4단계로 OEM 센서 제작 노하우

기기, 장비, 장치의 지능, 효율성, 유연성이 점차 향상되면서 센서는 그 진화 과정에서 중요한 역할을 하며 그 역할이 커지고 있습니다. 예를 들어, 로봇이 다양한 재료에 낸 구멍 깊이를 감지하는 데 필요한 중요 데이터와 피드백을 센서가 제공합니다.

기업 컨설팅 업체인 Roland Berger에 따르면 측정 전자장치가 내장된 센서의 전 세계 수요가 2020년까지 300억 개로 증가하게 되는데, 이는 2015년의 약 두 배에 해당합니다. 그리고 디지털 센서 수요가 계속 급증하면서 충족해야 할 요구도 급증하고 있습니다.

HBM 중량계측 기술 및 OEM 센서 부서의 포커스 세일즈 매니저인 Hermann Merz는 "센서는 기기와 시스템에 간편하게 통합할 수 있어야 하며, 정밀하고 신뢰할 수 있는 데이터를 제공해야 합니다. 예를 들어, 특정 고객의 용도에 맞춰 개발한 OEM(주문자 상표 부착 생산자) 센서는 기존 시스템에 통합할 수 있어 시스템을 새로 제작할 필요가 없으며, 기존 부품을 능동 센서로 바꿔줄 수 있습니다"라고 말합니다.

네 단계만 거치면 맞춤 제작 센서 완료

농기계에서 의료 기기, 로봇, 소비재에 이르기까지 HBM 센서는 계속 복잡해지는 기술을 다룰 수 있어야 합니다. 게다가 이러한 센서의 개발은 매우 빨리 진행되어야 합니다.

측정 기술에서 전 세계 시장 선두인 HBM의 전문가들은 린 엔지니어링을 통해 개발 과정을 간소화합니다. Merz는 "HBM 고객들의 센서는 6개월이면 대량 생산에 들어가는 경우가 많습니다. HBM은 전기 자전거같이 혁신 가능성이 높은 신제품을 고객사와 함께 연구하는 경우가 많아 대부분의 프로젝트는 비공개 협약으로 시작합니다.

"우수성이 입증된 HBM의 스트레인 게이지(SG) 기술을 사용하여 휠 베어링이나 지지 요소 등 거의 모든 컴포넌트로 러기드(rugged) 센서를 제조할 수 있습니다."

라고 말합니다.

실제로 HBM은 다음 네 단계만 거쳐 새로운 맞춤 센서 디자인을 만들어야 합니다.

1. 디자인 단계

처음 몇 주 동안 HBM 전문가들이 고객사와 함께 센서 기능과 측정용으로 고려해야 하는 컴포넌트(예: 농기계에서 차량의 횡방향 위치를 모니터링하기 위한 액슬)를 명확히 정합니다. 기존 컴포넌트를 능동 센서로 바꿀 수 있는지도 조사합니다. Merz는 "용도의 정확한 분석과 FEA(Finite Element Analysis: 유한 요소 해석)를 완료하면 추가 개발 작업의 토대가 마련됩니다"라고 설명합니다.

2. 테스트 컨셉과 제안

그다음 몇 주 동안은 테스트 개념과 제안을 구성합니다. 즉, 요구사항 충족 방법, 시제품 제조를 위한 예상 견적, 대량 생산을 위한 목표 가격을 표시한 제어도를 만듭니다. 고객의 승인을 받은 후에 HBM은 최초 시제품을 생산합니다. Merz는 "신속한 시제품화(Rapid Prototyping)를 통해 단 몇 주 만에 기능성 테스트 센서를 고객에게 제공합니다. 미국 HBM 개발팀은 특수 센서 시스템에서 20년에 가까운 경험을 보유하고 있어 기한을 훨씬 단축할 수 있습니다" 라고 말합니다.

3. 시제품 테스트

시제품이 완성되면 새로운 OEM 센서 디자인을 고객의 시험용 설비에 설치합니다. (HBM에서 필요한 모든 테스트 장비와 프로토콜을 제공합니다.) 이때 일반적으로 연결부 또는 측정 전자장치의 위치 같은 세부 평가 및 조정 작업이 진행됩니다. 그리고 HBM 전문가들이 테스트 결과를 토대로 스트레인 게이지를 최적화합니다.

"HBM처럼 정밀 측정의 기본인 스트레인 게이지를 개발하고 생산하는 OEM 센서 시스템 제공업체는 많지 않습니다. 용도에 맞게 제작하고 조정하는 HBM 스트레인 게이지를 사용하면 센서의 힘과 정밀도가 훨씬 향상됩니다. 물론 이때 고객 맞춤 스트레인 게이지를 1000개 이상 개발한 경험도 활용됩니다."

라고 말합니다.

4. 연속/대량 생산

테스트를 성공적으로 마친 시제품 OEM 센서는 연속/대량 생산에 들어갈 수 있습니다. HBM에서 개발과 생산을 정확하게 조정합니다. 글로벌 SAP, 노련한 국제물류 팀, 동급 최고 품질의 시스템을 통해 설계에서 생산으로 정확하고 효과적으로 전환합니다.

Hermann Merz와의 인터뷰

Portrait photo of Hermann Merz — Hermann Merz

HBM은 고객 요구사항을 충족하는 주문 제작 센서를 제공합니다. 이러한 OEM 센서는 어디에 사용되나요?

HBM은 의료기기 제조, 농기계, 기기 제작, 자동차, 건설 기기 등 다양한 산업 부문의 고객을 보유하고 있습니다. 고객마다 요구사항이 매우 다릅니다. 예를 들어, 농업 효율을 높이는 최신형 농기계에서 HBM의 OEM 센서가 중요한 역할을 합니다. 비료 살포나 파종을 밭의 토양 상태에 맞게 최적으로 조절할 수 있습니다. 병상에서 CT 검사까지 플러그가 있는 거의 모든 의료기기에는 기기 영향을 모니터링하는 힘 센서, 스트레인 게이지, 부하 센서 또는 압력 센서가 있습니다. HBM 센서는 이에 관한 정보를 제공합니다.

그렇다면 센서는 어떤 과정을 거쳐 개발되나요?

우리는 거의 모든 컴포넌트로 고성능 센서를 만들 수 있는데, 이때 단 네 단계만 거칩니다. 센서의 기능과 이에 필요한 컴포넌트를 고객사와 함께 결정합니다. 예를 들어, 차량의 휠 서스펜션의 경우 차축 부하를 모니터링해야 합니다. HBM 개발팀은 고객사 현장에서 개념을 구상하고 시제품을 만들어 테스트합니다. 시제품이 테스트를 통과하면 연속/대량 생산에 들어갑니다.

OEM 센서가 대량 생산에 들어가기까지 얼마나 걸리나요?

물론 프로젝트마다 다르고 요구사항에 따라서도 다릅니다. 단 6개월 만에 바로 신규 센서를 대량 생산에 투입하는 경우도 종종 있습니다. 처음부터 개발팀과 생산팀이 협업하며 린 엔지니어링을 통해 개발 과정을 원활하고 효과적으로 유지하는 것이 관건입니다. 최초 엔지니어링 회의를 가진 후에 유한요소해석을 실시하고 개념 디자인을 완성합니다. 시제품 승인이 떨어지면 생산에 완벽하게 통합하는 작업을 시작할 수 있습니다. 이렇게 짧은 소요 시간은 시장에서 HBM의 차별화 요소입니다.

OEM 센서 개발을 위한 완벽한 전문성

Merz는 "HBM은 한 곳에서 50년 이상의 측정 기술 경험을 쌓았습니다. 따라서 이 노하우를 활용하여 스트레인 게이지에서 측정 전자장치까지 고객별 센서를 개발하여, 높은 수준의 정밀도와 신뢰성을 갖춘 완벽한 시스템을 제공할 수 있는 것입니다"라고 말합니다.