스마트팩토리 필수 부품 ‘서보 드라이브’ 고객이 원하는 대로 맞춤 공급

㈜웰콘시스템즈 박상덕 대표이사 (생기원 융합기술연구소 로봇응용연구부문 수석연구원)

㈜웰콘시스템즈 박상덕 대표이사(생기원 로봇응용연구그룹 수석연구원)가 자사 서보 드라이브 제품을 들고 포즈를 취하고 있다. ⓒ한국생산기술연구원

제조업 혁신을 위한 스마트팩토리 확산 노력이 이어지고 있다. 스마트팩토리는 기획, 설계, 생산, 유통, 판매 등 전 생산과정을 정보통신기술로 융합해 최소 비용과 시간으로 고객 맞춤형 제품을 생산하는 진화된 공장이다. 제품의 수명 주기도 점차 짧아지고, 개인 맞춤형 제품 등 다양한 시장의 요구사항을 반영하기에 적합하다. 사물인터넷(IoT), 인공지능(AI), 빅데이터 등을 이용해 작업장 내 모든 상황을 일목요연하게 볼 수 있고, 목적에 맞게 스스로 제어하는 공장 자동화 및 디지털화를 구현하는 것이 핵심이다.  

스마트팩토리가 가진 이러한 특성을 충족시키기 위해 고속 고정밀 모션 제어 솔루션과 협동 로봇 제어 시스템이 필요하다. 여기에 들어가는 핵심 부품이 바로 서보 드라이브(Servo Drive)다. 서보 드라이브는 서보 모터의 토크, 속도 또는 위치를 정밀하게 제어하는 장치다.

로봇 제어 필수 부품 서보 드라이브에 특수 기능 커스터마이징…‘융합 시스템’ 판매   

스마트팩토리에 필수적인 서보 드라이브를 첨단화·국산화해 해당 공정·장비 맞춤형으로 제공하는 ㈜웰콘시스템즈는 안산에 위치한 생기원 융합기술연구소 내에 사무실이 있다. 이 회사의 대표이사는 융합기술연구소 로봇응용연구부문 수석연구원과 안산UST 로보틱스 및 가상공학 전공과정 교수를 겸하고 있는 박상덕 박사다. 

㈜웰콘시스템즈는 박 대표가 2018년 생기원에서 연구원 창업으로 설립했다. 이듬해인 2019년부터 해외에 협동로봇 시제품 제조용 서보 드라이브를 수출하고, 제조 모터 전용 드라이브 OEM 생산 계약을 체결하는 등 성과를 나타내기 시작했다. 

지난해에는 산업통상자원부 '구매조건부신제품개발사업' R&D 주관기관 협약, 국내 대기업 반도체 생산장비 납품 제조사에 반도체 피커(Picker) 전용 모터 서보 드라이브 1차 공급 등을 이뤄내며 회사 경영이 한 단계 업그레이드 됐다는 평가를 받고 있다. 올해 2월에는 2축 서보 드라이브(확장 보드를 적용하면 16축 모션 제어가능)를 개발해 박 대표가 이끄는 ㈜웰콘시스템즈는 더욱 바빠졌다. 이 회사는 생기원 출신 인력 1명 등 개발자 5명이 함께 하고 있다. 

㈜웰콘시스템즈가 생산하는 다양한 서보 드라이브 제품들. ⓒ한국생산기술연구원

“저희가 판매하는 서보 드라이브는 단순 부품 그 이상입니다. 서보 드라이브라는 부품자체가 특수 기능이 있고, 개별화가 가능하기 때문입니다. 거기에 모션 콘트롤러와 드라이브, 펌웨어, 사용자 인터페이스와 소프트웨어 등이 융합된 ‘시스템’을 특화 개발해 판매하는 것이기 때문에 저희 회사의 이름도 제어가 적절하게 원활하게 이뤄지는 시스템들이라는 뜻으로 ‘웰콘(WELL CONtrol)시스템즈’라고 지은 것입니다.”

생기원 로봇응용연구부문에서 서보 드라이브를 개발한 것은 2000년대 초중반부터다. 당시에는 공연 로봇이나 서비스 로봇을 개발하면서 상용화된 제품 적용이 어려워 맞춤형 서보 드라이브를 개발하기 시작했다. 해외 선진기업의 서보 드라이브는 표준대로 제작되기 때문에 맞춤 제작이나 커스터마이징이 불가능해 불편한 점이 많았다. 정작 필요한 곳에 적용하려면 사용자가 스스로 고쳐 써야만 했다. 이 과정에서 기술과 노하우가 축적돼 갔고, 첨단 정밀 제어 기술 등을 적용한 제품을 제조해 판매하는 웰콘시스템즈를 창업하는 계기가 됐다.

“제가 30여년간 연구하면서 축적된 기술로 창업을 고민하다가 기존 서보 드라이브의 커스터마이징이라는 틈새를 발견했습니다. 맞춤형 개별화 제품을 선호하는 제조업 트렌드의 변화는 물론, 코로나19의 여파로 실내용 전자기기나 자동차 수요 등이 늘어나면서 ‘틈새’는 점점 커져 틈새라고 부르기 어려운 상황이 됐습니다. 저희 회사는 그 틈새가 커지는 만큼 성장할 겁니다. 제조업체는 장비와 규모를 줄여서 이전과 동일한 제품을 만들거나, 부가가치가 높은 제품을 만들고 싶어 합니다. 그 욕구를 채워주는 것이 바로 웰콘시스템즈가 하는 일입니다.” 

박상덕 대표가 ㈜웰콘시스템즈 서보 드라이브의 장점을 설명하고 있다.  ⓒ한국생산기술연구원

서보 드라이브 완제품 시장은 이스라엘, 독일, 스위스 등 정밀공업 강국의 점유율이 압도적으로 높다. 하지만 이들 기업에는 생산 제품이나 공정에 맞춤형으로 주문하는 것은 사실상 불가능하다. 시리즈 제품 가운데 하나를 골라 쓰는 수밖에는 없는 것. 커스터마이징이나 사후관리를 해 주지 않는 조건으로 판매하면서도 고가격 정책을 유지하고 있다. 

“한 번 구매해 보면 대안 찾기 어려운 서보 드라이브 분야 최고의 기업 될 것”

박 대표가 이끄는 ㈜웰콘시스템즈는 장기에 걸쳐 관련 연구를 진행해 온 노하우와 생기원이 나날이 향상시키고 있는 제어기술을 기반으로 국내외 생산현장에 맞춤형 제품을 공급하면서도 커스터마이징이나 사후관리까지 제공하고 있다. 

박 대표에 따르면 국내 반도체분야 대기업의 스마트팩토리에 납품한 반도체 이송장비(픽 앤 플레이스, Pick and Place)에 쓰이는 서보모터의 상하운동과 회전운동을 제어하는 2축 드라이브가 최근에 큰 주목을 끌게 되면서 관련 기업들의 문의가 늘어나고 있다. 

이 제품은 소형화를 위해 회로기판으로 이뤄진 제품 조립체를 연결하는 배선을 없애고 슬롯으로 제공해 서보 드라이브 도입의 필요경비로 여겨졌던 배선비를 획기적으로 줄인 것이 장점이다. 덕분에 해외 선진기업보다 서보 드라이브 생산 원가가 비교적 저렴한 것 역시 눈에 띈다.  

앞서 언급한 것처럼, 웰콘시스템즈의 기술은 ‘서보 드라이브’라는 부품에만 국한된 것이 아니다. 이 기기가 수행하는 기능과 기반 기술의 다양성 덕분이다. 서보 드라이브와 서브모터는 위치, 속도, 힘을 정밀하게 제어하고 외부 부하를 극복하는 성능이 있다. 이 요소들을 정밀하게 제어할 수 있다는 것은 센서 없이도 충돌이나 불의의 외력을 감지할 수 있음을 뜻한다. 

여기에 생기원 연구진이 개발한 외력추정 알고리즘을 적용하면 정밀도가 훨씬 높아진다. 또한 기계 자체의 잔류 진동을 억제하고, 기존 제품인 협동로봇의 구동 모듈을 맞춤형으로 제어할 수 있는 기술도 제공할 수 있다.   

“서보 드라이브에 외력 추정 알고리즘을 적용한 데에는 다 이유가 있습니다. 철도가 활성화된 외국에서는 열차 종류가 다양하기 때문에 문이 개폐되는 위치가 제각각이어서 상하로 개폐되는 스크린도어가 필요해요. 하지만 끼임사고가 발생할 수 있습니다. 그래서 작동 중에 물체에 닿기만 하면 일단 정지돼야 하는데, 이 때 모터의 전류를 감지하면서 힘의 성질을 추정하는 ‘외력 추정 알고리즘’이 적용된 서보 드라이브가 필요합니다. 현재는 외국에 수출하고 있지만, 전국의 초등학교나 노인 보호구역 등의 횡당보도에서 이러한 스크린도어와 이를 구동하는 웰콘시스템즈의 서보 드라이브가 쓰일 날이 멀지 않았습니다.”

박 대표는 “기술 교육과 사후관리 등은 1차적으로 대리점에서 수행하고, 본사에서는 대리점을 지원하는 방식으로 운영할 것”이라며 “웰콘의 기술 수준은 서보 드라이브 분야 글로벌 1위 기업으로 통하는 이스라엘 A사의 85% 수준으로 스스로 평가하지만, 글로벌 기술력 1위 기업으로 도약하기 위한 노력도 게을리 하지 않고 있다”고 밝혔다. 

“연구원 겸직 창업 ‘적극 추천’…꿈꾸고 노력한 것 자체가 가슴 뛰는 경험”

한편 생기원 정년을 불과 3년여 남긴 박상덕 대표가 지난 2018년 창업을 하게 된 것은 퇴임 후의 삶에 대한 고민 때문이었다. 

“연구원으로 일해 온 것이 30년이 훌쩍 넘었습니다. 100세 시대에 연구원은 인생을 어떻게 끝맺음해야 하는지 고민하고 경영, 경제, 창업, 기업과 관련된 많은 책을 읽고 공부를 했습니다. 내가 만든 기술, 내가 만든 제품으로 기업에 도움을 주는 일이 연구원을 퇴직한 후에도 계속됐으면 좋겠다는 결론을 얻었죠. 그리고 그 많은 기술 가운데, 지금 당장 팔릴만한 기술과 제품이 무엇인지 저 자신에게 질문했습니다. 정답은 서보 드라이브였죠.”

최근 박 대표는 창업을 주저하는 연구자들에게 겸직 창업을 적극 추천하고 있다. 그에 따르면 기술의 뿌리가 생기원에 있고, 생기원에는 다양한 개발자들이 모여 있어 기술을 집약하고 제품을 만들기가 더 없이 용이하다. 생기원은 원내에 제품 개발, 영업, 기술보증, 투자 등을 지원하는 창업 준비 과정 지원책을 다양하게 구비하고 있다. 창업 보육을 위해 개업 후 3년간 겸직도 가능하고, 연구원 내의 유휴공간을 사무실 공간으로 내 준다. KST 홀딩스 등 투자회사의 투자도 용이하고, 기술보증기금, 신보, 중진공 등의 대출이자도 저렴한 편이라고 말하는 박 대표는 “고민이 깊었지만 도전한 것에 긍지를 느낀다.”고 말한다. 

박상덕 대표이사(생기원 로봇응용연구부문 수석연구원)가 창업 과정에 대해 설명하고 있다. ⓒ한국생산기술연구원

“연구자로 산 인생의 대부분을 연구와 씨름했고 인생의 후반기에 창업까지 했지만, 처음 연구자로 첫발을 내디딜 때와 마찬가지로 새로운 시작에 재미와 흥분을 느낍니다.” 

 꿈을 꿔 보고, 노력해 본 것 그 자체가 저에게는 가슴 뛰는 경험이었다고 말하는 박 대표는, 하루하루, 일분 일초가 결코 아깝지 않은 열정 가득한 삶을 살고 있다고 전했다.