아이엘사이언스가 세계 최초로 개발한 LED조명용 실리콘렌즈를 자동 생산하기 위해 스마트팩토리 로봇 생산라인 구축이 한창인 제조동을 찾았다.
천안공장 내 제조동에는 총 3663㎡ 규모의 클린룸 시설이 완비돼 있다.
이곳은 먼지개수를 5000클래스(입방미터 당 먼지 개수)로 유지하기 위해 출입자 관리에 바짝 신경을 쓰는 모습이었다.
넓은 제조동 내부공간 가운데 아이엘사이언스의 신사업군 제품들이 제조될 왼쪽 공간은 아직 비었다. 그 반대편 공간에는 한눈에 봐도 복잡해 보이는 기계장치들이 설치돼 있었다. 기계와 로봇 가동을 위한 엔지니어들의 움직임이 분주하다.
그곳에는 LED조명용 실리콘렌즈를 자동 생산하는 제조장비 ‘챔버’가 설치돼 있다.
특히 천안공장에 설치된 챔버는 기존 아이엘사이언스 성남 본사에 설치된 챔버보다 성능이 월등히 개선된 수퍼 업그레이드 버전으로, 특히 열경화가 끝난 실리콘렌즈의 탈착과 운반을 사람 대신 로봇이 수행하는 스마트팩토리라고 지정석 부대표는 설명했다.
챔버는 국내 최초의 저중점도 액상 소재의 디스펜싱 성형 장비로, 별도의 금형 없이 액상 소재의 디스펜싱, 성형, 이형까지 전체 공정을 완전 자동화해 별도의 생산인력이 필요 없는 게 장점이다.
스마트팩토리로 꾸며진 아이엘사이언스의 LED조명용 실리콘렌즈 제조공장이 언론에 공개된 것은 이번이 처음이다.
김덕중 본부장은 “새롭게 공장을 이전하고 렌즈 제조설비를 다시 세팅하면서 스마트팩토리로 구성하고 있다”면서 “특히 기존에 사람이 하던 일을 로봇이 대신하도록 설비를 구축 중인데, 1월부터는 생산이 가능하다”고 말했다.
◆사람 대신 로봇이 작업, 생산성 배가
실리콘렌즈는 아이엘사이언스 송성근 대표가 자부심을 갖고 있는 소재다.
아이엘사이언스는 LED조명 패키지에 붙여 배광에 직접 영향을 미치는 광학렌즈 소재로 실리콘을 활용해 대박을 쳤다. 별도의 금형 제작 없이 2주 이내에 주문부터 설계와 제조, 평가, 납품까지 모든 프로세스를 완료할 수 있다는 장점과 저렴한 투자비용, 월등한 성능 덕분에 이제 실리콘렌즈는 LED조명뿐만 아니라 자동차, IT, 철도, 의료 등 다양한 분야에서 활용되고 있다.
짧은 업력의 아이엘사이언스가 상장을 추진한 것도, 증시상장을 하자마자 바로 공장부터 확장해 생산캐파를 대폭 확대한 것도 바로 늘어나는 실리콘렌즈 수요에 대응하기 위해서다.
천안공장에 마련된 챔버는 이 회사가 지속적으로 버전업 시킨 3세대 장비로, 금형을 활용하는 일반적인 렌즈 사출장비와 구분된다.
아이엘사이언스의 챔버는 금형이 아닌 알루미늄 재질의 ‘지그’라는 일종의 틀을 활용한다. LED조명 업체에서 주문이 들어오면 설계를 거쳐 지그를 제작하고, 이 지그를 틀로 삼아 실리콘렌즈를 제작한다.
지그를 사용하면 장점이 많다는 게 회사 측의 설명이다.
일단 제작비용이 저렴하다. 또 틀을 교체하는데 걸리는 시간도 30분 정도로 짧다. 일반적인 사출과정이 금형 교체에 평균 하루 정도 소요되는 것과 비교하면 엄청난 차이다.
이렇게 렌즈 제작을 위한 틀을 만들고 손쉽게 생산과정을 준비할 수 있어 평균 2주일 정도면 렌즈 주문부터 제작까지 가능하다. 아이엘사이언스의 실리콘렌즈가 인기 있는 이유다.
현장 관계자에게 신규로 설치한 3세대 챔버 가동을 부탁했다.
그러자 디스펜서가 하형틀에 일정액의 실리콘액을 분사했다. 분사작업이 끝나면 상형틀이 내려와 합쳐진다. 그 과정에서 공기는 불가피하게 유입될 수밖에 없다.
때문에 일정 시간 동안 기포를 빼는 과정이 필요하다. 이후 다시 열을 가해 경화하는 과정을 거친다.
경화가 끝나면 다시 상형·하형 틀이 벌어지고, 그 사이에 있던 실리콘렌즈를 떼어낸 이후에 정밀하게 재단하면 작업이 완료된다.
하지만 기존에는 지그에 붙어 있는 성형이 끝난 실리콘렌즈를 직접 떼어냈다. 아무래도 작업시간이 길어질 수밖에 없고, 지그에 붙어 있는 실리콘 잔여물까지 제거하는 것도 작업시간이 길어지게 하는 요인이다.
그러나 천안공장 챔버는 사람 대신 로봇이 신속하게 지그에서 실리콘렌즈를 떼어내고, 별도의 실리콘 잔여물도 없어 작업시간을 대폭 줄일 수 있다.
김 본부장은 “생산량은 앞으로 제품에 따라 차이가 있지만 기존보다 최소 2배 이상 빨라졌다. 기존 장비는 처음 실리콘렌즈 생산을 시작해 끝날 때까지 평균 20~25분 정도 소요되는데, 새 장비는 15~20분 정도로 작업시간이 단축된다”면서 “또 기존에는 2.5명에서 3명 정도의 일손이 필요했는데, 새로운 챔버는 로봇이나 장비에 에러가 발생할 경우 대처할 수 있는 1명만 있으면 된다”고 말했다.
천안공장에는 신규로 설치한 챔버 16대와 기존 성남 본사에서 들여올 구세대 버전 챔버 등 총 22대의 챔버가 설치된다. 이들 장비는 다품종 대량생산 체제로 서로 다른 실리콘렌즈 제품을 최대 16종까지 동시에 생산할 수 있다.
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◆생산캐파 4배 확대, 대량 주문도 대응 가능
생산캐파도 대폭 늘어났다.
종전에는 성남 본사에 있던 6대의 챔버로 주야간 작업을 통해 한달 평균 60만개 정도의 실리콘렌즈를 생산할 수 있었는데, 천안공장에서는 총 22대의 챔버로 생산캐파가 4배 가량 확대된 240만개의 물량처리가 가능하다.
지 부대표는 “사실 성남 본사공장에서는 대기업이나 글로벌 기업들이 원하는 수량을 감당할 수 있는 생산캐파를 갖추지 못해 실리콘렌즈 성능면에서는 긍정적인 반응을 이끌어내도 수주까지 이어지지는 못했다”면서 “하지만 천안공장에서는 많은 물량이 단기간에 몰려도 처리가 가능하고, 다품종 모델 주문도 대응할 수 있다”고 밝혔다.
특히 아이엘사이언스는 현재 진행 중인 이스라엘과의 공동 국책과제를 통해 ‘실리콘 UV(자외선) 경화기술’ 개발을 완료하면 생산량은 2배 이상 늘어날 것으로 예상했다. 열을 가하던 경화 과정에 UV를 활용하면 경화시간을 대폭 줄일 수 있다.
렌즈회사답게 천안공장의 또 다른 특징은 별도의 암실과 배광장비를 갖췄다는 점이다.
김 본부장은 “LED조명에 사용될 렌즈를 제작하는 기업이라 그 렌즈가 고객이 원하는 배광을 구현했는지 파악하는 게 중요하다”면서 “때문에 암실을 두고, 한쪽 벽에 11m 길이의 배광시설을 갖춰서 바로 배광을 측정할 수 있는 시험소를 설치했다”고 밝혔다.
사무동으로 자리를 옮겼다. 사무동 1층에는 직원들의 휴식과 여가시간을 위한 게임룸과 스크린골프, 탁구대 등이 위치할 예정이며, 아이엘사이언스의 실내외 조명과 제품들을 볼 수 있는 쇼룸 등이 들어선다.
특히 이곳에는 ‘아이엘 스페이스’라고 명명된 공유 공간을 마련, 스타트업들을 위한 코워킹 공간도 마련된다.
이곳은 인공지능(AI), 사물인터넷(IoT), 헬스케어 분야의 제조업 기반 혁신 스타트업들이 우선적으로 입주해 아이엘사이언스와 공동 프로젝트 등을 진행하게 된다.
송성근 아이엘사이언스 대표는 “천안공장을 최첨단 글로벌 생산 거점으로 조성해 다국적 기업들의 대량 수요에 적극적으로 대응할 수 있게 됐다”며, “대형 클린룸을 갖춘 장점을 최대한 살려 첨단정밀 소재·부품·장비 분야에서 미래 성장 동력을 지속적으로 확보해 나갈 예정”이라고 전했다.
