“모션 플랫폼을 비롯한 인쇄전자에 필요한 토털 솔루션 제공할 수 있는 능력 ‘업계 최고’”

인쇄전자(프린팅 갠트리 로보틱스)를 위한 다양한 라이브러리 제공,

사용자들이 쉽게 프로그래밍할 수 있게 지원

●● 현재 메이저급 모션 컨트롤 업체를 중심으로 인쇄전자에 대한 관심이 높아지고 있다. 그 이유를 무엇이라고 보나.
인쇄전자 기술은 제조시간이나 원가절감, 친환경성이라는 여러 가지 이점 때문에 해외에서는 이미 오래 전부터 연구와 실용화가 진행되어 오고 있다. 국내에서도 삼성전자나 LG전자와 같은 대기업에서는 이미 일부 LCD 부품과 터치스크린 부품 등을 잉크젯이나 Roll-to-Plate 기술을 통한 인쇄전자 공정으로 양산하고 있으며, 이들 기업 외에도 여러 기업들이 관련 장비 개발을 진행 중이거나 인쇄공정을 적용해 제품을 양산하고 있다. 인쇄전자 시장은 과거에는 없었던 시장으로 여겨졌거나, 있다고 해도 규모가 작았다. 그러나 관련 기술을 리드해 나가는 업체들은 앞으로 앞서 얘기한 인쇄전자 기술이 가지는 여러 가지 이점 때문에 이 시장이 분명히 커질 수밖에 없을 것으로 예상하고 있고, 따라서 이 시장에 대비해 기술을 개발하고 비즈니스 측면에서의 경쟁력을 강화하는데 역량을 집중하고 있는 것이 세계적인 트렌드다. 단적인 예로 태양광장비가 3세대로 넘어가면 플렉시블(Flexible)해져야 한다. 그런데 기존의 장비로는 플렉시블이라는 요구를 해결할 수 없다. 즉, 인쇄전자 기술이 접목된 장비가 적용돼야만 가능해진다는 의미다. 이러한 이슈는 이미 10여 년 전부터 있어왔으며, 지금은 이러한 시장의 요구에 맞춰 기술이 접목되어야 할 시기에 와있다.

모션 컨트롤러 기반 Roll-to-Roll 인쇄전자 솔루션

●● 인쇄전자라는 용어는 국내 자동화 업계에서 아직까지 익숙한 용어는 아니다. 인쇄전자란 구체적으로 어떤 기술인가.
인쇄전자란 금속입자 또는 유기입자를 포함한 특수잉크를 그라비어(Gravure), 오프셋, 잉크젯 등의 인쇄기술에 결합해 전자회로를 수 ㎛의 정밀도로 대량생산하는 혁신적인 생산기술이다. 제조공정을 획기적으로 줄이고, 더불어 양산성을 확보할 수 있으며, 원가를 큰 폭으로 낮출 수 있다는 장점을 가지고 있다. 국내외 선진기업들은 이미 오래 전부터 이 인쇄전자 기술을 LCD나 PDP뿐만 아니라 조명용 OLED, 태양전지, e-Paper, RFID 등에 적용해 기존의 공정을 대체하려는 움직임이 활발하다. 과거 인쇄라고 하면 신문이나 전단지, 잡지, 포장 등을 의미했지만, 모션의 입장에서 보면 인쇄기술을 디스플레이나 솔라, 조명, RFID 등의 어플리케이션에 적용하는 것이므로 큰 차이가 없다. 보쉬렉스로스는 50년 전부터 전 세계 고 정밀 인쇄기술을 리드해온 업체이며, 이것은 글로벌 산업계에서 누구나 인정하는 부분이다. 보쉬렉스로스는 정밀 인쇄 분야에서 독일 등 유럽을 중심으로 세계 1위의 시장점유율을 유지하고 있다. 대량 생산을 위한 Roll-to-Roll 공정 기반의 인쇄는 플렉시블 기판을 기반으로 한 롤과 롤의 연속제어라고 할 수 있다. 구동 롤의 수가 많을수록 장력 및 동기 제어가 어려워지는데 구동 롤이 10개만 넘어가도 제어가 쉽지 않고, 100개 이상의 구동 롤을 제어할 수 있는 회사는 전 세계적으로 많지 않다. 또한, LCD 글라스는 열에 쉽게 변형되지 않으나 Roll-to-Roll 공정 기반 인쇄전자에 주로 사용되는 플라스틱과 같은 소재는 열에 의해 쉽게 변형되어, 인쇄한 기판의 건조 및 Curing 시 요구되는 온도와 시간을 충족하지 못하는 단점이 있다. 따라서 Roll-to-Roll 공정 기반 인쇄전자에서는 이러한 어려움들을 극복하여 어떻게 제어를 할 것인가가 중요한 문제이며, 수 십 축의 위상 동기제어 및 장력제어, 와인더 테이퍼 장력과 같은 핵심기술이 요구된다.

●● 보쉬렉스로스는 지난 2010년 및 올해 세미콘 전시회에서 인쇄전자를 위한 Roll-to-Roll 공정과 Roll-to-Plate 공정에 대한 데모를 시연해 보였다. 이 두 가지 공정의 차이점은 무엇인가.
Roll-to-Plate 공정은 기존의 스테이지 기술에 롤 프린팅 기술이 접목되어 생산성 측면에서 보면 연속공정인 Roll-to-Roll 공정의 이전단계라고 할 수 있다. Roll-to-Plate 공정 기반의 Reverse-Offset 기술이나 Gravure-Offset 기술 또는 잉크젯 기술은 대면적의 정밀인쇄에 적용 가능한 기법으로서, 일부 국내 대기업들은 이러한 기술을 LCD의 배향막(PI)에 적용했고, 컬러필터의 경우 적용을 준비하고 있다. Roll-to-Roll 공정 기반의 인쇄기술은 현재 스테이지를 이용하는 Roll-to-Plate 공정보다 정밀도에서는 떨어지지만 연속공정으로서 대량생산에 훨씬 유리하고, 글라스 대신 PET, PEN 등의 유연한(Flexible) 플라스틱 기판을 사용한다는 장점이 있다.

●● 그렇다면 Roll-to-Plate와 Roll-to-Roll 공정 가운데 보쉬렉스로스는 어떤 것에 레퍼런스가 더 많은가.
기술 측면에서 보면 Point-to-Point에서 Roll-to-Plate, Roll-to-Roll의 순서로 진행이 되고 있다. 로터리 및 리니어, 갠트리제어가 필요한 LCD와 같은 분야의 어플리케이션은 Roll-to-Plate에 해당하며, 하이브리드 단계라고 할 수 있는데, 현재는 이 Roll-to-Plate 공정을 중심으로 수요가 형성이 되어있고, Roll-to-Roll 공정은 아직 시장 자체가 형성이 되어 있지 않은 상태다. 따라서 우리 보쉬렉스로스 역시 Roll-to-Plate 공정 위주로 많은 레퍼런스를 확보하고 있다. 그러나 분명한 것은 향후의 시장은 Roll-to-Roll 공정으로 갈 것이라는 점이며, 우리 보쉬렉스로스 역시 이에 대응한 기술개발 및 마케팅에 무게중심을 두고 있는 상황이다.

보쉬렉스로스 인쇄전자 솔루션 포트폴리오

●● Roll-to-Plate 및 Roll-to Roll 공정에서 각각 핵심이 되는 기술은 무엇인가.
Roll-to-Roll 인쇄공정을 적용할 때의 핵심기술은 장력제어(Tension Control), 와인더 테이퍼 장력제어(Winder Taper Tension Control), 프린팅 구간에서의 위상동기(Phase Synchronization) 제어, 레지스터 제어(Register Control)다. 또 Roll-to-Plate 공정의 경우에는 패턴 형성 롤과 갠트리의 위치 및 위상 정밀 제어와 패턴 형성 롤이 갖는 곡선운동 패턴과 스테이지가 갖는 직선운동 패턴의 연속적 동기제어가 핵심기술이라고 할 수 있다.

●● 전자인쇄뿐만 아니라 거의 모든 컨트롤에서 얼마나 다양한 라이브러리를 펑션블록으로 제공할 수 있느냐 하는 점이 공급업체의 경쟁력을 좌우하는 포인트 가운데 하나가 되고 있다. 전자인쇄와 관련된 라이브러리 측면에서 보쉬렉스로스의 경쟁력은 어떠한가.
우리 보쉬렉스로스는 장력제어, 위상동기제어, 와인더 테이퍼 장력 제어 외에도 크로스 커팅, 피딩 등의 컨버팅 기능을 보쉬렉스로스의 모션 컨트롤러에서 사용할 수 있도록 다양한 라이브러리로 제공하고 있다. 예를 들면 모션 제어를 위한 다양한 라이브러리는 위치제어뿐만 아니라 갠트리 축의 평행여부를 모니터링하는 기능도 제공한다. 함수블록 MB_PositionMonitoring_GantryCant는 갠트리의 2 개 축이 평행하게 이동하도록 각 축의 상대위치를 실시간 모니터링해서 알려주며, 동일한 함수블록을 프린팅 프로세스, 컨버팅 프로세스, 이송프로세스 등에 자유롭게 실시간으로 적용할 수 있다. 이러한 라이브러리의 이점은 사용자들이 쉽게 프로그래밍할 수 있게 도와준다는 것이다. 라이브러리의 다양성 측면에서 우리 보쉬렉스로스를 앞설 수 있는 기업은 없다고 자신한다. 특히, 우리 보쉬렉스로스의 라이브러리는 프린팅뿐만 아니라 컨버팅, 로봇, P2P 모션에 필요한 것들을 조합하여 쓸 수 있도록 되어있어서 사용자가 쉽고 편리하게 사용할 수 있다. 마치 레고블록 같은 개념이라고 할 수 있다.

●● 인쇄전자와 관련된 보쉬렉스로스의 글로벌 및 국내 레퍼런스를 소개해 달라.
보쉬렉스로스는 글로벌 시장에서 조명이나 솔라 등의 어플리케이션에서 상당한 레퍼런스를 보유하고 있는데, 대부분의 고객들과 NDA를 맺고 진행한 첨단 미래기술이어서 아직 고객의 이름을 밝히기는 어렵다. 국내에서도 건국대학교나 순천대학교와 같은 대학 및 기계연구원(KIMM)과 같은 국가 연구기관을 비롯해서 S사, L사, J사, N사, D사, U사 등 10여 개의 고객과 함께 일을 해왔거나, 현재 개발을 진행 중에 있다.

●● 인쇄전자 산업에서 보쉬렉스로스가 가질 수 있는 경쟁력은 어떻게 설명될 수 있나.
보쉬렉스로스는 모션으로 비즈니스를 시작한 기업이고, 200년 동안 모션만 해온 기업이다. 모션은 메카트로닉스를 모두 포함하는 기술이며, 장비의 두뇌가 되는 기술이다. 따라서 노하우와 어플리케이션 엔지니어링, 조직이 모두 갖춰져야만 제대로 된 솔루션을 고객에게 제공할 수 있으며, 모션 가운데 가장 어려운 것이 프린팅이다. 보쉬렉스로스는 본사에 인쇄 팀이 별도로 조직이 되어 있어서 개발부터 기술지원 즉, 인쇄와 관련된 처음부터 끝까지에 대한 전문적인 지원이 이루어지고 있다. 이것은 한국도 마찬가지다. 인쇄전자를 포함한 인쇄를 위한 별도의 전문 팀이 조직되어 있어서 국내 고객에 대해 기술 및 엔지니어링을 지원하고 있다. 또 고객이 인쇄에 필요한 모든 제품을 보쉬렉스로스라는 단일 브랜드의 제품으로 구성할 수 있어서 안정적인 시스템 구성이 가능하고, 한국뿐만 아니라 필요하면 대만이나 일본 등 글로벌 네트워크를 이용할 수 있다는 점 역시 우리 보쉬렉스로스의 중요한 경쟁력이다. 최근 이슈가 되고 있는 에너지 세이빙 및 세이프티 등과 관련된 모든 기술들이 이미 보쉬렉스로스의 제품에는 적용되어 있다는 것 또한 큰 장점이다. 예를 들면 수~수 십 축의 드라이브 간에 DC버스를 공유(Sharing)해서 사용 전력 소모량을 획기적으로 줄일 수 있다.

●● 보쉬렉스로스는 SERCOS 기반의 통신을 사용하고 있다. 모션을 포함한 인쇄전자 산업에서의 각 공급업체간 네트워크 경쟁 역시 치열한데, 인쇄전자 분야에서 SERCOS는 어떠한 경쟁력이 있나.
SERCOS는 현존하는 모든 국제표준 네트워크방식 중에서 가장 오래된 신뢰성과 기술의 안정성을 자랑하고 있다. 또한 SERCOS는 다른 네트워크방식과 달리 비영리표준기구가 모든 스펙 및 프로토콜을 오픈하고 공유하고 있으므로, 몇 개의 기업에 의존하게 되는 위험성이 아예 없다. 보쉬렉스로스의 프린팅 솔루션은 최대 31.25㎲의 빠른 사이클 타임을 제공하는 SERCOS Ⅲ 인터페이스를 기반으로 한다. 보쉬렉스로스의 SERCOS 인터페이스 기반의 프린팅 솔루션은 수 십 년 동안 인쇄산업에 적용되어 왔고, 전 세계 고성능 인쇄장비 대부분에 적용되어 신뢰성을 인정받고 있는 지 오래다. 물론 통신기술 역시 중요하지만, 인쇄전자에서 가장 핵심이 되는 기술은 통신기술이 아니다. 그렇기 때문에 보쉬렉스로스는 SERCOS뿐만 아니라 Ethernet/IP, EtherCAT, ProfiNet, Profibus, TCP/IP 등을 모두 지원하고 있다. 시스템에 필요한 가장 밑단부터 상위단까지의 기술과 솔루션을 제공할 수 있는 능력을 가지고 있는가 하는 것이 가장 중요한 포인트다. 보쉬렉스로스는 고정밀 토크 모터부터 초정밀 LM 가이드, 다양한 단축 로봇 모듈 및 고정밀 드라이브와 댄서용 공압 시스템까지, 모션 플랫폼을 비롯한 인쇄전자에 필요한 모든 솔루션을 제공한다. 또 DD(Direct Drive) 토크 모터는 기존의 서보모터와는 달리 기어박스 없이 직접 축에 연결하기 때문에 백래시가 없고, 회전 당 4,000만~1억 펄스의 초 고정밀 피드백시스템을 사용한다. 이러한 모터를 제어하는 드라이브 또한 초고정밀 제어가 가능하기 때문에 인쇄전자에 최적이다.

●● 인쇄전자 산업의 향후의 시장성을 어떻게 보나.
인쇄전자 시장은 LCD 만큼 큰 시장이다. 지금은 시장이 형성되는 단계이지만 앞으로 LCD 이상으로 대형화될 것이 분명하다. 관련 자료에 의하면 2013년이면 세계 제품시장 규모가 310억 달러, 약 37조원에 이를 것으로 전망되고 있다.

●● 인쇄전자가 산업화되기 위해서 필요한 환경적인 조건으로는 어떤 것이 있나.
현재 시점에서 보면 인쇄전자는 새로운 산업이다. 그러나 이 인쇄전자는 장비 및 모션만 잘 한다고 해서 시장이 형성될 수 있는 분야가 아니다. 엔드 디바이스 업체가 상품화할 수 있는 능력과 상품화하기 위한 장비를 만들어 낼 수 있는 능력, 이들을 위한 소재 및 재료기술이라는 세 가지 측면이 조화가 돼야만 시장이 형성될 수 있다.

●● 인쇄전자 비즈니스에 대한 시장전략을 어떻게 가져가고 있나.
인쇄공정에 필요한 제어는 와인더 테이퍼 제어, 텐션제어, 레지스터 제어 등으로 다양하다. Roll-to-Plate 공정 기반 LCD 어플리케이션은 갠트리 제어를 필요로 하며 복합기술이 요구된다. 보쉬렉스로스는 이런 복합기술을 보유하고 있는 상태이며 사용자는 이를 쉽게 이용할 수 있고, 사용자에 맞게 커스터마이징이 가능하다. 초정밀 제어를 위해 현재 인쇄전자 공정은 주로 저속에서 진행하는 단계이다. 이를 위해 액추에이터는 정밀하고 부드러운 제어가 요구되며, Roll-to-Plate 공정 기반 갠트리 제어 시 저속에서 작은 속도 리플 값을 유지해야만 한다. 그러나 이러한 기술을 가진 회사는 많지 않다. 우리는 고객이 정밀 인쇄를 위해 무엇이 필요한 가를 인쇄산업과 관련된 보쉬렉스로스의 오랜 노하우와 경험에 근거해 제시하는 방법으로 서서히 시장을 확대해 나가고 있다. 인쇄전자 산업은 현재 태동기에 있다. 보쉬렉스로스는 한국시장에서 인쇄전자 비즈니스를 7년 전부터 해왔는데, 매년 시장으로부터의 반응이 다르다. 과거에 비해 인쇄전자에 대한 요청이 눈에 띄게 늘어나고 있다. 현재 세미나와 교육, 기술적 컨설팅 등 다양한 방법으로 태동기에 있는 시장을 적극적으로 개척해 나가고 있다.

●● 인쇄전자가 적용될 수 있는 유망한 어플리케이션으로는 어떤 것을 꼽나. 또 보쉬렉스로스가 국내시장에서 초점을 맞추고 있는 어플리케이션으로는 어떤 것이 있나.
인쇄전자가 적용될 수 있는 어플리케이션은 무궁무진하며, 앞으로 인쇄전자가 적용되는 어플리케이션은 크게 확대될 것이다. 국내시장의 경우, RFID의 안테나 생산공정은 인쇄전자를 통한 양산단계에 들어서 있고, 칩을 포함한 태그 생산공정은 인쇄전자를 적용하고 있는 단계이다. 조명은 아직 인쇄전자 기술이 적용되지 않고 있는데, 앞으로 이 조명에도 인쇄전자기술이 적용될 것이다. 우리 보쉬렉스로스는 현재 한국시장에서 태양광, 플렉시블 디스플레이, 플렉서블 에너지 스토리지(전지), 조명 이 네 가지 어플리케이션에 초점을 맞춘 비즈니스를 전개해 나가고 있다.

●● 올 2011년 인쇄전자 비즈니스 성과는 어느 정도로 예상하나.
인쇄전자는 이제 수면 위로 올라온 비즈니스다. 보쉬렉스로스 코리아는 올 2011년, 지난해에 비해 매출이 크게 늘어날 것으로 보고 있다. 올해 최소한 20건의 프로젝트를 예상하고 있다.

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