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"'무인화 가공공정 최적화와 자율대응 기술'은 여러 공구와 소재를 이용해 복잡한 조건에 따라 다양한 제품을 만드는 기계가공 작업에서 최대한 기계가 스스로 판단해 작업하도록 하는 기술입니다. 이를 활용하면 차세대 스마트 생산시스템 구축이 가능할 것입니다."
미래창조과학부와 한국연구재단ㆍ서울경제신문이 주관하는 이달의 과학기술자상 10월 수상자로 선정된 김동훈(46ㆍ사진) 한국기계연구원 첨단생산장비연구본부 책임연구원(박사)은 다소 난해한 전문용어를 쉽게 설명해달라는 질문에 이같이 답했다. 더 간단히 말하자면 사람의 개입을 최대한 줄이고 기계가 알아서 하도록 하는 기술인 셈이다.
김 박사가 개발한 모델은 빌트인 온머신이라는 구조적 특성 때문에 특히 주목 받는다. 빌트인 온머신은 모니터링 시스템 등을 기계제어기 내 펌웨어 형태로 내장해 동작 중인 기계에 조건 변화 혹은 돌발적인 장애가 발생했을 때 주변기기의 도움 없이 스스로 대응할 수 있도록 한 구조다. 예를 들어 장시간 가공으로 인한 열변형 정도를 미리 예측하고 실시간으로 가공좌표의 위치차이를 보정한다.
이 기술을 활용하면 작업의 지속성을 확보할 수 있다. 기존에는 공정 중에 장애가 발생하면 작업을 중단해야 했다. 김 박사는 "가공작업 중에는 소재의 정렬이나 가공 조건의 조정 등 사람의 작업이 필요한 과정이 있다"며 "이를 기계가 알아서 판단해 작동하도록 하면 정확한 공정이 가능해져 작업의 효율이 높아지게 된다"고 설명했다. 실제로 이 기술을 기계에 적용했더니 기계의 성능이 극대화됐다. 실시간 가공정밀도는 50%가량 향상됐으며 생산성 효율도 약 30% 증가했다.
그는 이 기술이 앞으로 차세대 스마트 생산시스템의 기반이 될 것으로 내다봤다. 김 박사는 "이 기술 연구는 앞으로 차세대 스마트 생산시스템 개발 연구로 이어질 것"이라며 "차세대 스마트 생산스템은 공장 등 제조현장에서 빈번히 발생하는 가공소재의 교체나 공정조건의 변화에 능동적으로 대응할 수 있도록 하는 데 활용될 수 있을 것"이라고 강조했다. 디스플레이ㆍ자동차ㆍ조선ㆍ항공 등 여러 분야에서 생산의 정밀도와 효율성을 높이는 데 직접적인 영향을 끼치게 될 것이라는 게 그의 설명이다.
전통산업인 기계가공 분야에 정보기술(IT)을 융합한 첨단 제조기술은 IT 강국인 우리나라에서 지속적으로 관심을 받아왔다. 미국 역시 양질의 일자리 창출과 혁신역량 제고를 위해 첨단제조업 강화계획(AMIㆍAdvanced Manufacturing Initiative)을 시행하고 있다. 한국공작기계산업협회에 따르면 이 기술과 관련된 국내 시장과 해외 시장은 각각 연평균 9.5%, 11.5% 성장할 것으로 예상된다. 연구성과의 파급효과가 클 것으로 기대되는 것도 이 같은 맥락에서다.
김 박사가 이 기술 개발에 매달린 이유는 간단하다. 기계산업이 여타 산업의 기반이 되지만 첨단화가 많이 이뤄지지 않아 정보기술(IT)과의 융합을 통한 지능화가 시급하고 중요하다고 판단했기 때문이다. 김 박사는 앞으로 연구계획에 대해 "좀 더 지능화되고 자율화된 차세대 스마트 생산시스템에 대해 연구하고 싶다"며 "앞으로는 지식진화형 생산시스템이나 지식기반 공장의 실현이 가능할 것"이라고 말했다.
기술 개발을 가능하게 했던 본인의 장점과 10월 과학기술자상 수상자로 선정된 비결이 무엇인지를 묻는 질문에 그는 "굳이 얘기하자면 집중력이 좋은 것을 꼽을 수 있을 것 같다"며 "같은 시간이라도 최대한 집중해 원하는 결과를 얻기 위해 노력한다"고 답하며 웃음지었다.
그는 과학기술에 대한 확고한 신념도 내비쳤다. 김 박사는 "과학기술자로서 나의 신념은 '그래도 과학기술'이라는 것"이라며 "모든 분야마다 저마다의 필요성이 있겠지만 자원이 적은 나라로 글로벌 강국이 되기 위해서는 미래창조적인 과학기술력이 반드시 뒷받침돼야 한다고 생각한다"고 힘줘 말했다.
이번 연구는 미래부 일반연구자지원사업(모험연구)과 산업통상자원부 산업원천연구사업의 지원을 받아 수행됐다.
김 박사는 미국 전기전자공학회에서 발간하는 생산제조분야 권위지인 'IEEE/ASME Transactions On Mechatronics(2013)', 국제자동차공학학회지(2013), 한국정밀공학회 국제학술지(2010) 등 다수의 SCI급 학술지에 논문을 발표했다. 또 한국생산제조시스템학회 우수논문상(2013), 대한기계학회 백봉기술상(2012), 한국기계연구원 학술대상(2011) 등의 수상자로 선정됐다. 발간논문 총 피인용 횟수는 5,279회에 달한다.
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