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심층기획 3D AOI 생태계 형성…스마트 공정되려면, 이종기기간 통신돼야

난반사·휨보정…3D 검사장비의 기술과제 해결은 ‘진행중’

[산업일보]
기업은 핸드폰 등 소형 전자기기의 고밀도 실장 증가와 자동차산업에서의 전자부품 채용 확대 및 안전성 요구가 높아지면서 SMT(Surface Mounter Technology) 공정의 검사 분야에서 보다 정확하게 검사하기를 원하고 있다. 여기에 인건비 상승으로 라인의 택-타임을 단축시켜 총 생산량을 맞추며 검사 작업자를 감축하는 방향으로 공정의 무인화 추세가 가속화되고 있다.

이러한 요구를 수용하기 위해 기존 2D 검사장비가 주류를 이뤄왔던 자동광학검사(AOI : Automated Optical Inspection) 분야의 공급 기업들 중 기술력을 확보한 한국 기업이 최초로 3D 검사장비를 국내 시장에 출시한 이후 관련 기업들은 앞다퉈 3D 장비를 출시했고 3D AOI 시장이 형성됐다. 3D AOI 덕분에 최근 2~3년간 검사장비시장은 성장을 이어갔으며 현재도 3D 장비의 수요는 증가 추세다. 다만, 초기 3D AOI 도입시 3D장비만 도입하면 무조건적으로 검사가 완벽할 것이라는 기대감에서 벗어나 도입하려는 기업의 애플리케이션에 따라 현실적인 3D AOI 도입이 증가되고 있다는 점이 달라진 부분이다.
3D AOI 생태계 형성…스마트 공정되려면, 이종기기간 통신돼야
(좌측부터) 사키코퍼레이션(Saki Corporation) 김규섭 지사장과 사키코퍼레이션의 2D 및 3D AOI를 판매하고 있는 제이에스테크 정항돈 대표가 나란히 포즈를 취했다.

사키코퍼레이션(Saki Corporation) 김규섭 지사장은 “X, Y 검사만 가능했던 평면 검사에서 Z의 검사가 가능해짐으로써 공급기업도 수요기업도 기대감이 컸다. 검사장비 공급기업의 마케팅도 한몫을 했지만 수요기업들이 ‘3D AOI만 있으면 어떤 불량이든 잡겠구나! 신뢰성이 높아지겠구나!’라고 막연한 기대감을 가지고 3D 검사장비를 도입했다면 이제는 3D 검사장비가 적합한 곳과 2D 장비가 적합한 곳이 있고 2D에 비해 3D 장비의 가격이 높기 때문에 가격적인 요소를 고려해서 공정에 따라 혼합해서 사용하는 기업 등 다양한 현장 적용 사례들이 생겨나고 있다”고 지적했다.
3D AOI 생태계 형성…스마트 공정되려면, 이종기기간 통신돼야
미르기술(MIRTEC) 이재일 팀장

미르기술(MIRTEC) 이재일 팀장은, “3D AOI 검사시 난반사 문제가 초반에 비해서는 많이 해결되고 있지만 아직도 완벽히 해결됐다고 보긴 어렵다. 또한 기판 휨 보정의 경우에도 2D로 할 때보다 3D로 할 때 심도를 보상하기가 쉽지 않다. 각 브랜드별로 가장 최적의 조건에 있을 때 휨 보정이나 난반사 문제를 해결했다는 결과를 발표 하지만 현장의 공정라인에서 실제로 검사를 진행하게 되면 이런 부분에서의 검사신뢰성을 동일하게 유지하기는 힘들다고 본다”고 말했다.

현재 2D 및 3D AOI 분야는 우리나라를 비롯해 미국, 유럽, 중국, 대만 등의 공급 기업들이 시장에서 경쟁중이다. 주요 기업으로는 고영테크놀로지(kohyoung), 오므론(Omron), 사이버옵틱스(CyberOptics), 미르기술(Mirtec), 파미(Fami), 비스컴(Viscom), 펨트론(Pemtron), 사키(Saki), 테스트리서치(TRI : Test Research), 머신비전제품(MVP : Machine Vision Products), Mek(Marantz Electronics), ViTrox, 심천JT자동화장비(Shenzhen JT Automation Equipment) 등을 꼽을 수 있다. 특히 2D 검사시장에서 일본 기업이 강세를 보이던 것에 비해 3D AOI 시장이 열리게 되면서 한국 기업들이 주도하고 있다. 국내 AOI 기업들이 가장 많이 진출한 산업 분야는 반도체, 모바일, 자동차, 의료 분야 등이며 점점 더 적용 분야를 확대하는 추세다.

3D AOI 시장이 도입기를 지나 성장기에 들어서면서 경쟁 또한 치열하다. 기업들은 빠른 속도, 고품질 검사 소프트웨어, 가격 대비 성능(가성비) 등 수요기업의 요구를 반영한 장비를 시장에 출시하고 있다.

미르기술은 주력하는 인라인 3D AOI 장비와 함께 탁상형 3D AOI 장비를 시장에 내놓으며 공정라인 구성시 공간 제약이 있는 기업들에게 호응을 얻었다. “MV-3 OMNI은 틈새시장을 보고 기획된 장비인데 반응이 좋았다. 오프라인 3D AOI인 이 장비는 오프라인에서 운영되는 장비임에도 불구하고 인라인 주력 장비와 동일한 사양의 광학계를 채택했다는 점이 시장에서 좋은 반응을 이끌어냈던 것으로 생각된다. 탁상형 3D AOI 자체가 시장에서 그리 흔치 않은 장비이기도 하지만, 그나마도 시장에 공개된 제품들은 사양이 낮은 저가형 장비가 많다는 점에서 타사 장비와 차별화된다고 볼 수 있다. 특히 라인을 구성하지 않고 별도로 3D AOI를 운영할 수 있어서 공간 활용성을 극대화한 점이 기업들에게 좋은 반응을 얻는 것으로 분석하고 있다”고 이재일 팀장은 설명했다.

사키코퍼레이션은 라인의 택타임을 기존보다 단축시키면서 검사신뢰성을 높인 장비를 내세우고 있다.

김규섭 지사장은, “3D i시리즈는 택타임을 30% 정도 줄일 수 있다”며, “이 장비는 라인 택타임의 이슈가 남아 있는 분야를 타깃으로 출시한 것으로, 속도가 빠르기만 한 것이 아니라 검사 신뢰성도 변함없이 유지하기 위해 하드웨어 분야를 전체적으로 모듈화, 겐추리타입을 주물구조로 바꿨다. 또한 정지정밀도를 높이기 위해 X, Y에 미크론 단위의 고정밀 리니어스케일을 탑재했다. 소프트웨어 적인 부분에서도 사용자 편의성을 고려한 SSP(Saki Self Program), 자가진단기능, 사이즈 자동검사 소프트웨어 등을 활용해 불량 검출에 대한 솔루션을 제공하고 있다"고 설명했다.
3D AOI 생태계 형성…스마트 공정되려면, 이종기기간 통신돼야
(왼쪽) 사키코퍼레이션이 3D i시리즈를 넵콘(NEPCON) 전시회에 출품한 모습이다. (오른쪽) 미르기술이 전시회에 출품한 탁상형 3D AOI 장비 ‘MV-3 OMNI’를 참관객들이 살펴보고 있다.

이종 기기간 M2M 구현돼야
제조업계에 4차 산업혁명(인더스트리 4.0)과 스마트공장이 이슈가 되면서 AOI에도 통신과 데이터 수집 등의 기능이 탑재되고 있다. 이를 통해 공정효율을 높이기 위해서는 앞단에 있는 마운터와의 연결을 통해 불량이 검사기에서 검출되면 검출된 데이터를 마운터로 전송해서 마운터가 이를 반영해 불량 발생을 줄이고 중단 없이 공정이 흘러가야 한다는 것이다. 이러한 공정 흐름을 구현하기 위해서는 선결되어야 할 과제가 있다. 검사값의 높은 신뢰성과 다양한 브랜드에서 출시하고 있는 마운터와의 막힘없는 통신이 그것.

미르기술 이재일 팀장은, “검사기가 마운터에 데이터를 보내려면 그 데이터는 90% 이상의 신뢰성을 가지고 있어야 한다. 신뢰성이 약한 데이터를 마운터에 보내면 그 공정은 불량을 계속 발생시킬 수 있다. 또 다른 하나는 검사기 수요 기업별로 SMT 공정에 적용되는 마운터가 다르다는 것이다. 공급기업에서 이들 마운터와의 연결을 위해서는 이종장비간에 서로의 정보 공유가 가능해야 하는데 기업들의 보안이나 이권 등 여러 문제들이 얽혀 있어서 그 부분을 해결하기가 쉽지는 않다”고 지적했다.

김규섭 지사장은, “마운터와 검사기간 M2M(Machine to Machine)을 통해 이종기기간에도 호환이 되는 부분이 필요한 데 앞으로 인더스트리 4.0이나 스마트공장으로 진행 방향이 흘러가고 있어서 이종기기간 통신도 유럽, 아시아권 등에 따라 방법론적인 부분은 다를 수 있지만 결국 방향은 장비간 머신간 통신이 되는 방향으로 갈 것으로 보인다”고 전망했다.

또한 “2D 검사와 3D 검사가 현재는 각각의 알고리즘으로 진행되고 있지만 이러한 부분에서도 소프트웨어의 호환이 이뤄져서 보다 유연하고 효율적으로 불량을 잡아낼 것으로 보인다. 사키에서도 본사 로드맵에 2D와 3D 알고리즘의 통일하는 부분을 진행중이다”고 밝혔다.

쉬운 조작…신뢰성 높은 검사값 도출 요구
제조업의 인력난이 심화되면서 수요 기업들은 숙련자가 아니라도 간단한 교육만 받으면 누구라도 전문적인 검사장비를 사용할 수 있는 쉬운 사용자인터페이스와 애플리케이션에 따른 기본 값을 제공하는 장비를 선호하고 있다. 3D AOI 공급기업도 이러한 수요 기업들의 요구를 반영한 제품과 소프트웨어를 선보이고 있다.

미르기술 이재일 팀장은, “3D AOI은 작업자의 숙련도와 스킬에 따라 같은 장비라도 불량률을 잡아내는 확률이 높아지기도 하고 그 반대일 경우가 발생할 수도 있다. 때문에 수요 기업 입장에서는 어떤 작업자가 조작하더라도 결과 값이 비슷하게 나오길 바라고 있다. 또한 새로운 장비를 도입해 세팅할 때 기업별로 세팅해야 하는 부분이 다른데 이런 부분이 보다 쉽게 진행되길 원하고 있다”고 언급했다.

사키코퍼레이션은 새장비의 도입시 빠르게 시작할 수 있는 소프트웨어를 장비에 탑재했다. 김규섭 지사장은, “사키에서는 그동안 기업들이 검사장비 세팅시 시간소요를 인지하고 어떤 현장에서도 기본적인 프로그램을 동일하게 자동 전개할 수 있도록 SSP(SKI Self Program)를 탑재했다. 작업자가 쉽게 작업할 수 있도록 하기 위한 소프트웨어를 개발한 것인데 올해 개최된 넵콘(NEPCON)에서 선보여서 방문객들이 많은 관심을 받았다”고 전했다.
김원정 기자 vuswlq@kidd.co.kr

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