에스피시스템스 사업보고서 (2021.12)
6. 주요계약 및 연구개발활동

가. 경영상의 주요계약 등당사는 사업보고서 작성기준일 현재 해당사항이 없어 기재를 생략합니다.

나. 연구개발 현황(1) 연구개발 조직

당사의 로보틱스사업부와 배터리사업부의 연구개발 조직은 통합 운영되고 있고, 당기말 현재 연구소장 포함 총 10명 으로 구성되어 있으며, 주로 국책과제 수행, 대면적갠트리, 집진형 크린룸용 단축로봇 등 응용 개발, 스마트팩토리 사업화, 전지 및 자동차 부품 개발 및 금형설계 등 연구ㆍ개발 업무를 수행하고 있습니다. 한편, ICT 사업부의 연구개발 조직은 별도 운영되고 있고, 당기말 현재 연구소장 포함 총 21명으 로 구성되어 있습니다. ICT사 업부의 부설연구소에서는 주로 AI 분석 솔루션, Cloud MES 솔루션, Smart Platform, Smart IoT 등 다양하고 고도화된 자체 솔루션과 인공지능과 연계된 솔루션의 연구 및 개발을 주력으로 수행하고 있습니다.

(2) 연구개발비용(단위 : 백만원)

구 분	2021년	2020년	2019년

비용
처리	제조원가	-	-	-

판관비	1,128	714	771

합 계
(매출액 대비 비율)	1,128(3.14%)	714(2.5%)	771(2.6%)

주) 당사는 연구개발비용에 대해 전액 비용으로 계상하고 있습니다.

(3) 연구개발 실적

(가) 고하중, 고정밀, 고속 이송용 차세대 직선운동모듈 부품의 국산화 개발

당사는 기술 개발 당시에도 20년 이상 어플리케이션 능력을 바탕으로 첨단제조 자동화 시스템 및 핵심 물류이송장비인 갠트리로봇을 설계, 제작하여 국내 대기업에 납품해 오면서 많은 실적과 기술력을 축적해 왔으나 핵심 부품인 직선운동 모듈 부품을 수입에 의존하고 있던 한계가 있어 이를 극복하고자 본격적인 직선운동모듈 부품의 국산화 연구 개발에 착수하게 되었습니다.

당사는 본 개발 이전에도 유럽, 일본의 기업들이 독점하고 있던 물류자동화분야의 국산화 개발에 지속적으로 앞장서 왔으며 본 개발을 통해 국산화된 부품소재기술을 확보하여 국내시장의 석권은 물론 해외시장에 본격적으로 진입하고자 하였습니다. 본 개발 대상 제품인 고하중, 고정밀, 고속 이송용 차세대 직선운동모듈 부품은 유럽의 일부 선진기업에서 제작 판매하고 있는 제품으로써 기존에 직선운동모듈 부품으로 널리 사용되고 있는 직선가이드로는 적용이 불가능한 고중량물(300kg 이상)의 고속이송(3m/sec 이상)전용 롤러 가이드 시스템입니다.

당사는 2년간의 연구 개발을 통해 국산화 모듈 개발을 완료하여 당사의 시스템에 적용하게 됨으로써 고 중량물 고속이송용 갠트리로봇의 독자기술 확보 및 표준화 양산기술을 확보하였고, 기존 직선가이드 사용시 발생되는 소음, 내구성, 유지보수 문제를 해소하였으며, 고 중량물의 고속이송이 가능해짐으로 인해 수요업체의 생산기술, 설계기술의 발전 및 생산성향상, 품질향상을 꾀하여 국제 경쟁력을 확보하게 되었습니다.

또한, 직선운동 가이드 전용 원소재 기술 확보 및 정밀 이형 인발기술, 정밀기어 열처리 공정기술, 정밀연삭 복합 가공공정기술, 초정밀 랙기어 연삭가공기술, 부품 성능 평가기술 등 다양한 기술을 확보하여 현재까지 당사 로봇의 차별화된 품질에 기여하고 있습니다.

덧붙여, 기존 제품 대비 제품가격이 30% 절감되었고, 최적의 공정기술 확보에 따른 생산성 향상으로 기존 제품 대비 생산원가 절감되었으며, 공정관련 국내 인프라 구축에 따른 외주생산원가 절감됨에 따라 경쟁자 대비 원가경쟁력을 확보하게 되었습니다.

(나) 고속, 고정밀 무선 갠트리로봇 국산화 개발

기존의 유선 갠트리로봇의 캐리지 모듈은 각종 데이터 케이블 및 전원 케이블이 케이블 베어를 따라 외부의 모니터링용 패널에 연결됩니다. 이로 인하여 캐리지 모듈의 주행속도 및 설치, 유지, 보수에 있어 여러 가지 제약사항들이 발생하고 무엇보다 길이의 제약이 있는 한계가 있습니다. 또한 기존의 무선 갠트리는 적외선 광통신방식으로서 통신을 방해하는 각종 이물질이 렌즈에 묻어서 주기적으로 제거해주어야 하며, 또한 고속이동 시 급격한 통신거리의 변화로 인해 통신 단절이 자주 발생하는 단점이있습니다. 따라서 당사는 본 개발을 통해 고 가반 중량 및 고속성을 위하여 각종 케이블들을 폐지하고 캐리지 모듈의 부피와 중량을 최소화한 주파수 통신망 무선 기구 및제어시스템을 설계하였습니다.

본 개발은 경량화 및 모듈화된 캐리지 모듈을 장착한 고속, 고정밀 차세대 직선운동모듈인 무선 갠트리로봇을 개발하고 이를 제어할 수 있는 무선 제어기 및 성능평가시스템을 개발하여 무선 갠트리로봇의 상품화를 목표로 진행되었습니다.

(자료: 당사 제공)

본 개발의 결과로 당사는 고속, 고정밀 무선 캐리지 모듈, 모니터링 OP 패널, 무선통신시스템, 비접촉 전원공급장치의 개발을 완료하였으며, 이러한 기술은 향후 첨단 제조자동화 분야의 기존 수입품 대체 활용, 제조 싸이클 타임 단축 및 높은 생산성, 무선 갠트리로봇의 제품별 표준화를 통한 원가절감/단 납기 실현 등의 효과가 있습니다.

(다) 고내구성 범용 가이드롤러 타입의 리니어 모션 가이드 개발

리니어 모션 가이드 제품 개발에 성공하였으나, 주요 원재료인 크롬몰리브덴강은 국내 사용량이 적어 원소재의 수급이 어렵고 원소재는 유럽에서 수입하여 인발 가공하고 있어 고가의 원소재 비용으로 인해 점차 가격 경쟁력 확보에 어려움이 지속되었습니다.

이에 따라 당사는 수입소재인 크롬몰리브덴강(58CrMoV4)을 대체할 개발 소재인 POSMN55CR을 이용하여 직선가이드 대체재용 제품을 개발하고 최적의 소재를 활용하여 정밀 이형 인발 기술을 활용하여 형상공차 0.1mm 이내, 진직도 0.2mm/m, 경도(15~20)HRC 이내의 정밀성형에 성공하여 가능한 부품군에서 고가의 크롬몰리브덴강 대신 POSMN55CR을 적용, 추가적인 원가 경쟁력을 확보하였습니다.

(라) 차세대 로봇 갠트리 시스템 개발

자동차산업은 지역별 정책 변화에 대응하기 위한 저가엔진, 신엔진 및 신기술 등 글로별 경쟁력확보를 위한 시장별 특화 엔진 개발이 지속 추진 중이므로 엔진 기종 수의 확대가 필연적으로 수반됩니다. 또한 비단 자동차 뿐만 아니라 다른 제조업 역시 기종의 다양화에 따른 가공기계의 범용성은 점점 더 가속화 될 전망입니다.

또한 자동차 엔진/변속기 부품 가운데 핵심부품인 실린더 헤드, 실린더 블록, 변속기 하우징 등의 중량물은 가공부위가 다양하므로, 각 공정간 이송시 가공물의 다양한 자세변환이 요구되고, 기존생산라인에서 사용 중인 갠트리 로봇 물류자동화시스템은 직교좌표형 로봇 형태로써 자유도가 제한적이므로 공정간 가공물의 다양한 자세변화를 위한 별도의 자동화 설비가 필요합니다.

따라서 당사는 공작기계를 이용한 공장자동화 산업에서 기종변화, 생산환경 변화에 유연하게 대응하기 위하여 기존의 직교 시스템을 넘어 차세대 로봇 갠트리 수요가 발생할 것으로 예상하여 개발을 개시하게 되었으며, 다관절 로봇의 낮은 공간 활용성 및 작업범위 제약을 극복하고 높은 자유도와 고 가반하중을 취하고, 직교형 갠트리 로봇의 고속주행 고정밀 높은 공간효율성을 결합한 로봇 갠트리 시스템을 개발하였습니다.

당사가 개발한 차세대 로봇 갠트리는 직교형 갠트리 로봇 시스템에 다자유도 로봇을 적용한 응용기술 시스템으로써 유연생산이 필요한 자동차 엔진 생산라인, 자동화 조립/가공 반송라인 등 이송라인 어플리케이션에 다양하게 적용 가능합니다.

당사는 본 기술개발을 통해 기존 시장영역(직교형 갠트리)의 대체를 기대하고 있으며향후 수출주도형의 중국형 모델로 저가격 상품화 전략으로 성과창출, 경남지역 공작기계 업체와 연계한 동반사업진출 영역 확대, 중소제조업의 취약공정 적용을 통한 로봇시장 창출/확대 등 경제효과와 신 시장 창출에 따른 시장점유율 확대를 예상하고 있습니다. 또한, 핵심부품의 설계기술, 고정도 가공기술, 조립기술 확보를 통한 해외의존도 탈피 및 초고하중에 적용 가능한 어플리케이션 기술, 고하중용(2톤) 직선이송장치를 위한 핵심 컴포넌트 제조기술 및 공정 기술을 확보하였습니다. 아울러 차세대로봇 갠트리의 핵심인 유연생산 시스템은 스마트 팩토리 적용 가능 아이템으로서 당사의 추후 매출 증대를 위한 교두보로 활용될 것으로 기대 하고 있습니다.