[테마특강] 멀티시대의 소형 정밀 모터 기술동향

소형 정밀모터는 민생용.산업용.가정용 전자기기 산업의 발전과 궤를 같이해왔다.

80년대 이후 영상·음향기기.가전기기.자동차 등 기계산업의 수요증가와전자화에 따른 산업의 고정밀·다기능·자동화로 소형 정밀모터의 중요성은커지고 수요 또한 급증해왔다.

90년대에는 가전기기 (비디오, 캠코더, C에, V에, MD 등), 컴퓨터, 주변기기 (FDD, HDD, CD롬, 프린터 등), OA기기(복사기, FAX, 플로터, 기록계)의수요 증가, 공장자동화(FA)기기.로봇.공작기기의 개발, 자동차의 고급화로인한 제어장치의 증가로 소형 정밀모터는 각종 전자기기와 정밀기구의 구동.

제어용 핵심 부품으로 위치를 확고히 굳히고 있다.

소형 정밀모터는 약 50여개의 정밀 가공부품으로 구성되어 있다. 따라서가공기술 유기재료 기술, 반도체 기술, 다이케스팅 기술, 제어기술, 정밀 금형기술, 표면처리 기술,자성재료기술 등 전자.재료.정밀기계.화학공업의 발달이 수반돼야 발전할 수 있다. 그만큼 소형 정밀 모터는 산업 기초기반 기술 분야에 주는 영향이 매우 크다.

소형 정밀모터의 기술발전은 응용기기의 발전과 같이해왔다. 전기·전자제품의 구동 핵심부품으로 70·80년대는 선풍기.세탁기.냉장고용 AC 모터, 카세트용의 DC 모터를 중심으로 성장해 왔다.

80년대 중반에는 VCR을 중심으로 영상기기·FDD·HDD 등 컴퓨터 데이터 기록장치용 브러시레스 DC 모터, 스테핑 모터의 기술발전이 급격하게 이루어져복합화된 멀티미디어 산업을 뒷받침해왔다.

프린터,복사기로 대표되는 인쇄미디어는 컬러화·고속화·고선명화·디지털화로 개발되고 있고, CDP·MD·헤드폰 스테레오 등 음악미디어는 초소형·경량·박형·디지털화, VCR.LDP.CD롬, CD-I, VDP, DVD 등 영상과 컴퓨터가복합된 영상미디어 및 정보미디어는 대용량화.고속화되고 있다.

이러한 각종 기기의 기술 발전은 소형 정밀 모터에 있어 대용량.디지털화대응을 위한 고속 모터의 개발을 요구하고 있다. 이와함께 소형·경량·박형화를 위한 모터 구조의 고에너지 밀도화 개발 요구도 증대되고 있다.

소형 정밀 모터는 이같은 응용기기의 기술적 요구에 대응하기 위해 최근네오디움 자석, 희토류 자석 등과 같은 고성능 마그네트 사용이 확대되고 있다. 특히 고속화를 위한 동압유체 및 공기 베아링의 개발, 저전력화를 위한제어.구동회로의 개발이 활발하게 이루어지는 등 소형 정밀 모터는 멀티미디어 시대의 구동 핵심부품으로 자리잡기 위해 기능이 향상되고 있다. 90년대이후 통신기기,계측기,의료기기 등 초정밀 기술이 요구되는 첨단 분야로 기술이 확대되고 있다.

일본,미국 등 모터 선진국에서는 전자제어 기술, 반도체 신소재 기술 등을이용한 다양한 고기능 소형 정밀모터 개발에 많은 투자를 하고 있다. 인체혈관을 통해 수술이 가능한 로봇과 극미소량을 측정하는 마이크로머신의 구동장치용 극소형 정밀모터의 개발, 압전 세라믹 소재를 사용한 초음파 모터의개발 실용화, 열전 반도체를 이용한 새로운 전원장치 모터의 실용화, 형상기억합금 소재를 사용한 동력장치 개발 등 신소재와 새로운 구동원리를 이용한 모터의 개발 등이 그것이다.

소형 모터가 이처럼 빠른 속도로 성장하고 있는 것은 우선 고출력.고정밀.

저소비 전력의 소형 동력원에 대한 기술적 요구가 증대되고 있기 때문이다.

이와함께 모터의 고성능화를 실현시킬 수 있는 최적 설계기술의 개발, 고출력 영구자석의 자성재료, 절연재료, 전자제어 기술, 고성능 센서 개발·응용기술 등 기술개발이 뒷받침 되고 있는 것도 한 이유다.

최근 컴퓨터·통신 산업의 발달은 휴대형 PC, 휴대전화기, FAX, 초소형 컬러 프린터, PCMCIA 드라이버 등의 소형.경량.저전력화가 지속적으로 이루어질 것으로 전망돼 이들 기기의 구동원으로 소형모터의 개발요구는 날로 증대될 것으로 예상된다.

특히 전자·정보·통신기술이 산업을 주도하는 90년대 후반에는 신호의 디지털화에 따라 소형 모터의 기술이 고속회전을 필연적으로 수용하게 될 것으로 예상된다. 멀티미디어기기에서 대용량의 디지털 신호를 저장하는 HDD, CD롬, MODD 등은 고속화.대용량화가 급속히 진전되고 있고 이를 실현시키는 핵심 구동원으로 고출력.소형.고속의 브러시리스 DC모터의 개발이 요구된다.

영상.음성.데이터 정보를 기록·재생하는 멀티미디어용 기록 메카니즘은 VCR.테이프 리코더 등의 자기기록 테이프 메카니즘과 MD.CDP.FDD.HDD.CD롬.MODD 등 디스크 메카니즘으로 구분된다. 하지만 소프트웨어의 대용량화, 정보검색시간의 최소화, 정보량의 대형화, 저가격화, 소형.저전력.휴대화 등으로테이프 기록 메카니즘에서 디스크기록 메카니즘으로 전환, 디스크 메카니즘의 고속화.소형화는 필연적으로 수반될 것으로 예상된다.

따라서 이들 디스크 메카니즘을 구동시켜 주는 구동원으로 고출력.고속.저소비 전력의 모터가 요구된다. 이를위해 저전력화 최적 설계기술, 고성능 영구자석, 동압유체 베아링, 자기 베아링, 공기 베아링 등의 핵심부품 기술,마이크로 프로세서를 이용한 디지털 제어기술의 발전은 지금보다도 더욱 빠르게 이루어 질 것으로 예상된다. 디스크 메카니즘의 자기기록 기술 발전추이를 보면 구동모터의 발전과 연관관계를 쉽게 알 수 있다.

국내 소형 정밀모터 산업은 일본 모터업계가 생산거점을 해외 이전하면서상실한 가격경쟁력을 바탕으로 중국 및 동남아시장을 공략, 해외시장을 넓히고 있다. 하지만 DVD, MD, LBP 등 신제품 개발에 필요한 원천 기술력 부족으로 고부가가치 제품 개발에는 어려움을 겪고 있는 실정이다.

또 선진국에서 주도하는 차세대 제품 및 규격을 결정하는 리딩그룹에 국내기업의 참여 부진으로 모터의 개발 기회를 잃고 있다. 핵심부품 및 요소기술등 정밀모터 산업 인프라의 부재, 응용기기의 짧은 라이프 사이클에 대응할수 있는 개발 기술력의 부재 등으로 어려움을 겪고 있는 것이 현실이다.

이처럼 국내 소형 정밀 모터 산업은 규모의 영세성에 의한 투자능력 및 개발력 부족으로 저부가가치 제품 위주로 생산되고 있다. 그러나 최근 플라스틱 자석, 네오디움 자석, MR 센서, 베아링, 구동용 IC 등 수입에 의존하던핵심 부품의 국산화가 활발히 이루어지고 있고 코어용 규소강판, 전기아연도강판, 알루미늄, 마그네트와이어 등 기초 소재의 품질향상으로 인해 일본.미국 등지로 역수출하는 등의 가격, 기술 경쟁력을 점차 회복하고 있다.

기술적 측면에서는 고속화, 저진동화를 위한 핵심 부품인 자성유체 베아링을 사용한 HDD용 스핀들 모터, 동압 베아링을 사용한 레이저 프린터용 브러시레스 DC 모터가 각각 개발되는 등 성과를 이루어 가고 있다. 그러나 우수한 설계 인력의 부족이 국내 소형 모터산업 발전에 큰 장애요인으로 대두되고 있다.

따라서 멀티미디어시대의 핵심산업으로 국내 소형모터 산업이 성장 발전하기 위해서는 개발력을 중심으로한 하이테크 모델 개발, 핵심 부품의 자립화,소량 다품종에 대비할 수 있는 개발체제의 구축, 소형 정밀 모터 관련 부품의 사업화, SET의 신개발 정보 입수 및 활용 등의 기술 개발이 이루어져야할것으로 보인다.

이를 위해서는 정부의 다각적인 지원과 수출시장의 다변화, 대학.기업관련연구소.학계를 중심으로 연구인력의 지속적 양성 등 유기적 대응이 강구되어야 할 것이다.

任 泰 彬

79년 한양대 전기공학과 卒

81년 한양대 대학원 공학석사

91년 한양대 대학원 공학박사

85~87년 금성정밀 중앙연구소 연구원

87~92년 한국써보(주)기술연구소 연구실장

92~93년 승우양행 기술연구소 연구소장

93~95년 삼성전기 정밀기전사업부 연구실장

현재 전자부품종합기술연구소 부품연구 4 팀장