세라믹 관련 국산 설비기기의 기술수준과 전망 세라믹 관련 국산 분말성형프레스의 기술수준과 전망 鄭道林 / (주)대화프레스 대표이사 1. 분말성형프레스의 올바른 이해 일반적으로 분말성형프레스(Powder Compacting Press)라고 하면 그 분야에 종사하거나 학계 또는 그분야에 관심이 있는 사람들만이 알아들을수 있는 보편화되지 않은 기계라고 생각된다. 물론 초기에 비해 이 분야에 관심을 갖는사람들이 많이 늘었다고하지만 아직도 프레스(Press)라는 단어가 들어가 있어 누른다는 개념은 갖고 있지만 이것이 어떤기계인지 또 이 기계로 무슨 제품을 생산하는지 이해하지 못하는 사람들이 다수이기 때문에 올바른 이해를 위해 간략히 분말성형프레스에 대한 설명을 하고자 한다. 분말성형프레스란 말 그대로 제작하고자하는 제품의 음각금형을 프레스에 장착하여 그 금형 내에 분말(Powder)을 충진(Filling)시켜 가압성형하는 기계를 말한다. 실험실용이 아닌 양산용 분말성형프레스는 금형장착시 원하는 제품의 특성에 맞게 조건들을 맞춰놓으면 완전자동으로 모든 생산이 행해진다. 이 기계를 이용하여 생산되는 제품들은 Fine Ceramics구조부품이나 기능성 부품을 비롯해서 자동차의 소결부품 및 기타기계부품, 가전기의 Oilless Bearing, 초경합금, Ferrite Magnet(Soft & Hard), Carbon Brush, Teflon, 완구부품, 화약 등 국내에서도 여러방면에서 사용되고 있다. 본 프레스를 이용하면 생산라인의 완전자동화가 가능하고 어느생산시설보다 대량생산을 할 수 있으며 가공이나 기타방법으로 생산하는 것보다 원재료낭비가 줄어들고 균일하고 정밀도 높은 제품을 연속적으로 만들수 있다는 많은 장점들이 있다. 그러나 원료의 분말화, 기계가 상,하 작동밖에 되지 않으므로 생산할 수 있는 제품형상의 제약, 또 어느제품이나 각각의 금형이 필요하며 대부분이 소결(Sintering)공정이 있고 또 이에 관련된 초기설비투자의 많은 자금소요 등은 분말성형의 단점이라 하겠다. 본 프레스는 가압방법에 따라 기계식과 유압식이 있으며 기계식은 가격이 유압식보다 비싼 반면 속도가 빠르고 고장률이 적고 정밀도가 높다. 반대로 가격이 기계식보다 저렴한 유압식은 성형성이 나쁘거나 형상이 복잡하고 대형인 제품의 생산에 유리하지만 속도가 느리고 수명이 상대적으로 짧다 할수 있겠다. 또한 분말이 금형에 흘러들어가는 속도를 가늠할 수 있는 분말의 유동도(Flow Rate)나 윤활제(Binder), 제품의 형상이나 금형상태 등에 따라서 생산수량은 많은 차이가 난다. 이러한 제반여건들을 갖추었을 때 분말성형방법에의한 생산은 극대화 되고 경제적일 수가 있다. 아직도 분말성형방법을 이용하여 쉽고 많은 수량을 싸게 제조할 수 있는 부품이 전체산업분야에 의외로 많음에도 불구하고 지식이나 경험 등의 결여로 늦어지는 경우가 많다. 2. 국산 분말성형프레스의 기술수준 우리나라에 처음 분말성형방법이 도입된 것은 1960년대 중반 분말야금산업에서부터이다. 초기에는 선풍기용 소결 Oilless Bearing을 주로 생산하였으나 1980년대 후반부터 연간 자동차생산대수가 100만대를 넘으면서 자동차용 소결부품 및 관련공구의 수요가 급격히 증가하였고 또 그 당시 국내 수출산업을 주도하였던 전기, 전자산업에 들어가는 분말성형제품들도 수입에 의존하기에는 어려움이 많아 이들 부품들의 국산화가 절실히 요구되었다. 이로인해 좁은 시장으로서는 초기투자가 많이 투입되므로 원가를 맞출 수 없던 분말성형제품산업에 활력을 불어넣게 되었고 이러한 여건 등으로 국내 분말성형제품산업은 분말야금업체를 중심으로 급속히 발전하게 되었으며 현재도 타분야보다 많은 성장을 하고 있다. 초기 분말성형업체들은 분말성형프레스를 주로 일본, 독일, 미국 등 선진국으로부터 전량 수입하였으며 국산화가 안된 기계들은 수입가가 더 높은 경향이 있듯이 이들 기계들도 수입당시 우리나라 경제수준에 비해 너무 고가이어서 증설을 하거나 초기설립 회사들에게는 많은 부담이 아닐 수 없었다. 1980년대 중반 수입가가 너무 비싸 한 분말야금업체에서 자체수요를 위해 국내 최초로 만들기 시작한 국산 분말성형프레스는 1980년대 후반 분말성형프레스 전문 Maker를 탄생시켰다. 그러므로 국내 국산분말성형프레스의 역사는 20년이 채 안되는 짧은기간이라 하겠다. 분말성형프레스를 생산하기 위한 모든 가공의 자체처리는 엄청난 설비와 인원이 필요하다. 그러므로 분말성형프레스 이외의 다른 제품을 병행해서 생산하지 않는다면 기본적인 가공설비 이외의 투자는 실질적으로 불가능하다. 실제로 과거 국내 분말성형프레스 수입의 약 70% 이상을 차지하고 있었던 일본 프레스 메이커들도 자체설비는 기본적인 것만 보유하고 있고 대부분 외주처리에 의존한다. 좋은 기계를 만들기 위해서는 기계 Maker의 품질관리가 가장 중요하겠지만 기계조립을 위한 부품의 100%를 자급자족할 수 있는 여건이 아니라면 주위환경도 중요하다. 현재 국내 기계공업은 많은 수출을 할 정도로 발전하였고 아직 열처리나 소재 등의 기초공업이 완벽하다고는 할 수 없으나 기계조립을 위한 외주처리나 관련 기성부품 구입등에는 별 문제가 없을 정도로 성숙하였다고 하겠다. 이는 곧 외주가공에 의지할 수밖에 없는 기계조립업체들에게는 양질의 제품을 만들 수 있는 중요한 여건이 된다. 초기 국산 분말성형프레스는 개발도상국가가 다 그러하듯이 외국으로부터 설계도면을 사오거나 외국프레스를 복사하는 수준에서 20톤 미만의 소형프레스부터 시작되었다. 그러나 10여년이 지난 현재는 가압기준 기계식은 2톤에서 200톤까지 유압식은 최대 500톤까지 생산 판매되었고 국내 분말성형업체에서 이상없이 잘 사용되고 있으므로 많은 발전을 이루었다고 하겠다. 현재 국내에 도입된 외국산 분말성형프레스는 유압식 800톤, 기계식 750톤이 최대이며 주로 자동차부품제작에 사용되고있다. 설계나 개발은 일부업체의 경우 충분한 능력을 갖추었으나 200톤이상의 초대형프레스는 개발비가 많이 투입되어야하고 중,소형과 달리 아직 시장의 신뢰성을 구축하지 못했으며 시장성도 그리 높지 않아 개발을 미루고 있는 실정이다. 또한 분말성형업체중에서 가장 제품형상이 복잡하고 정밀도가 요구되며 가압력도 높아야 되는 자동차부품들을 생산하는 까다로운 소결부품업체에서도 국산에 대한 신뢰도 문제 때문에 중소형프레스만을 사용하다가 최근에는 100톤이상의 대형프레스도 국산을 구입하기 시작하였으므로 국산분말성형프레스의 기술도 선진국수준에 도달하였다고 생각되며 서서히 그 신뢰도를 굳혀가고 있는 중이다. 또한 분말성형프레스 업체는 수년전부터 많은량을 일본 유명기업에 수출하고 있고 현재 미국 및 중국, 태국, 대만, 말레시아 등 동남아 각국과 인도 등에 최대 200톤까지 수출이 이어지고 있어 그 품질은 100% 선진국수준에 도달하였다고는 할 수 없겠지만 특수제품의 성형을 제외한 일반적인 생산제품은 가격면에서나 품질 및 내구성등에서 결코 뒤지지 않는다고 생각된다. 3. 전망 우리나라 분말성형프레스 시장은 자동차와 전기, 전자산업의 발달로 분말성형업체들이 많이 생겨나고 생산량도 늘었지만 그와 비례해서 수요가 폭발적으로 늘어난 것은 아니다. 정확한 통계는 나와있지 않지만 현재 국내 분말성형프레스시장은 약 80억원에서 100억원가량으로 추정되며 이 수치는 우리나라에서 처음 분말성형프레스를 생산한이래 겨우 4~5배 증가에 그쳐 타산업에 비해 그 증가폭은 그리 높지 않다고 하겠다. 또 설계 및 조립기술과 부품가공능력향상 등으로 인한 기계사용 내구년한의 계속적인 증가는 대체수요를 줄게 하여 국내의 증가율은 앞으로도 계속 축소될 것으로 생각된다. 또한 중국의 저가공세에 밀려 국제경쟁력을 잃어가고 있는 분말성형업체들의 공장해외이전은 국산기계시장을 더욱 위축시키고 있다. 또한 IMF이후 분말성형업체들의 판매가 호전되었는데도 설비증설을 극도로 자제하고 신설업체수가 늘어나지 않고 있어 어느 시점에 갑작스런 수요의 급상승이 예상될 수도 있겠으나 공장해외이전 등으로 상쇄돼 그 폭은 극히 미미할 것으로 전망된다. 또 생산과 기술적인 측면에서 볼 때 시장의 규모가 중소기업의 틀을 벗어날 수 없는 분말성형프레스제작업체들은 타 중소제조업체와 마찬가지로 기능인력의 부족으로 인한 생산과 개발에 극심한 장애를 받고 있는 실정이며 그 어려움은 앞으로도 지속될 것으로 예상된다. 분말성형프레스 시장은 자동차나 전기,전자 및 신소재가 기술적으로 어느정도 궤도에 올라야하고 그 생산량도 일정수준 이상이 되어야 형성되므로 아직 분말성형프레스를 제작하고 있는 국가는 선진국이외에는 몇 곳 안된다. 물론 경제단위의 시장이 형성되지 않은면도 있지만 기술적인 문제점도 크게 작용하고 있다. 몇 년전부터 중국에서도 독일기계를 복사하여 제작하기 시작하였다. 그러나 몇해가 지난 아직까지도 조잡하고 정밀도가 떨어지며 잦은 고장률로 인해 중국인들 자체도 사용하기를 기피하고 있다. 그러나 그들의 기술수준이 항상 그 자리를 맴돌고 있지는 않을 것이니까 언젠가는 저가의 좋은 기계로 세계시장을 공략할 것이다. 어쩌면 그들의 분말성형프레스산업분야 발전은 앞으로 다른 산업과 마찬가지로 우리에게 큰 위협이 될지도 모른다. 그러므로 이러한 내,외적인 도전에 대처하기 위해서는 항상 한 발 앞선 기술과 계속적인 제품개발에 끝없는 노력을 기울여 기술의 우위를 유지하는 것이 중요하다고 생각된다. 물론 저가에 의한 시장공략도 하나의 방법이 될 수는 있겠지만 저가가 공략의 포인트는 아니다. 선진국과 달리 모든 제품을 독자개발하여야 하는 우리실정에서 개발비의 비축이나 유능한 기술인력의 확보를 위해 받을 가격을 받으면서 부끄럽지 않은 제품으로 철저한 A/S와 함께 시장을 공략하며 신뢰성을 쌓는다면 그 전망은 무지개빛이 될 것이라고 생각된다. 더욱 중요한 것은 국내 분말성형업체들이 선진국에 비해 손색이 없을 정도로 발전한 국산프레스를 계속적으로 사랑하여 준다면 국,내외적인 도전을 받고있는 분말성형프레스 업체들에겐 큰 힘이 될 것이다. 분말성형프레스를 이용해 생산되는 제품들은 파인 세라믹스(Fine ceramics)구조부품이나 기능성 제품을 비롯, 자동차의 소결부품 및 기타 기계부품, 화학 등 그 범위는 다양한다