인터뷰: 첨단 기술 접목한 소프트웨어 개발에 주력해야
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인천국제용접&절단&레이저설비산업전시회
IT 및 인공지능 등 첨단기술 접목한 소프트웨어 개발 주력

부경대학교 기계공학부 교수/공학박사 박영환
Pukyong National University, Division of Mechanical Engineering Prof./Ph. D. Park Young Whan
1. 국내 용접 측정 및 검사 장비 산업의 현실과 생산 현황은?
레이저 용접 모니터링 장치란 레이저 용접 현상을 다양한 센서들을 이용하여 계측하고, 이를 통해 용접부의 품질을 평가하는 장치를 말한다. 레이저 용접에서 발생되는 키홀이나 용융풀, 상변화의 상태를 카메라(CCD, CMOS, IR 카메라 등), 포토 다이오드, AE Transducer 및 마이크로 폰 등을 이용하여 관찰하며, 용접의 입력 변수와의 계측된 결과 간의 상관관계 분석을 통하여 용접부의 품질을 예측하는 방법을 사용한다.(<그림> 참조)
레이저 용접 모니터링 장비는 일반적으로 레이저 용접 설비 혹은 용접 헤드의 한 파트로 주로 사용되기 때문에 이에 관련된 산업과 밀접한 관련이 있다. 국내의 경우 레이저 용접 모니터링 장비는 용접 헤드의 확장된 기능으로서만 활용되고 있을 뿐이어서, 레이저 용접 헤드에 CCD 카메라와 같은 것을 장착하여 용접부의 모습을 단순히 사람에게 보여주는 제품이 주를 있는 상황이다. 그 반면, 외국 제품의 경우 이러한 관찰 기능뿐만 아니라 앞서 언급한 다양한 센서들을 이용해 정량적으로 용접부의 품질을 판단하는 제품이 출시되어 있다. 그러므로 국내의 레이저 용접 모니터링 제품은 국내에서 자체적으로 생산되어 판매되는 것이 아니라 외국에서 제품을 수입하여 용접 헤드에 부착하는 것이 일반적이라 하겠다.
하지만 국내의 용접 모니터링 기술에 있어서는 이미 많은 학술적 연구가 수행되어 다양한 방법으로 품질 평가하는 기술에 대한 노하우 등도 축적되어 있는 것으로 판단된다. 현재 국내에서는 이러한 기술을 이용하여 상품화가 진행되지 못한 아쉬움이 있다.

2. 국내 용접 측정 및 검사 장비 산업의 시장 규모와 유통 규모(구조)는?
국내 용접 측정 및 검사 장비 중 레이저 용접 모니터링 장비의 유통 구조는 레이저 용접 설비 도입 시 턴키 방식으로 제품에 모니터링 장치를 추가하여 들어오는 방법과 레이저 용접 헤드에 하나의 기능으로 합쳐 유통되는 방법, 그리고 모니터링 장치 자체로 기존의 제품에 추가적으로 설치되는 방법이 있다. 그러나 정확하게 유통 방법에 따른 제품의 정의가 모호하기 때문에 그 시장 규모를 예측한다는 것은 매우 어렵다.
수년 전만 해도 레이저 용접은 특수 용접이었으나, 현재는 레이저 용접이 점차 보편화되면서 그 시장 규모가 커지고 있고, 이에 따라 모니터링 장치의 시장 규모도 커질 것으로 예상된다. 그러나 용접부 모니터링 장비는 하드웨어와 소프트웨어가 결합된 상품으로 그 가격이 매우 비싸다는 단점이 있기 때문에, 주로 고가의 레이저 용접 장비에 추가되어 도입되는 방법이 주로 많이 사용되고 있으며 앞으로도 그러할 것으로 사료된다.

3. 용접 산업에 있어 용접 측정 및 검사 장비의 중요성은?
레이저 용접의 경우, 용접부 품질을 확인할 수 있는 방법으로는 일반적으로 용접 후에 용접된 부분을 관찰하는 방법과 용접 시 용접부를 실시간으로 관찰하여 판단하는 2가지 방법이 있다. 이 중 용접 후에 품질을 확인하는 방법은 하나의 공정이 더 투입되므로 제품 생산 시간을 증가시키는 요인이 되기 때문에, 이 방법보다는 후자와 같이 실시간으로 용접부를 관찰하는 방법이 생산성과 자동화 측면에서 매우 유리하다.
아무런 장비 없이 사람이 나안으로 레이저나 레이저 용접 작업을 보게 되면 눈에 치명적인 상해를 입을 수 있고, 또 용접부의 경우 강한 플라즈마 플룸(Plasma Plume)에 의해 용접부의 정확한 관찰이 어렵다는 단점이 있다. 그러나 레이저 용접 모니터링 장치를 이용하면 용접부를 실시간으로 관찰할 수 있으며 정량적으로 용접 현상을 판단할 수 있기 때문에, ‘생산성 향상’과 ‘제품의 품질 및 신뢰성 확보’라는 두 마리의 토끼를 잡을 수 있는 기술로, 레이저 용접 산업에서 매우 중요한 기술이라고 하겠다.

4. 국내 용접 측정 및 검사 장비 산업의 해외 기술 수준과 국내 기술 수준은?
레이저 용접 모니터링에 관련된 국내 기술과 해외 기술 수준은 크게 차이가 나지 않는다고 본다. 다만, 용접 모니터링에 대한 하드웨어 기술은 광학 기술과 밀접하게 연관되어 있기 때문에, 광학에 대한 원천 기술을 가지고 있는 유럽의 기술보다는 약간 떨어진다고 본다. 외국의 경우 레이저 용접 모니터링에 대한 연구는 미국, 일본, 독일 등에서 수행됐으나 그 장비는 주로 유럽 쪽의 업체가 그 대부분이다.
국내의 경우 학교나 연구소에서는 레이저 용접 모니터링에 대한 기초 기술을 보유하고 있기는 해도 제품화를 위해서는 반드시 현장에 접목되는 기술이 필요하므로, 학교와 연구 기관이 산업 현장과의 연계를 맺고 협력하여 개발을 진행해 간다면 충분히 최고의 기술로 발전할 수 있을 것으로 생각된다.

5. 국내 용접 측정 및 검사 장비 산업의 향후 전망은?
레이저 용접 모니터링 장비 산업은 레이저 용접 산업 발전과 함께 할 것으로 생각된다. 다양한 소재에 대한 레이저 용접 기술의 발전과 레이저-아크 하이브리드 용접이나 리모트 용접과 같은 새로운 용접 공정 기술의 발전에 의해 레이저 용접의 응용 및 적용 분야가 기하 급수적으로 확대되고 있다. 이와 같이 생산 공정에 레이저 용접이 적용되면, 용접부의 품질을 예측할 수 있는 기술이 추가적으로 요구되며, 이에 따라 레이저 용접 모니터링 장비 산업 또한 확대될 것으로 예상된다.

6. 향후 국내 기술 개발 방향은?
레이저 용접 모니터링 기술은 크게 하드웨어 기술과 소프트웨어 기술로 구분될 수 있다. 하드웨어 기술이 좀 더 정확하게 용접부를 측정하는 기술이라면, 소프트웨어 기술은 계측된 신호 혹은 이미지를 어떻게 처리하여 유용한 정보를 얻느냐에 대한 기술이다. 이 두 기술은 앞에서 언급한 바와 같이 용접 기술의 발달에 따라 그 기술의 개발 방향도 정해질 것으로 생각된다. 새로운 소재에 대한 용접, 새로운 공정에 대한 용접 기술이 개발되면 이에 맞는 하드웨어의 개발, 그리고 이에 맞는 소프트웨어의 개발이 필요하기 때문이다.
하드웨어 원천 기술은 광학 기술과 밀접하게 연관되기 때문에 국내 기술로는 접근하기 어려운 점이 있다. 그렇기 때문에 국내 기술의 개발은 소프트웨어 기술의 개발을 선택하여 집중하는 것이 효과적이라고 판단된다. 국내 산업 현장에 따라, IT 혹은 인공 지능과 같은 기술을 접목함으로써 경쟁력 있는 소프트웨어 기술을 개발하는 것이 향후 레이저 용접 모니터링 기술이 나아갈 올바른 방향이라고 생각된다.

7. 동종업계나 정부 및 산하단체에 바람이 있다면?
레이저 용접 기술은 이제는 보편화된 기술로 자리잡고 있는 만큼 레이저 용접 기술 자체에 다양한 부가적인 기술을 더해 고급화해야 할 것으로 생각된다. 이런 고급화 기술 중에 하나가 바로 레이저 용접 모니터링 장치 관련 기술이라 할 수 있다. 현재 학술적인 연구는 충분히 되어 있으나, 이를 산업화하여 제품을 만드는 일은 또 다른 문제라고 생각된다. 이미 가지고 있는 학술적인 연구 부분을 산업에 적용하기 위해서는 기업을 주축으로 하여 정부, 학교 및 연구소가 하나가 되어 협력한다면 충분히 좋은 결과가 있을 것이라고 판단한다. 단순히 용접부를 보여주는 모니터링 기술에서 이제는 다양한 IT 기술을 접목하여 용접부를 모니터링하고 정확하게 품질을 예측하는 기술로 발전시키고, 이를 널리 보급된다면 국내의 용접은 신뢰성 있는 제품의 초석이 되어 국가 경쟁력을 배가시키는 밑거름이 될 것이다.

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