‘스마트’ 기기 확산으로  고속기 시장 기대감 고조
 제조현장 생산성 향상 요구로 듀얼레인 수요 기대

전자부품 실장 장비인 칩마운터 업체들이 스마트폰과 스마트패드(태블릿 PC), LED 조명 등 성장시장 개척을 서두르고 있다. 그간 견인차 역할을 담당했던 LED 백라이트(BLU), 평판 TV 시장이 포화상태에 다다랐다는 판단에서다. 올해는 모듈러 타입의 고속기가 전체 마운터 시장의 70~80%를 차지할 전망이다. 스마트폰과 태블릿으로 대표되는 모바일 기기, 자동차 전자제어장치 등의 인쇄회로기판(PCB)에 탑재되는 부품의 소형화, 고밀도화, 고기능화가 강조되고 대량생산에 대응할 수 있는 생산성 향상 요구가 거세기 때문이다.

칩마운터(Chip Mounter) 업계는 올해 시장에 대해 조심스런 예측을 내놨다. 이유는 SMT 시장을 견인할 업종이 뚜렷하게 부각되지 않아서다. 칩마운터 시장은 대개 연말 판매 경쟁을 위한 설비 투자가 활발한 4월부터 9월까지가 성수기이며, 10월부터 이듬해 3월까지가 비수기로, 지금은 비수기의 끝자락에 해당한다.
그동안 칩마운터 시장은 LED 백라이트(BLU), 평판 TV, 휴대전화 산업이 주도했다. 작년에는 LED BLU 투자가 크게 줄어들긴 했지만, 노후 설비의 교체 수요와 스마트폰, 태블릿 등 성장시장의 수요가 빈자리를 메웠다. 특히, 디스플레이 관련 칩마운터 수요가 시장에 다소 생기를 불어 넣었다. 올해도 작년과 비슷할 전망이다. 다만 올해 특징은 예년과 달리 모듈러 타입과 고속기가 전체 마운터 시장의 70~80%를 차지할 것으로 예상된다. 스마트폰과 태블릿으로 대표되는 모바일 정보기기, 자동차용 전자제어장치 등의 인쇄회로기판(PCB)에 탑재되는 전자부품의 소형화, 고밀도화, 고기능화가 강조되고 대량생산에 대응할 수 있는 생산성 향상 요구가 거세기 때문이다. 또한 현 SMT 공정에 새로운 분야의 제품 및 부품에 대한 대응뿐 아니라, 라인 전체의 부품 탑재 능력의 향상, 공장 공간의 효율적인 이용, 유연한 라인 구축, 에너지절약 및 환경부하 저감 등을 동시에 요구하고 있다는 점도 이러한 예측을 뒷받침한다.

디스플레이, 마운터 시장 주도
2010년에 이어 작년에도 칩마운터 시장은 디스플레이 업계가 주도했다. 국내 대기업들이 중국 생산물량을 일부 국내로 돌리면서 다소나마 마운터 업체들의 숨통을 트여줬다. 생산 물량이 국내로 유입된 데는 애플 물량을 소화하기 위한 목적에서다. 일반적으로 애플의 아이폰, 아이패드는 중국 폭스콘에서 전량 생산하고 있는데, 여기에 들어가는 LCD 패널을 공급하는 국내 대기업이 중국 공장에 라인이 없기 때문에, 국내 협력업체로 발주처를 돌린 것이다. 마운터 업계에서는 국내 대기업이 올해까지 순차적으로 외주 사에게 현 수준에서 2배 이상의 물량을 풀 것으로 예상하고 있다.

LED, 꾸준한 수요 예상
여전히 BLU가 LED 시장의 중심이다. LED 조명 부분은 각국 정부가 친환경 정책을 표방함에 따라 꾸준한 성장이 예상되는 유망시장이다. 솔라앤에너지는 지난해 56억 달러 수준이었던 세계 LED 조명 시장이 올해 120억 달러, 2015년 285억 달러로 성장할 것으로 내다봤다. 에너지 효율이 뛰어난 LED 조명이 기존 가정용 전등, 가로등, 자동차 전조등 등을 빠르게 대체할 것이란 전망이다. LED 조명 보급의 최대 걸림돌인 가격이 1만원 아래로 떨어지고 전기요금이 올라가면 보급 속도는 더욱 빨라질 전망이다. 조명업계는 올해가 LED 조명 시장이 본격적으로 열리는 원년이 될 것으로 기대하고 있다.
올해 최대 관전 포인트는 LED 조명 시장 선점을 위해 저가 경쟁 등 본격적인 치킨게임에 뛰어들 것으로 예상되는 삼성전자의 행보다. 삼성전자는 올해 하반기 미국 시장에 60와트 백열전구 대체용 LED 전구를 10~12달러에 공급할 예정이다. 이는 미국 라이팅사이언스그룹(LSG)에서 내놓은 같은 제품보다 3~5달러 저렴한 가격이다.

스마트 빅뱅
3D TV와 스마트TV가 TV 시장의 새로운 기대주로 떠오르고 있다. 출하량 기준으로 세계 최대 TV 제조업체인 삼성전자(점유율 20%)는 올해 TV 중 50% 이상을 스마트TV로 팔겠다는 야심찬 포부를 밝혔다. 올해 글로벌 판매 목표치 5,000만 대를 감안하면 2,500만 대의 스마트TV를 판매하겠다는 얘기다. 지난해 1,100만 대의 두 배가 넘는다. 삼성전자는 연내 구글TV, 저가TV도 출시할 계획이다.
2위인 LG전자(점유율 13%)는 TV 시장에서 삼성전자와의 격차를 줄이며 시네마 3D 스마트TV를 앞세워 국내는 물론, 세계 TV 시장 1위 탈환에 나서겠다는 각오다. 이를 위해 올해 신제품 출시시기를 예년보다 한 달 가량 앞당겨 삼성전자보다 먼저 새 모델을 선보이기도 했다.
TV 사업 부문에서 8년 연속 적자를 낸 소니는 TV 사업을 접는 방안을 검토했다가 오히려 강화하기로 방향을 급선회했다. 소니의 차기 사장 겸 CEO로 내정된 히라이 가즈오 부사장은 최근 소니의 핵심 사업은 TV라며 장기 부진의 늪에 빠진 TV 사업을 2년 뒤 흑자로 전환시켜 놓겠다고 선언했다. 소니 외에 구글과 애플도 TV 시장 공략을 준비 중이다. 아이폰과 아이패드 등에서 성공을 거둔 애플 역시 올해 안에 iTV 출시를 준비하고 있다. 구글 플랫폼을 이용한 구글TV도 연내 국내에 선보일 예정이다.
PC 산업의 경우, 올해 아이패드에 대적할 수많은 태블릿 경쟁 제품들이 등장할 것으로 예상되며, 2013년은 윈도우 운용체계를 탑재한 태블릿 PC가 출시되어 전통적인 PC 시장까지 경쟁 대열에 가세할 것이라는 관측이다.
휴대전화 업종의 경우, 아이폰으로 촉발된 스마트폰 시장은 2010년의 폭발적인 성장세를 발판으로 꾸준한 성장이 예상되며, 듀얼 코어 CPU, 3D 디스플레이 탑재 등 지속적인 진화로 PC, 노트북, 태블릿 PC와 같은 전자기기를 서서히 대체해 나갈 것으로 예상된다.
자동차 업종은 전장 및 PCB 산업의 신성장 동력으로 떠오르는 전기자동차 관련 분야의 지속적인 성장이 예상되며, 차량용 블랙박스도 대중화에 가속이 붙으며 시장을 키우고 있다. 로봇 업종의 경우, 정부에서 로봇 산업을 반도체 후속 주력 산업으로 육성한다는 전략을 발표했으며, 국내 대기업들은 로봇 시장의 급속한 성장 기대감으로 로봇 사업에 뛰어들고 있다.

특수 사양 마운터 시장 개화
특수 용도의 전용 마운터 시장이 개화하고 있다. 업계에 따르면, 지난해부터 맞춤형 마운터 수요가 꾸준히 늘고 있다. 이전까지 일반적인 범용 마운터의 판매가 대다수였던 것을 감안하면 고무적인 현상이다.
현재 수주 제작은 주로 대기업에서 들어오고 있다. 반도체 업체의 주문도 늘고 있다. 주로 플립칩 실장과 관련된 수요다. 플립칩 기술에 대한 수요는 실리콘 업계 곳곳에서 여러 가지 요인에 의해 주도되고 있다.
마운터 업계에서 플립칩 실장에 대한 얘기는 7~8년 전부터 나왔다. 다만 패키지 업체가 적극적으로 움직이지 않아 시장이 형성되지 않았다. 플립칩용 마운터는 다이 본더 개념과 비슷하다.
엔와이에스 이윤수 대표는 “국내에서는 85% 정도가 아직까지 표준 모델을 구매하고 있지만, 2010년 하반기부터 특수한 고객 주문 사양 설비들의 요구가 조금씩 증가하고 있어 관련 시장이 커지고 있음을 피부로 느끼고 있다.”면서 “일본 시장의 경우, 특수 사양의 수요가 상당히 많은데, 국내에서도 본격화할 것으로 예상된다.”고 말했다.
특수 애플리케이션 시장이 칩마운터 업체 입장에서 중요한 이유는 제값을 받을 수 있기 때문이다. 또한 비교적 경쟁이 적고 시장선점 효과를 누릴 수 있기 때문이다. 반면, 뚜렷한 시장이 형성되지 않아 특수 사양 모델의 연속성을 보장하기 어렵다. 이로 인해, 마운터 업체들은 SMT 공정과 반도체 공정을 아우르는 개념의 신규 모델을 선보이고 있다. 플립칩 장비, 와이어 본딩 개념, 다이 본더 개념을 마운터로 이용할 수 있도록 융합시킨 것이다.

임베디드 PCB, 마운터 신흥시장 부상
특수 애플리케이션 시장과 더불어 임베디드 PCB 공정용 마운터 시장이 기지개를 펴고 있다. 임베디드 PCB는 저항과 커패시터 등 수동부품을 내장한 PCB를 말한다. 임베디드 PCB 제조 공정에는 수동부품 실장 머신으로 칩마운터가 적용된다. 향후 기대되는 시장이다.
임베디드 PCB 실장 공정에는 대형 베어 PCB에 0402 사이즈의 초소형 부품이 실장되기 때문에, 기판의 휨을 없애는 고정이 매우 중요하다. 한쪽에서의 조그만 미스얼라인이 다른 쪽에서는 크게 틀어져 미스 실장으로 이어지기 때문이다. 대형 베어 PCB를 고정하기 위해서는 클램프로 잡을 수 없고 버큠으로 잡아야만 한다. 많은 부품 중 하나의 부품에서 미스가 발생하면, 보드 전체가 불량으로 판명나기 때문이다. 또한 임베디드 PCB 공정에서는 고속기가 필요하다.
탑솔루션 이도형 대표는 “궁극적으로 임베디드 PCB가 되려면 고속기로 20분 작업하는데, 중속기로 작업하면 1시간이 훌쩍 넘어간다. 일반적으로 휴대전화의 경우, 1,200~1,300점을 찍는 소요시간이 통상 15초 걸리는 데 비해 임베디드 PCB에는 15,000~20,000점으로 10배 이상 된다. 따라서, 중속기보다는 고속기가 유리하다.”고 말했다. 게다가 소형 부품을 베어 PCB에 삽입하기 때문에, 헤드의 포스 컨트롤 시스템 적용이 필수적이고, 대형 보드이기에 대응 기판 사이즈도 중요하고 고정시킬 수 있는 시스템도 탁월해야 한다.

듀얼레인 대세 
지난해 SMT 업계의 핫 이슈는 ‘듀얼레인’이다. 듀얼레인은 휴대전화 등 소형 보드를 중심으로 다품종 멀티-레인 생산개념에서 출발했다. 장비의 슬림화와 고성능화, 운영인력의 최소화로 추가 비용 없이 현 생산 라인에서 단위면적당 생산성을 배가시키는 이점 때문에 빠른 확산이 점쳐지고 있다. 또 한 가지 이유는 칩마운터 제조업체뿐 아니라, 국내 주변장비 업체들이 제품을 갖추고 있기 때문이다. 이미 ‘듀얼레인 프린터’, ‘듀얼레인 검사기’, ‘듀얼레인 리플로우’, ‘듀얼레인 반송장비’까지 개발이 완료된 상태다.
그러나 일반 임가공 업체들이 듀얼레인에 깊은 관심은 있으나 아직 듀얼레인 설비 중심의 시장은 열리지 않고 있다. 대기업과 중견기업 이상의 임가공 업체에서 진행할 수 있는 시스템이기 때문이다. 자체적으로 많은 생산라인을 보유한 업체들 중심으로 시장이 형성될 것이라는 게 업계 중론이다.
전체 라인을 듀얼레인으로 구축할 경우, 생산관리 측면이나 제조적인 측면에서 이점이 있다. 가격적으로 보면, 싱글레인 두 개의 라인을 2로 보고, 듀얼레인을 비교했을 때 1.78 정도의 투자비용이 소요되고 생산 처리량은 1.8~1.85 정도다. 결론적으로 두 개 라인보다는 생산성이 떨어지지만 투자대비 생산성이 우수하다. 여기에 단위면적당 생산성까지 더하면 대량생산에 매우 유리하다고 할 수 있다. 반면, 모델 체인지가 많은 영세 업체에서는 불리하다. 한 레인의 모델 체인지를 시도할 때 또 하나의 레인이 같이 멈추기 때문에, 생산성이 오히려 감소한다. 자칫 잘못하면 듀얼레인의 절반 밖에 사용할 수 없다. 이러한 이유로 임가공 업체들이 싱글레인과 듀얼레인에 대한 효율성을 두고 고민하고 있지만, 아직까지 60~70%의 임가공 업체들이 싱글레인 구축에 손을 들어주고 있다. 영세 업체들은 생산 물량 오더를 받는 대로 곧바로 처리해야 하기 때문에, 라인이 많은 게 유리하다. 결국 이들 입장에서 듀얼레인은 비싸고 효용이 떨어지는 시스템일 뿐이다. 마운터 업계에서도 모델 체인지가 자주 이뤄지는 업체에서는 싱글레인으로 구축하는 게 더 효과적이라고 조언한다.
탑솔루션 이도형 대표는 “대기업에서 협력업체들에게 듀얼레인으로 유도하고 있지만, 지난해 싱글레인 마운터 판매가 많다는 것은 역설적으로 듀얼레인에 대한 효용성을 확보하지 못했다는 의미다. 아직까지 많은 외부 업체들이 싱글레인을 이용하는 게 더 유리하다는 입장이다.”고 말했다.
칩마운터 입장에서 보면, 듀얼레인 설비 제작은 그리 어렵지 않다. 모듈러 개념으로 바뀌면서 듀얼 겐츄리(dual gantry)를 적용해왔기 때문이다. 듀얼 겐츄리는 기구적인 기술보다는 고도의 소프트웨어 기술이 요구된다. 마운터 업계에서는 소프트웨어의 비중이 95%나 차지할 정도로 중요하다고 설명한다.
듀얼레인 마운터에서도 해결해야 할 과제가 있다. 현재의 듀얼레인 마운터는 하나의 두뇌에 소프트웨어를 이용해 두 개의 작업을 지시하는 꼴이다. 그러다 보니 앞에서 문을 개방하면 뒤에서의 작업이 멈춰 버린다. 이 점이 듀얼레인 마운터의 공통적인 문제다. 이 문제를 해결하기 위해서는 각각의 헤드를 제어할 수 있는 보드가 추가적으로 들어가야 하고, 결과적으로 비용 상승으로 이어진다. 마운터 업체들은 이 문제를 해결하기 위해 골몰하고 있다.
현재 마운터 업계는 듀얼레인 시스템을 응용한 혼류 생산까지 가능한 설비를 개발한 상태다. 동일한 아이템의 보드가 각 레인으로 흘러가는 개념을 넘어서 두 개의 레인이 각기 다른 아이템을 처리한다. 즉, 듀얼레인으로 싱글레인 4개의 라인 효과를 제공한다. 작년 4월에 개최된 NEPCON KOREA에서는 대부분의 업체들이 이 개념을 접목한 마운터를 다수 선보였다. 올해 전시회에서는 더욱 두드러질 전망이다.

듀얼레인, SMT 장비별 난제

듀얼레인 시스템은 라인 효율을 끌어올려 생산성 극대화를 이루려는 목적에서 탄생했다. 세계적인 휴대전화 제조업체에서는 듀얼레인을 적용해 제품을 생산하고 있다. 그만큼 생산관리나 생산성 측면에서 검증된 시스템이다.
그러나 듀얼레인 시스템의 여러 장점에도 불구하고 일반 SMT 시장에 확산되지 못하고 있다. 듀얼레인 라인을 구성하기 위한 비용이 문제다. 중소기업에서 이를 부담하고 적용하기란 쉽지 않다. 특히, 모델 체인지가 잦은 업체에서는 적용이 어렵다. 자칫 잘못하면 듀얼레인의 절반 밖에 사용할 수 없다. 고정된 아이템을 주야장창 찍는 업체는 유리하겠지만 영세한 업체는 현실적으로 그런 경우가 드물다.

스크린프린터, 가격 상승
스크린프린터에 듀얼레인 시스템을 구축하는 일은 그리 어렵지 않다. 단지 두 개의 레인에서 독립적으로 작업하도록 헤드를 추가하면 된다. 물론 비용이 추가된다. 또한 전혀 다른 두 모델이 스크린프린터 내로 들어올 경우, 마스크를 어떻게 적용하는지가 품질과 직결된다. 이 점에서 고급 기술력이 필요하다. 스크린프린터에 듀얼레인을 적용하려면, 스퀴지가 움직일 수 있도록 장비가 커져야 하고, 두 가지 모델에 솔더를 밀 수 있도록 스퀴지가 각각 움직여야 한다.

칩마운터, 동시 멈춤 현상
칩마운터의 경우, 작업 중 동시 멈춤 현상이 지적되고 있다. 현재까지는 A레인과 B레인으로 나누어 작업할 때, A 혹은 B 쪽의 커버를 열었을 때 다른 쪽도 같이 멈춘다는 점이 지적되고 있다. 이 점은 해결하기 상당히 어려운 부분으로 알려져 있다. 작업자의 안전문제 때문이다. 만약, A 및 B레인이 독립적으로 작동한다고 가정할 때, 한 쪽을 열고 모델 체인지 등을 하면서 실수 혹은 부주의로 다른 한 쪽의 가동 중인 레인에서 사고발생 확률이 높다. 그렇다고 각 레인을 칸막이로 구분할 수도 없다. 그렇게 하면 두 대의 장비가 되어 듀얼레인 머신이라고 할 수도 없다.

리플로우, 각각 다른 분위기 조성
리플로우에서도 듀얼레인과 관련된 문제가 있다. 가장 큰 숙제가 A모델과 B모델을 흘렸을 때 A와 B 모델의 서로 다른 프로파일을 설정해야 하는데, 이점이 쉽지 않다. 오픈되어 있는 리플로우 내부 구조 상 별개의 서로 다른 프로파일을 설정해서 간섭효과를 제로로 끌어내리는 것이 어렵다. 이를 해결하기 위하여 레인별로 막아서 오븐의 분위기를 A레인과 B레인을 다르게 해야 하는 기술력이 요구된다. 듀얼레인으로 하다 보면, 리플로우가 가장 큰 문제가 된다.

검사기, 가격 상승
광학 검사기에서도 헤드를 두 개를 넣느냐, 아니면 하나의 헤드를 장착할 것인가로 고민하고 있다. 두 개의 헤드를 넣으면 당연히 가격상승 때문에 제조업체들은 고민이다.

주변기기, 마운터 업체별 스펙 달라
현재 주변기기들이 듀얼레인 대응으로 빠르게 전환되고 있다. 컨베이어와 NG 버퍼를 듀얼로 구성하는 비교적 단순한 작업이기에 그렇다. 하지만, 듀얼레인 개념이 통일되지 않아 임가공 업체에서 거부감을 느끼고 있다. 설비와 설비를 연결해 주는 컨베이어를 통일해서 사용할 수 없다. 임가공 업체들은 여러 제조업체의 마운터를 사용하고 있는데, 듀얼레인의 컨베이어 폭과 컨베이어 조절방식이 저마다 다르다. 따라서, 메이커별로 컨베이어를 제작해야 한다. 결국 주변기기 업체들에게 주문제작을 해야만 한다. 이같은 어려움 때문에 듀얼레인 확산의 걸림돌이 되고 있다.