모션컨트롤러 시장에선 치열한 경쟁이 펼쳐지고 있다. 최근 국내외 후발주자들의 기술축적 및 개발로 인해 업계 기술평준화 추세가 이전보다 훨씬 강하게 나타나고 있기 때문이다. 이들 후발주자들은 가격경쟁력과 고객요구에 특화된 기능 및 성능을 앞세워 점차 시장점유율을 확대하고 있다. 국내외 후발업체들의 성장으로 그동안 글로벌 기업들이 우위를 차지했던 시장점유율도 적지 않은 변화의 조짐이 나타나고 있다. 아직까지 글로벌 기업들의 기술경쟁력 및 시장점유율 우위가 계속되고 있으나 이 같은 추세가 언제까지 계속될 수 있을지 장담할 수 없는 상황이다. 그동안 기술력의 우위를 내세워 시장을 선점해온 글로벌 기업들의 대응도 점차 적극적으로 바뀌고 있다. 글로벌 기업들은 최근 2~3년간 기존 시장점유율을 지키기 위해 다양한 노력을 기울이고 있다. 비용절감을 위한 솔루션을 새로 선보이거나, 경쟁업체보다 앞서 있는 기술적 우위를 바탕으로 상대적으로 경제적인 가격대에서 새로운 기능을 구현할 수 있도록 노력하고 있다. 모션컨트롤러 산업을 둘러싼 환경도 조금씩 변화의 조짐을 보이고 있다. 네트워크 기반, PC 기반 등의 모션컨트롤러가 점차 증가하고 있으며, 하드웨어 타입을 벗어난 새로운 형식의 모션컨트롤러가 시장에 선을 보이고 있다. 모션컨트롤러 기능을 모터에 접목한 새로운 제품도 출시되는 상황이다. 이번 호를 통해 본지는 최근 모션컨트롤러 시장을 둘러싼 새로운 변화를 조명하고자 한다.

하 상 범 기자

■ 들어가는 순서

로크웰오토메이션 박 병 준 차장       

B&R산업자동화 임 의 진 부장 

씨에스캠 최 인 휴 이사        

아진엑스텍 민 중 식 팀장      

RS오토메이션 임 병 욱 상무   

LS메카피온. 김 한 균 대리    

지멘스 임 병 욱 부장  

하이젠모터 이 희 세 과장, 김 혜 완 대리     

한국미쓰비시전기오토메이션 조 우 영 전무    

산업자동화가 진행됨에 따라 자동화장비를 제어하기 위한 모션컨트롤러의 수요는 꾸준하게 증가해왔다. 생산성 증대와 업무 효율성 확대를 위해 각국의 기업들은 지금까지 자동화장비와 이를 제어하기 위한 모션컨트롤러의 도입을 꾸준히 진행했다.

그러나 2008년 미국발 금융대란에 이은 경기침체 등으로 설비투자 움직임이 예전 같지 않은 상황이다. 게다가 기업들의 자금동원력이 약화돼 모션컨트롤러 도입에 있어 이전보다 신중한 자세를 보이고 있다.

IHS가 지난 3월에 발표한 모션컨트롤시장 연구조사결과에 따르면 글로벌 모션컨트롤 시장성장세는 2011년 130억달러로 정점을 보인 후 한동안 감소세를 보이다가 지난해부터 회복되기 시작했다.

모션컨트롤 부분의 판매 변동이 일어난 것은 경기변동이 심한 반도체와 공작기계, 로봇 분야의 비중이 높았기 때문이다. 최근 IHS가 발간한 기계제품 생산에 대한 보고서에 따르면, 지난해 기계제품 생산은 반도체 및 로봇산업 부문에서 국제적 수준의 감소가 발생했으며, 공작기계 분야만 적게나마 성장한 것으로 나타났다. 세 산업이 전체 모션컨트롤 시장 총 수입의 50%를 차지하고 있었기 때문이다. 올해 모션컨트롤시장의 성장은 7~8% 정도로 예상되고 있다. 국내시장에서도 모션컨트롤 분야에서 비슷한 수준의 성장이 예상되고 있다.

지난해 국내 모션컨트롤 시장도  반도체·LCD 산업의 고전으로 인한 영향을 크게 받았다. 기업들의 설비투자가 확대되지 않았으며, 반도체·LCD 분야의 성장세가 줄어들어 모션컨트롤 업계도 어려움을 겪었다.

다수의 업체가 전년도와 비슷한 매출 결과를 보이고 있으며, 대기업의 설비투자 보류에 따른 영향도 다른 업종에 비해 많이 받고 있다.

지멘스 임병욱 부장은 “고기능을 요구하는 정밀기기 분야의 경우 설비투자가 일정 수준 진행된 상태이기 때문에 신규 수요를 기대하기 힘들지만 일반 산업 분야를 중심으로 산업자동화가 꾸준히 진행되고 있기 때문에 이들 시장을 통한 모션컨트롤 분야 성장은 7~8% 정도는 가능할 것”이라고 전망했다.

날로 좁아지는 기술격차, 굳어지는 저가 선호

국내시장에서 모션컨트롤러를 공급하는 업체는 지멘스, B&R 산업자동화, 한국미쓰비시전기오토메이션, 로크웰오토메이션, 한국내쇼날인스트루먼트, 슈나이더일렉트릭코리아 등 글로벌 기업들이 다수를 차지하고 있다. 모션컨트롤러 도입이 정밀, 하이테크 업체부터 진행된 탓에 기술력이 앞선 이들 기업의 비중이 그동안 큰 비중을 차지했다.

그러나 국내기업들의 기술축적이 세월이 지남에 따라 일정수준 이상 진행돼 알에스오토메이션, 아진엑스텍, 하이젠모터, 씨에스캠 등 국내기업들의 시장점유율도 날로 늘어나고 있고, 모션컨트롤 분야의 기술격차 역시 날로 줄어들고 있다. 과거 선두업체와 후발업체의 기술력이 하늘과 땅만큼 차이가 났다면, 현재 Midrange 및 보급형 제품 분야에선 가격경쟁력을 앞세운 후발업체들이 선두업체들의 시장점유율을 잠식할 정도로 무섭게 성장하고 있다.

국내시장 역시 국외 브랜드의 비중이 높은 편이지만 일부 국내업체들을 중심으로 모션컨트롤러 국산화 및 기술개발이 활발히 추진돼 시장공략이 진행 중에 있다. 이들 업체들은 틈새시장 혹은 전용기 시장을 타깃 포인트로 지정하고 있다.

국내업체 관계자는 “기술 수준이 전반적으로 평준화되고 있지만 국내업체들이 기술력으로 앞선 국외브랜드의 위상을 당장 넘어서긴 어렵다”면서, “현재는 가격경쟁력을 통한 보급활성화에 힘을 기울이고 있다”고 설명했다.

이들 국내업체들이 가격경쟁에 나서는 또 다른 이유는 경기불황으로 인해 수년전부터 국내 제조업계에서 고가의 고기능 모션컨트롤러보다 저가 모션컨트롤러를 더 선호하는 분위기가 나타났기 때문이다.

이에 따라 업체들은 되도록 모션컨트롤러 도입 비용을 낮추려 하고 있다. 정밀한 성능의 모션컨트롤러가 굳이 필요치 않은 중소업체들은 불필요한 기능이 없는 낮은 가격의 모션컨트롤러를 찾고 있다. 한 업계 관계자는 “모션컨트롤러가 과거 고가의 정밀, 고부가가치산업부터 투입됐지만, 현재 모션컨트롤러의 보급은 정밀한 제어가 필요없는 일반산업까지 점차 넓어지고 있어 저가제품을 찾는 추세가 당분간 이어질 것 같다”고 말했다.

아진엑스텍 민중식 팀장도 “이제 가격경쟁력이 모션컨트롤러 제품 판매에 있어 일종의 기본조건으로 굳어진지 오래”라면서, “고객들은 적절한 가격이 먼저 제시된 후에야 차별화된 기능을 나중에 고려하곤 한다”고 말했다.

물론 이 같은 저가 제품 선호가 시장 흐름의 전부인 것은 아니다. 아직도 고정밀 하이퍼포먼스 작업이 필요하거나 사후관리 등의 이유로 생산차질이 발생할 경우 피해가 발생할 수 있는 업체들은 고가의 고기능 모션컨트롤러를 선호하고 있다.

시장의 이런 흐름에 따라 그동안 하이퍼포먼스를 구현하는 고가의 모션컨트롤러를 생산해온 글로벌 기업들도 판매전략을 새롭게 구사하고 있다. 후발주자들의 진출로 인해 점차 시장점유율의 변화가 일어나고 있기 때문이다. 글로벌 기업들은 점차 고가 모션컨트롤러 공급을 유지하면서, 점차 중저가 시장에 대한 비중을 조금씩 늘려나가고 있다.

글로벌 기업들도 Midrange 시장에 관심

로크웰오토메이션은 지난해 본격적으로 Midrange 시스템 포트폴리오 확대에 나섰다. Kinetix 5500 서보드라이브와 스마트 케이블 기술이 적용된 VPL 저관성 서보모터가 그것으로 전작에 비해 더 작고 사용하기 쉬우며, 시스템 배선이 더욱 간결한 것이 특징이다. 분리 파워 레일이나 추가 액세서리를 없앴으며, 관련 하드웨어나 와이어 단말도 필요없는 제품을 선보인 것이다.

지멘스는 고가, 일반, 중저가 시장을 모두 고려해 SINAMICS 모션컨트롤러를 선보였다. 고기능에 포커스를 맞춘 SINAMICS S, 인버터 기능과 에너지 등 효율성에 중점을 둔 SINAMICS G, 가격경쟁력을 목표로 설계된 SINAMICS V가 대표적인 제품이다. 지멘스는 이와함께 마케팅 과정에서 SINAMICS 모션컨트롤러 제품군 포트폴리오를 한 눈에 볼 수 있도록 시각화해 고객의 사용환경에 따라 해당되는 기능을 가진 고가, 일반, 중저가 모델을 선택할 수 있도록 하고 있다. 이외에도 많은 업체들이 각종 신기술을 적용시켜 비용절감 효과를 극대화한 제품들을 선보이며 고객의 선택을 기다리고 있다.

지멘스 임병욱 부장은 “그동안 글로벌 기업들의 경우 앞선 기술력을 바탕으로 고가 고기능 중심의 제품개발과 판매에 주력해온 것이 사실”이라면서, “시장에서 후발주자들의 추격은 날로 힘을 받고 있으며, 전반적으로 시장 전체의 기술평준화가 일정 수준 진행돼 이들의 시장점유율 잠식을 더 이상 무시할 수 없는 상황에 이르렀다”고 말했다. 아직 글로벌 기업들의 기술 수준이 후발주자들에 비해 한참 앞서 있지만, 글로벌 기업들은 이들의 추격을 심각하게 생각하고 있으며, 그에 대한 대응방안을 고민하고 있다.

모션컨트롤러, 고정된 형식을 벗어나다

모션컨트롤러의 설치방식도 점차 다양해지고 있다. 소프트웨어 방식으로 온라인상에서 설치할 수 있는 모션컨트롤러가 나오는가 하면, 모터와 일체형으로 개발되는 모터, 드라이브 융합형식의 제품도 선을 보이고 있다.

LS메카피온은 소프트웨어 타입의 PC Based Software Motion Controller MXP를 선보였다. 기존의 하드웨어 없이 PC에 워드프로세서처럼 설치해 사용하는 소프트웨어 형식의 모션컨트롤러를 선보인 것이다.

PC Based Software Motion Controller MXP는 EtherCAT 네트워크 방식으로 최대 64축 서보제어를 구현하는 솔루션이다. MXP 시리즈 중 MXP A5와 MXP Q5는 64축 제어가 가능하며, MXP N5는 32축 제어가 가능하다.

LS메카피온 김한규 대리는 “PC가 가지는 범용성을 활용할 수 있다”면서, “하드웨어 설치로 인한 불편을 최소화하고, 시스템을 훨씬 경량화할 수 있다”고 설명했다.

LS메카피온은 모터와 엔코더, 드라이브 기능을 모두 가지고 있는 PEGASUS Intergrates Drive도 조만간 양산해 시장에 선보일 예정이다. 콤팩트한 사이즈의 제품으로 50~100W급 PEGA-A와 100~300W급 PEGA-B로 구분된다. 모터와 엔코더, 드라이브 기능을 모두 가지고 있어 배선을 간편화할 수 있다.

네트워크 모션컨트롤러 확산 추세 계속 이어져

과거 전통적인 아날로그 모션 제어 네트워크는 싱글 드라이브 조차 수십가닥의 와이어를 필요로 했으며, 전자파 노이즈도 심했다. 네트워크 모션컨트롤러는 이러한 단점을 일시에 해결할 수 있는 대안으로 점차 자리 잡고 있다.

모션컨트롤러 분야에선 PCI BUS가 최근 컴퓨터 기술 발전의 영향으로 점차 사라져가고 있으며 최근에는 PCI express BUS가 주류를 이루고 있다. 이러한 고속 BUS 설계기술, 초고속 통신기술, 강력한 CPU 성능, 대용량 메모리 등의 첨단기술은 산업자동화 시장에 영향을 미쳐 이제는 초소형의 강력한 임베디드 컴퓨터와 초고속 통신네트워크를 이용한 분산 모션컨트롤 솔루션이 보급되고 있다. 이에 따라 PCI Slot 축소, 시스템 최적화, Cabling 최소화를 통한 전장비용 절감, 네트워크를 통한 서보 모니터링, 유지보수, 관리의 편리성과 장비의 신뢰성을 확보할 수 있는 이중화 선로기술과 고장 및 노후화 예측 진단기술 등 모니터링 기술들이 빠른 속도로 산업자동화 현장에 적용되고 있다.

이더넷 네트워크를 활용한 모션컨트롤러의 증가 추세는 수년전부터 꾸준하게 이어지고 있으며. 산업용 네트워크에 이더넷이 도입되는 것을 넘어서 산업 자동화에서 실시간성을 확보할 수 있는 모션컨트롤 기능 역시 광범위하게 보급되고 있다. 실시간 모션 네트워크에서의 기술발전도 날로 빠르게 진행되고 있다.

Ethernet POWERLINK, EtherCAT, EtherNet/IP 같은 범용의 개방형 산업용 이더넷이 모션컨트롤 시장에서 꾸준하게 성장하고 있는데 이는 고기능 디지털 서보드라이브에 의한 제어가 일반화되는데 따른 것이다.

이중에서 널리 적용되고 있는 이더넷 솔루션은 EtherNet/IP와 EtherNetCAT이다.

아진엑스텍은 수년전부터 네트워크 기반 분산형 모션컨트롤러에 관심을 두고 Ethernet/IP 시리즈를 선보였으며, 로크웰오토메이션도 꾸준히 EtherNet/IP 관련 솔루션을 선보이고 있다.

로크웰 박병준 차장은 “최근 주목받는 EtherNet/IP 솔루션은 CIP Motion의 EtherNet/IP”라면서, “CIP Motion의 EtherNet/IP는 변형되지 않은 표준형 이더넷을 사용하면서, 폐쇄형 루프 드라이브 운영에 필요한 고성능 확정 제어를 실행할 수 있다”고 설명했다. 그는 “이 기술은 200ns 이상의 시간 동기화도 손쉽게 실행할 수 있으며, 가장 힘든 모션 제어 애플리케이션의 요구사항까지도 충족시킬 수 있고, 최종장치의 시간이 철저하게 동기화되기 때문에 메시지 수신시각에 발생하는 소량의 지터는 문제가 되지 않는다”고 소개했다. CIP Motion의 EtherNet/IP는 전체 100개의 축을 1ms 네트워크 업데이트로 조정할 수 있다.

박 차장은 “1ms는 빠른 속도가 아니라고 주장하는 경쟁업체들도 있지만, 실제 애플리케이션에 적용할 경우, 모션 솔루션의 구동으로 발생하는 기계적인 제약/관성을 고려한다면 이러한 주장은 무의미하며, 실제 대다수의 모션 애플리케이션에 활용이 가능하다”고 말했다.

그는 “오직 EtherNet/IP를 통한 CIP Motion 기술만이 확정적, 실시간, 패쇄형 루프 모션 제어에 필요한 요구사항을 표준형 이더넷과 결합시킬 수 있으며, IEEE 802.3 및 TCP/IP와 같은 이더넷 표준을 완벽하게 준수할 수 있고, 나아가 EtherNet/IP 기반의 제어 솔루션을 단일 장비나 셀 수준에서 실행할 수 있도록 중요한 역할을 하게 될 것”이라고 말했다.

EtherCAT 솔루션 약진 이어지는 추세

최근 EtherCAT을 활용한 모션컨트롤러 제품도 국내에서 크게 증가했다. 먼 거리에서 가장 빠른 속도를 보여주는 이더넷 솔루션이란 점과 모션컨트롤은 물론 로보틱스, 도색, 포장, 플라스틱, 금형, CNC, 조립기계 등 정밀한 측정을 요구하는 어떠한 애플리케이션에서도 매우 효율적인 생산환경을 만들어 준다는 점, 다양한 토폴리지를 유연하게 구축할 수 있다는 점, 선형, 트리형, 스타형, 그리고 혼합형 등에 대해 거리에 제한을 거의 두지 않고 구축할 수 있다는 점, 낮은 비용으로 시스템을 구축할 수 있다는 점 등을 EtherCAT의 장점으로 들 수 있겠다.

광범위하게 분산된 애플리케이션에 유리하며, 쉽빌딩 로봇, 선박 자동화시스템에서도 EtherCAT을 적용할 수 있다. 기능적으로 세이프티 선택사항이 있기 때문에 제어 네트워크와 세이프티 네트워크를 따로 나눌 필요가 없다는 것도 EtherCAT이 가진 장점이라고 할 수 있다.

RS오토메이션의 CSD7 시리즈는 EtherCAT 모델과 Pulse/Analog 모델을 가지고 있으며, NMC 시리즈는 EtherCAT 만을 활용하는 통신 기반 고성능 모션컨트롤러다.

NMC 시리즈는 PCle Slot 타입으로 염가형 PC에 사용할 수 있으며, 실시간 OS가 필요없다. 배선거리도 획기적으로 줄어들어 배선비용도 크게 절약할 수 있다. 표준 EtherCAT CoE 규격과 모든 종류의 EtherCAT 제품 연결을 지원하기 때문에 원하는 방식의 EtherCAT 제품으로 장비를 구성할 수 있다. PLCopen 모션 규격 역시 구현하고 있으며, PLC 사용자도 익숙하게 사용할 수 있도록 API로 설계됐다.

LS메카피온은 DeviceNet, EtherCAT 지원 제품군을 가지고 있지만 주력 네트워크 방식은 EtherCAT을 사용하고 있다. EtherCAT을 지원하는 PC Based Software Motion Controller MXP, MXN과 EtherCAT 기반 서보드라이브 L7N 제품을 출시하고 있다. PC Based Software Motion Controller MXP는 최신의 EtherCAT 기술을 적용해 배선을 단순화할 수 있으며, 하드웨어 의존성이 최소화돼 신뢰성 및 유지보수가 더욱 편리해졌다.

하이젠모터의 네트워크 서보 EDA-7000 시리즈와 모션컨트롤러 일체형의 MDA-7000 시리즈도 표준 EtherCAT 통신기반 제품이다. 하이젠모터 이희세 과장은 “EDA-7000 서보드라이브는 표준 EtherCAT 통신기반 제품으로, 소프트웨어에 의한 동기운전이 최대 255축까지 지원되며, 표준 EtherCAT 기반의 제품들과 상호호환되는 것이 특징”이라면서, “초고속 통신 네트워크를 통해 동기제어를 할 수 있으며, 소프트웨어를 통한 안정적인 모션컨트롤을 지원한다”고 말했다.

이 과장은 “EtherCAT의 확산이 힘을 받는 이유는 국내에 다수 도입된 일본 서보드라이브 업체들이 EtherCAT에 높은 관심을 보이고 있으며, 메이저 반도체 및 FPD 업체들이 EtherCAT을 표준 프로토콜로 선정한 것 등이 EtherCAT 도입에 탄력을 준 것 같다”고 분석했다. 아진엑스텍도 EtherCAT 관련 솔루션의 개발을 본격적으로 추진할 것이라고 밝히고 있다.

이처럼 국내에서도 EtherCAT에 대한 관심이 고조되면서 고객들의 요청에 따라 EtherCAT 솔루션을 개발하는 제조업체가 급속히 증가하고 있으며, 또 국내 산업용 이더넷 시장의 EtherCAT 점유율도 확산일로에 접어들고 있다.

FA Journal 하 상 범 기자 (fa@infothe.com)

<저작권자 : FA저널 (http://www.fajournal.com/) 무단전재-재배포금지>

[월간 FA저널 ()]

[저작권자 © FA저널 SMART FACTORY, 무단 전재 및 재배포 금지]