SUMMARY 주조산업의 최신 기술 활용 사례 ｌ저자ｌ이병현 뿌리기술PD / KEIT 김문조 수석, 김상우 수석, 김효섭 수석 / 한국생산기술연구원 이지운 교수 / 공주대학교 주조산업의 스마트화 기술 활용 동향 ★ 세계적으로 스마트공장에 대한 관심도가 증가함에 따라 주조산업에서도 스마트화를 적용하기 위한 노력이 행해지고 있음. 독일, 미국, 일본과 중국에서는 주물공장의 단위 공정별로 실시간 모니터링 기반의 공정제어 시스템을 구축하여 생산성을 향상시키고 효율적 공정관리를 유도함 ★ 국내 주조산업에서도 스마트화에 대한 관심도가 증대하고 있으며 주물공장의 스마트화를 위해서 현장별 상황을 고려한 단계별 순차 활용이 요구됨. 주조공장에 스마트화를 도입한 시범사례에 대한 정보가 공개되어 있으므로, 이를 활용하면 스마트화 방안 검토에 참조될 것으로 판단됨 주조산업의 적층제조 기술 활용 동향 ★ 최근 제조 산업의 다양한 요구에 대응하기 위하여 주조 산업도 “유연생산체계”로의 전환을 위한 적극적인 노력이 요구되고 있음. 이를 위해 전 세계적으로 주조기술이 갖는 장점(대형제품, 대량생산, 원가절감 유리)과 첨단기술인 적층제조기술의 장점(복잡 형상 정밀제어 가능, 일체형/통합형 제조, 고객맞춤 유연생산 가능)이 결합된 새로운 방법을 시도 중임 ★ 선진국(해외)의 경우 주조산업에서 적층 조형(적층 공정으로 몰드, 주형, 중자 등 제작)을 적용한 사형주조나 신속 시제품 제작(Rapid tooling)에 의한 정밀주조 공정 및 기술을 활발히 개발하여 적용하고 있음 ★ 국내 주조산업은 스마트, 적층제조, 로봇활용 등 첨단기술 도입 사례가 매우 적고, 관련 기술도 해외에 비해 미흡하므로, 경쟁력 제고를 위해 첨단기술을 신속히 도입하고 적용하여야 할 것으로 판단됨 시사점 ★ 고열 및 분진 등으로 인해 극한 직업으로 인식되어 청년인력 확보에 어려움이 많은 주조 산업에 첨단산업과의 융합을 통해 유연생산체계를 구축하면 새로운 인력을 확보하고 고객 니즈 다변화 요구와 제조 산업 패러다임 형태 변화에 대응할 수 있을 것으로 기대 ★ 이를 위해 주물 공장의 생존과 지속적인 성장을 위해서 본 고에서 제시된 사례 연구들을 바탕으로 각 공장 별 상황에 맞춘 스마트화 방안의 설계 및 도입이 필요할 것으로 판단됨 ★ 더불어 기존 주조산업의 장점을 극대화하고 단점을 극복하기 위해 적층제조와 같은 첨단기술의 적용 및 융합이 절실히 요구되고 있음. 현재까지는 해외 선도국 및 선도업체 일부를 제외하고 첨단기술의 도입이 여전히 초기 단계에 있으므로, 국내에서 현재 상황을 인식하고 신속히 대응한다면 국내 주조산업이 겪고 있는 어려움을 극복하고, 나아가 글로벌 시장 및 기술 선점이 가능할 것으로 기대됨 70 | 한국산업기술평가관리원 PD ISSUE REPORT OCTOBER 2021 VOL 21-10 1. 주조 공정의 개요 주조기술의 정의 ★ 주조는 금속을 용해하여 액체 상태에서 재료를 일정한 형상의 틀에 용탕을 부어 넣고 응고 및 냉각을 시켜 원하는 모양으로 만드는 방법으로 금속재료를 용광로(furnace) 안에 장입하고 녹여서 섞일 수 있는 상태로 만든 후, 거푸집과 같은 주형 속에 주입해 응고시킴으로써 소정의 형태로 만드는 기술 - 이와 같은 일련의 공정으로 얻어진 제품을 주물 또는 주조품이라고 하고, 주물품의 설계, 주조 방안의 작성, 모형의 제작, 용해 및 주입, 후처리 순서로 진행됨 | 그림 1. 주조 공정 순서도 | - 주형은 모래, 금속, 세라믹 등을 재료로 사용하며, 제품의 제조 물량, 요구되는 치수정밀도, 제품의 형상 등을 고려하여 주형 재료를 선정하고, 각종 로 안에서 고철, 선철, 합금철 또는 비철금속 원료를 가열해 용해하고 적정 성분으로 조정된 액상 금속을 모래 또는 금속재의 주형에 부어 넣은 후 냉각 응고시킴 - 용융금속이 응고가 완료되면 모형과 동일한 형상의 금속 물체가 됨. 가장 일반적인 주형은 모래를 주재료로 점결제로써 벤토나이트 또는 유기바인더를 이용하며, 세라믹스, 시멘트가 섞인 모래, 기타 물질이 사용됨