로 예상된다.
이번에 수출하는 클린 리프트는 적재중량이 800kg이며 소음은 60dB, 진동은 0.003G 수준을 실현했다. (*소음 60dB는 일반적인 사무실의 소음정도에 해당한다. G는 Gravity의 약자로 진동가속도의 단위이며 기계연구원에서 테스트 중인 인천국제공항에서 운행될 도시형 자기부상열차의 진동은 0.02G 수준이다.)
에스에프에이는 자기부상 리프트를 올해 10월부터 BOE의 현장에 설치하기 시작해 내년 1월에 완료할 예정이다. 올해 리프트 21대 수출과 65억원의 매출을 시작으로 2011년에는 대만 등지로 수출지역을 다변화하여 100억원 매출을 올린다는 목표다.
클린 리프트의 올해 시장규모는 국내시장 약 1,000억원, 세계시장은 약 4,000억원이 될 것으로 추정된다. 에스에프에이가 수출하는 자기부상 리프트의 추가매출 가능성이 높아짐에 따라 KERI는 경상기술료 수입 증대효과를 기대할 수 있게 됐다.
아울러 향후 관련 기술의 본격적인 상품화와 추가 적용도 기대된다. KERI는 상업화를 위한 자기부상 관련 기술을 다수 확보하고 있어 추가적인 기술이전과 상용화 가능성도 높은 상태다.
KERI는 현재 자기부상 리프트 외에 200kg급 및 3톤급 자기부상 이송시스템(EMS)을 에스에프에이와 공동개발해 놓은 상황이며, 자기부상 방식 원통형 나노공정장비 기술을 세계 최초로 개발해 상용화에 힘쓰고 있다.
KERI 강도현 산업전기연구본부장은 “자기부상 기술의 산업적용을 위해서는 뜨는 기술, 이동하는 기술, 이를 선로에 따라 정확하게 안내하는 기술이 필요하며 3가지 기술을 어떻게 설계하고 제어를 하느냐 하는 것이 핵심기술”이라고 강조하고 “반도체 공정 이송장치와 수직형 자기부상 리프트 기술은 세계 최고 수준을 확보했고 초고속 회전기의 자기베어링과 나노급 정밀 스테이지 분야도 실용화 단계를 앞두고 있어 자기부상 기술은 자기부상열차 분야보다 오히려 공장자동화 시장 등에서 더 빨리 열매를 맺을 것으로 기대된다.”고 말했다.
한편, 자기부상 기술은 독일, 미국 및 일본 등의 선진국에서 주로 초고속 자기부상열차, 자기 베어링 등에 관한 연구가 진행되고 있는 상황이다. KERI는 1990년 국내최초의 자기부상열차인 ‘KOMAG-01’을 성공적으로 개발한 이후 수직형 자기부상 리프트와 초고속 회전기용 자기베어링 등 자기부상 기술을 지속 연구하며 자기부상 관련 기반기술 특허를 비롯해 자기부상 리프트 등 청정 이송 분야, 초고속 회전기 분야, 나노급 정밀 스테이지, 디스플레이용 자기부상 증착장비 등 고출력 및 고청정 전동력 응용시스템 분야에서 세계적 기술력을 확보하고 있다.
특히 LCD, 반도체 등 첨단 IT산업에 적용 가능한 자기부상 방식의 청정 이송장치 기술은 언제든 상용화가 가능한 상태이다. KERI는 앞으로도 자기부상방식을 이용한 공장자동화 관련 기술의 추가 개발을 통해 국내 첨단 전기전자 제조공정상의 혁신을 촉진한다는 계획이다.
▲EMS(Electric Monorail System) : 자기부상 클린 리프트가 수직형 자기부상 엘리베이터라면, EMS는 청정실 등의 천정과 바닥에서 직선 및 곡선 선로를 따라 화물을 수평으로 이송할 수 있는 ‘자기부상 방식 선형 이송 시스템’이다. ‘선형’ 회전 운동을 하는 원형 전동기와는 달리, 원형 전동기를 잘라서 펼친 형태, 즉 선형(Linear) 형태로 만든 전동기를 핵심 구동장치로 사용하여 직선 운동을 할 수 있도록 만든 시스템이다.
선형 전동기는 회전형 전동기에서 발생되는 회전운동을 직선운동으로 바꾸는데 필요한 기계적인 동력전달 장치(랙피니언: Rack & Pinion) 등이 필요 없이 이동자와 고정자 등의 간단한 구조로 직선운동을 할 수 있으며, 횡자속 선형전동기는 기존 종자속 선형전동기에 비해 설치비용을 대폭 절감할 수 있다.
▲BOE : 중국 BOE社는 중국 최대 LCD 제조회사이자 세계 10대 TFT LCD 공급업체로서 TFT LCD 관련 계열사를 통해 태블릿PC, 휴대폰, 엑스레이 모니터, 대형TV 등 특수 고가형 제품군에 집중하고 있다. 지난해 280억 위안(약 5조1000억 원)을 투자해 8세대 LCD 라인을 설립한다고 발표한 이후 2012년까지 본격 가동하기 위해 각종 공정장비에 대해 적극 투자하고 있다. BOE그룹은 중국 100대 전자기업 순위에서 하이얼에 이어 2위에 올라있다.
[이은경 에코맘기자 :
lek2035@naver.com]
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