세일단조는 1998년 설립 이래 뿌리산업의 중요성을 인식하고 자동차, 중장비, 농기계, 항공기, 선박 등 다양한 기계산업의 소재 부품인 단조 생산에 30여 년 간 꾸준히 외길을 걸어 왔다. CAE 시스템을 활용하기 전에는 단조 금형설계 시 기술숙련자의 경험에 기댄 설계로 인해 많은 시행착오와 함께 개발비용 및 개발시간도 늘어났다. 이러한 문제를 해결하고자 2015년 소성가공 시뮬레이션을 사용해 금형제품 개발 기간을 단축할 수 있었고 개발비도 절감했다.

■ 박경수 기자 kspark@cadgraphics.co.kr

■ 업체명 : 세일단조

■ 대표자 : 김수권

■ 설립연도 : 1998년

■ 사업분야 : 자동차

■ 직원수 : 70명

■ 매출액 : 360억원(2015년 기준)

■ 주소 : 경남 진주시 전성면 동부로 1259번길 86

■ 홈페이지 : http://www.seildanjo.com

■ 사용 솔루션 : ISC Forming

세일단조는 회사를 설립한 이후 1999년 볼(Ball), 태퍼(Taper) 같은 베어링(Bearing) 개발을 시작으로, 2005년에는 기아자동차 VQ 베어링을 개발했다. 2006년에는 현대, 기아자동차로부터 SQ 품질인증을 획득했고, 2008년 자동차 6단 변속 베어링 생산을 시작했다. 2010년에는 알루미늄 단조라인 증설 및 가동을 시작했고, 2014년에 HMC A/D Hub 베어링을 개발했다.

세일단조는 이러한 제품을 개발하기 위해 프레스(Press), Air drop hammers, Cut ting Machine 같은 단조설비를 비롯해 금형설비인 몰딩기계(Molding Machine), 검사설비를 갖추고 있다.

세일단조는 2D/3D 성형 해석과 열간단조 신기술 및 신공법 연구를 통해 각종 베어링 부품, 자동차 부품, 농기계 부품, 중장비 부품, 알루미늄 부품들을 생산하고 있다. 우수한 기술의 노하우와 연구를 통해 제품의 경쟁력을 높이고 첨단장비를 도입해 완성도를 높임으로써 미래를 선도하는 세계적 기업으로 도약한다는 계획이다.

세일단조는 베어링 허브에 대한 열간 단조공정 개발 중 미충진 결함 등을 개선하기 위해 금형을 제작하고 시행착오도 겪었지만 해결되지 않았다. 또한 개발 비용과 개발 기간이 많이 소요되어 시뮬레이션을 이용한 개발이 필요했다. 이런 문제를 해결하기 위해 세일단조는 2015년 JEJOUP(제조업)에서 지원하는 소성가공 분야에 컨설팅을 의뢰했다.

세일단조는 엠에프알씨가 개발한 소성가공 시뮬레이터인 ISC Forming을 이용해 여러 가지 설계변수를 변경하며 시뮬레이션 과정을 진행했다. 이로써 최적화된 공정으로 개발기간 단축과 금형개발비를 절감할 수 있었다.

단조의 경우, 공정개발 일정이 설계부터 시제품 제작까지 약 1개월이 소모된다. 만약 시제품 제작결과가 실패라면 다시 공정을 수정해 약 1~2주 정도 시간이 소모되며, 실패횟수가 늘어날수록 시간 및 비용의 소비가 계속 늘어나게 된다. 시뮬레이션을 적용하면 시간 및 비용이 절감될 뿐만 아니라 가상공간에서 내부의 형상 결함 및 소성유동성 결함을 미리 파악하여 불량을 줄일 수 있다.

형상 측면에서 보면 CAE 컨설팅 전에는 금형을 만들어서 단조를하기 전에는 예측이 불가능해 1차 T/O(Tryout, 시험)에서는 실패했다. 컨설팅 후에는 T/O를 하지 않아도 컴퓨터 시뮬레이션을 이용해 예측이 가능해졌고, 소재와 금형이 접촉하고 있는 영역인 DieTouch의 Post 메뉴를 활용해 어느 부위가 금형과 접촉하지 않는지에 대해서도 측정할 수 있었다.

소성유동선 측면에서 보면 대부분의 소성가공품은 인발(引拔, drawing)된 소재를 원소재로 사용한다. 원소재는 인발(선재나 가는 관을 만들기 위한 금속의 변형 가공법)될 때 소성유동선이 생기며, 이 소성유동선은 길이 방향으로 길게 늘어져 있다. 따라서 소성유동선이 꼬이거나 비대칭성을 보일 경우, 강도가 약해질 뿐만 아니라 파단이 되는 경우도 생긴다.

CAE 컨설팅 전에는 소성유동선을 확인하기 위해 단조품을 절단해서 확인해야 했다. 시뮬레이션을 활용하면서 소성유동선이 어떻게 흐를 것인지 단면을 잘라보지 않아도 예측할 수 있게 됐다. 컨설팅을 담당한 엠에프알씨는 신규 제품의 경우, 개발 시 시뮬레이션을 사용하기도 하나 정확한 해석 결과의 도출 및 해석 결과에 대한 포스트 프로세싱(Post-Processing)이 약해 이에 대한 꾸준한 교육이 필요하다고 조언했다.

인터뷰 | 세일단조 이창훈 기술과장 시뮬레이션으로 최적화된 공정 채택 CAE 솔루션을 사용하게 된 배경은 소성가공 공정 시뮬레이터인 ISC Forming을 사용하기 이전에는 단조 금형설계 시 기술숙련자의 경험에 기대서 설계를 해왔다. 이로 인해 많은 시행착오를 겪었고, 비용 및 개발 기간도 많이 소요됐다. CAE 솔루션 사용 이전에는 어떤 문제점이 있었는가 시뮬레이터를 사용하기 이전에는 제품을 생산한 이후에 공정 및 금형의 문제점을 보완해서 개선하는 방향으로 작업을 진행했다. CAE 솔루션을 어떻게 사용하고 있나 고품질의 제품을 생산하기 위해 초기 금형 개발, 공정개선에 활용하고 있다. 특히 금형 수명 개선을 비롯해 재료 회수율 향상, 주요 결함 예측에 사용해 효과를 보고 있다. CAE 솔루션 적용 과정에서 어려움은 무엇이고 어떻게 해결했나 실제 작업현장에서 일어나는 일을 시뮬레이션과 접목시키는 것이 힘들었다. 여러 가지 설계변수를 수차례 반복 및 변경하고 시뮬레이션 후 최적화된 공정을 선택해 적용했다. ISC Forming을 개발한 엠에프알씨가 우리 회사 근처인 사천에 있어서 방문 교육이 용이하고 원격 지원도 가능했다. CAE 솔루션 적용에 따른 효과라면 제품 개발 시 발생되는 미충진, 겹침, 소성 유동선 등을 사전에 예측할 수 있어서 공정 및 금형 개발 기간이 줄어들었고 개발 비용 및 제품 불량률이 감소됐다. 제조경쟁력 강화를 위한 CAE 솔루션 도입이나 투자 계획 등 향후 계획이 있다면 2016년에 400억원의 매출을 목표로 지속가능한 성장을 위해 생산 라인의 자동화를 위해 꾸준한 설비투자와 향후 라인 증설을 대비한 공장 확장 이전 계획도 준비 중이다.  기술경쟁력, 자동화 설비투자, 원칙과 신뢰를 기본으로 하는 경영 혁신 등의 변화를 주도한다면 몇 년 뒤에는 수출비중도 30% 이상 높일 수 있을 것으로 보인다. 새로운 ERP 시스템 구축을 위한 작업을 진행 중이고, 국내 고객 3개사, 해외 고객 3개사 이상 새롭게 발굴할 계획이다.