한국기계연구원이 개발한 지그센터에서 공작기계용 헤드바디 가공이 이뤄지고 있다.[한국기계연구원 제공]

[헤럴드경제=구본혁 기자] 그동안 전량 일본 수입에 의존하고 있던 고정밀 절삭가공장비의 국산화에 성공했다.

한국기계연구원은 두산공작기계와 공동으로 최고 정밀도의 머시닝센터인 ‘지그센터’를 개발하고 원천기술을 확보했다고 22일 밝혔다.

이번 성과는 정부의 실증 R&D 지원을 통해 트랙 레코드(실적)를 확보하고 사업화까지 연계시킨 모범 사례로 꼽힌다. 실증 종료 3년 후에는 연간 약 100억 원의 매출 및 약 40% 수준의 수입 대체 효과가 기대된다.

기계연 초정밀장비연구실 오정석 실장 연구팀과 두산공작기계가 공동 개발한 지그센터는 탁월한 정밀도와 자동공구교환장치를 갖추고 구멍 가공 외에도 다양한 정밀 가공을 수행할 수 있는 최고 정밀도의 머시닝센터다.

머시닝센터는 공구를 회전시켜 소재를 가공하는 밀링가공기의 발전된 형태로 자동공구교환장치를 이용해 밀링, 드릴링, 보링 등 다양한 가공을 수행한다.

지그센터는 시대별로 가장 정밀한 절삭가공장비로 인식되며 공작기계용 고정밀 구조부품, 항공기 엔진‧동체 부품, 동력전달장치 부품 등 일반 머시닝센터로는 가공이 어려운 고정밀 핵심 기계류 부품의 최종 정밀도 확보를 위한 정삭가공에 주로 활용된다.

일반 머시닝센터 대비 정밀도는 약 5배, 강성은 약 2배 정도의 성능이 요구되는 만큼 고도화된 설계 및 정밀 조립 능력이 필요하다. 특히 고도의 정밀도를 확보하기 위해서는 숙련된 장인이 직접 이송계의 안내면과 연결부 등 주요 부위를 정교하게 핸드 스크래핑하는 작업이 필요하다.

연구팀은 국내 개발사례가 없는 만큼 설계, 조립, 성능 평가 등 각 개발 단계마다 면밀한 검증을 실시했다. 정밀도 및 강성, 가공정밀도도 기존 제품과 동등한 수준을 구현했다.

연구팀은 설계 단계에서 공작기계 각 부위의 강성 기여도를 해석하는 기술, 위치별 구조정밀도를 자동으로 해석하는 기술, 기하학적 오차를 기계 상에서 자체적으로 측정 가능한 기하오차 기상측정 기술 등 지그센터급 고강성‧고정밀 공작기계의 설계와 정밀도의 평가 및 보정에 필요한 핵심 원천기술도 확보했다.

이 가운데 4축 수평형 지그센터 시제품은 두산공작기계에 설치돼 높은 가공품질이 요구되는 공작기계 헤드바디를 대상으로 양산을 통한 실증이 진행 중이며, 현재 약 100개 양산 샘플을 결함 없이 생산하고 있다. 연구팀은 실증 결과를 바탕으로 국내 기업에 이미 한 대를 판매 계약하는 성과도 거뒀다.

오정석 기계연 연구실장은 “전량 일본 수입에 의존하고 있는 지그센터의 국내 최초 개발로 고정밀 머시닝센터의 개발 및 제조역량을 획기적으로 향상시킨 데 큰 의미가 있다”며 “높은 강성이 필요한 항공기 엔진부품용 머시닝센터 등 독일, 일본이 선점하고 있는 고부가가치 공작기계 개발에서의 기술적 기반을 제공할 것으로 기대된다”고 말했다.

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