공장자동화 분야에서 가장 큰 축을 담당하고 있는 로봇산업의 경쟁력이 이제는 국가의 경쟁력과 직결되는 시대다. 그만큼 로봇산업에 대한 중요성이 높아지고 있다.

로봇산업은 매년 가파르게 성장하고 있지만 아직도 로봇에 들어가는 핵심 부품은 외국산이 지배하고 있다. 국책기관에서 발표한 자료에 따르면 로봇 핵심부품의 국산화 비율은 50% 미만이라고 한다. 로봇에서 모터와 감속기는 제조원가의 70%를 차지할 만큼 높은 비중을 차지하고 있다. 로봇 핵심 부품을 외국산에 의존하는 한 국내 로봇산업의 경쟁력 확보는 요원할 뿐이다. 다행히 최근 로봇용 정밀감속기 뿐만 아니라 로봇용 서보 모터나 서보 드라이브도 국산화가 이루어지면서 외국산에 대한 의존도를 낮추려는 시도가 꾸준히 이루어지고 있다.

오늘은 국책연구기관 등에서 30년 이상 연구원으로 재직하다 창업의 길로 나서 서보 드라이브 국산화에 성공한 웰콘시스템즈(Welcon Systems)를 소개한다.

▲웰콘시스템즈 박상덕대표가 본지와 인터뷰를 하고 있다.

경기도 안산 지식산업센터에 입주한 웰콘시스템즈(대표 박상덕)는 서보 드라이브(Servo Drive) 전문 기업이다. 서보 드라이브란 서보 모터의 토크, 속도, 위치를 정밀하게 제어하는 장치를 말하며, 서보 모터 움직임의 운전자 역할을 하고 있는 핵심 부품이다. 서보 모터(Servo Motor)란 주어진 신호에 따라 위치, 속도, 가속도 등의 제어가 쉬운 모터로 빈번하게 변화하는 위치나 속도에 신속하고 정확하게 추종할 수 있도록 설계된 모터를 말한다.

지금까지 서보 드라이브는 독일, 스위스, 일본, 이스라엘, 미국 등 외국산 제품이 주류를 이루었는데 국내 벤처기업 웰콘시스템즈가 국산화에 성공해 다양한 산업 및 장비 트렌드에 대응하고 있다. 웰콘시스템즈라는 기업 이름은 ‘제어를 잘 하자(Well Control)’라는 의미에서 지은 이름으로 CEO의 철학이 묻어 있다. 대구가 고항인 박 대표는 영남고등학교를 졸업했는데, 학교 교훈이 ‘잘 살자’였다고 한다. 처음에는 교훈이 뭐 저런가 하고 생각했지만 살아가면서 그 보다 더한 가치가 없다는 것을 깨달았고, 그래서 ‘제어를 잘하자’는 생각으로 회사를 만들었다고 한다. 지금 웰콘시스템즈의 사훈 또한 "고객을 행복하게, 직원도 행복하게"이다. 제어를 잘해 고객을 행복하게 하고 직원도 잘 살게 하는 것이 꿈이다.

우리는 보통 완제품 기업은 높게 평가하지만 부품기업은 하찮게 생각하는 경우가 많이 있다. 하지만 그것은 잘못된 생각이다. 작년 9월 모션 제어 분야에서 세계적 기업인 이스라엘 엘모모션컨트롤(Elmo Motion Control)을 드라이브 및 제어기술의 글로벌 공급업체 중 하나인 보쉬렉스로스(Bosch Rexroth)가 7억 달러에 인수하면서 세계적인 주목을 끌었다. 그만큼 드라이브 제품만으로도 기업 가치가 엄청나다는 것을 알 수 있다.

▲웰콘시스템즈 비즈니스 모델

웰콘시스템즈는 크게 두가지 사업을 영위하고 있다. 하나는 스마트 팩토리를 위한 고속·고정밀 모션 제어 솔루션으로 ‘웰콘 서보 드라이브(WELCON Servo Drive)’ 제품이다. 이 제품은 스마트 팩토리에 필요한 구동모터의 모션을 정밀하게 제어하는 것으로 다양한 생산라인에 완벽한 컨트롤 시스템을 지원한다. 또 하나는 협동로봇 제어 시스템으로 ‘웰콘 로봇 조인트 서보 드라이브(WELCON Robot Joint Servo Drive)’ 제품이다. 이 제품은 산업현장의 안전을 지키고 작업 부하를 낮춰주어 생산성을 높여준다. 어떤 협동로봇이라도 내장이 가능한 크기로 제작할 수 있으며 듀얼엔코더 모드를 지원한다.

▲스마트 팩토리를 위한 고속·고정밀 모션 제어 솔루션

▲협동로봇 제어 시스템

웰콘시스템는 현재 서보 드라이브 사업만 하고 있다. 박상덕 대표는 "드라이브만 해도 사실 굉장히 큰 분야인데 대부분의 사람들이 잘 모르고, 드라이브는 어디서 구매해 사용하는 것이라고 생각합니다. 최근 이 분야도 시장이 커지고 니즈가 다양해지면서 우리도 고객 니즈에 대응하는 드라이브를 공급하려 노력하고 있습니다.”라고 말했다.

이 회사는 현재 △장비 소형화 추세 △서비스 로봇 및 물류로봇 △협동 로봇 △첨단 물류 시스템 수요 △커스터마이징 요구에 대응하는 드라이브 공급에 바쁜 나날을 보내고 있다.

▲웰콘시스템즈의 다양한 표준 드라이브 제품

장비 소형화 관점에서 첨단 제조장비의 경우 고속화 소형화 고정밀화 추세에 따라 사용되는 수많은 드라이브의 설치공간이 문제가 되고 있어, 정밀 제어가 가능한 소형 드라이브, 다축 집적형 드라이브 및 커스터마이징 드라이브 공급으로 대응하고 있다. 미니 드라이브, 슬롯타입 2축 드라이브, 스탠드 얼론 타입 2축 드라이브, 고전압용 미니 드라이브, 커스터 마이징 드라이브 등을 개발해 현재 국내 반도체 대기업 등에 공급하고 있다. 장비 헤드에 단축 드라이브를 많이 설치할 경우 배선이 복잡하여 배선 비용이 많이 들고 드라이브 설치 공간이 커야 하는데 웰콘 2축 드라이브는 배선이 간결하고 드라이브 설치공간이 최소로 가능하다.

▲물류용 AGV를 위한 2축 DC 서보 드라이브

서비스 로봇 및 물류 로봇 수요에 대응해서는 저속에서의 속도 제어 성능, 충돌감지, 회생제동이 가능한 기존 드라이브의 경우 납기나 가격 대응 이 곤란하였지만 국산화를 통해 요구 성능을 만족하는 고가성비의 드라이브를 적기에 공급할 수 있다. 현재 국내 주요 로봇기업의 방역로봇과 이동로봇, AGV/AMR에 공급하고 있다. 웰콘 이동 로봇용 드라이브는 저속에서의 속도제어 성능이 우수하고 외력을 추정하여 일정 힘 이상에서 비상정지가 가능하다는 장점을 가지고 있다.

협동로봇 수요 증가에 대응해 지금까지는 용량별 로봇 관절 기구부에 맞는 우수한 성능의 드라이브 커스터마이징이 곤란했지만 정밀 토크제어 성능이 우수하고 듀얼 엔코더 사용이 가능한 용량별 드라이브 커스터마이징이 가능하다.

▲고객의 니즈에 맞게 만들어진 커스터마이징 서보 드라이브 제품

첨단 물류시스템 대응해서는 컨베이어용 6축 드라이브의 경우 외국산 드라이브 사용으로 국내 3PL (제3자물류) 가격 경쟁력이 약화되었으나 컨베이어 전용 6축 드라이브 개발로 기존 대비 25% 원가 절감을 이룩할 수 있었다.

LMMT(Link Monitoring and Maintenance Tool)용 드라이브의 경우 국내 장비업체에서 드라이브 펌웨어 수정이 곤란할뿐만 아니라 LMMT용 드라이브의 크기가 커서 장비 소형화가 곤란하고 배선비용이 증가하였으나 국내 LMMT 장비업체에서 요구하는 펌웨어를 탑재한 LMMT용 소형 고전압 드라이브를 개발하여 공급함으로서 이러한 문제점들을 극복하였다.

웰콘 LMS전용 DC 고전압 드라이브는 고속에서의 위치제어 성능이 우수하고, 듀얼 인크리멘털 엔코더(Dual incremental encoder) 접속이 가능하고, 드라이브 설치공간이 작아 모듈화가 가능하다는 것이 장점이다.

최근 장비들의 경우 기능은 점점 복잡해지고, 장비 크기는 점점 작아지는 데다 기능 증가로 점점 더 많은 모터가 사용되는데 반도체, 휴대폰, 디스플레이 제조사에서는 점점 더 소형화된 장비를 원하고 있다.

그러다보니 드라이브 설치 공간도 문제가 되고 있다. 이러한 고객들의 다양한 니즈에 대응하기 위해 웰콘시스템즈는 고객의 니즈를 반영한 다양한 사양의 고성능 서보 드라이브를 개발해 공급하고 있다.

▲회사의 기술연구소 모습

이 회사는 정밀 위치제어, 정밀 속도제어, 외란극복 제어, 정밀 힘 제어, 센서리스 충돌 감지, 잔류진동 억제, 협동로봇 조인트 구동모듈 제어 기술 등 튼튼한 기술력을 보유하고 있다.

이러한 성과들로 인해 회사도 급성장하고 있다. 2018년부터 2020년까지는 제품 개발에 매진하느라 매출이 미미하였지만 2021년부터 본격적으로 매출이 발생하면서 양산에 돌입해 그해 5억원의 실적을 거두었고, 작년에는 20억, 올해에는 50억까지 기대하고 있다. 향후 2~3년 안에 드라이브 제품으로만 200억 이상의 매출이 가능할 것으로 전망한다.

▲회사의 기술연구소 모습

특히 작년 하반기부터 로봇용 드라이브 수요가 급격히 증가하고 있어 고무적이다. 지금까지는 외국산 제품이 장악하고 있었는데 가격도 고가인데다가 부품 수급으로 납기에 1년씩 소요되다 보니 웰콘시스템즈에게는 오히려 기회가 되었다. 이 회사는 제품에 들어가는 모든 부품을 재고로 보관하고 있다가 고객에게서 주문이 들어오면 바로 위탁 생산업체에 필요한 부품을 공급해 생산하는 시스템을 갖다 보니 납기가 빠르고 국내에서 생산해 가격도 경쟁력이 있어 수요 기업이 점차 늘어나고 있다. 여기다 30년 이상 로봇 분야에서 종사해 온 CEO의 탄탄한 인맥도 성장의 큰 밑거름이 되고 있다. 웰콘시스템즈는 이렇게 확보한 고객들을 다시 해외 업체에 빼앗기지 않으려고 고객사의 고민을 해결하는데 앞장서고 있다.

▲웰콘시스템즈 박상덕 대표가 다양한 수상기록 앞에서 본지 촬영에 임하고 있다.

드라이브 제품으로 창업을 하게 된 계기가 무엇이냐는 질문에 박 대표는 “창업하기 위해 아이템을 많이 찾아 보았습니다. 저도 로봇을 30년 이상 연구해 왔지만 어느 로봇이 잘 팔릴 것이라는 확신도, 또 팔릴 만큼 기술 완성도가 있게 만들 자신도 없었습니다. 그런데 드라이브는 기존에 있던 시장이지만 고객 니즈가 달라지고, 부품으로 인한 완제품 납기 이슈가 있다는 것을 알고, 그 틈새 시장을 보고 시작했는데 2~3년 사이에 시장이 아주 커졌습니다”라고 답했다.

여기에 CE, KC 인증까지 확보하였고, 펌웨어도 사용자들이 선택해 사용할 수 있게 오브젝트들을 표준으로 만들어 놓아 쓰기도 편하다는 장점이 있다.

드라이브 성능 역시 선진 외국산 제품과 비교해 차이가 없다. 현재까지 개발해 공급한 드라이브중 외산 제품 대비 성능에 문제가 있어 반품한 사례가 한번도 없다는 것은 웰콘시스템즈의 기술력이 얼마나 뛰어난지 알 수 있는 사례다. 이러한 기술력을 갖춘 배경에는 연구기관에서 오랫동안 몸담으면서 축적해온 경험과 노하우가 큰 몫을 차지했다고 볼 수 있다. 일반적으로 부품을 개발하게 되면 외부 고객사의 품질 테스트를 거쳐 양산 단계에 적용하기 까지 3~5년의 시간이 필요하다. 이 긴 시간을 자그마한 규모의 기업들은 자금을 버티지 못하고 문을 닫는 경우가 많다. 그러니 손 쉽게 외국산을 구매해 사용하는 것이다. 하지만 웰콘은 이 기간을 크게 단축할 수 있었기 때문에 이제는 급격한 성장의 단계로 접어들 수 있었다.

▲깔끔하게 정돈된 회사 내부 모습

웰콘시스템즈는 내부에서 7명의 인력중 5명이 R&D인력이며 회로 설계, 성능 검증, 알고리즘 개발, 펌웨어 업그레이드 등의 작업을 하고 위탁 생산업체에서 완제품이 들어오면 성능을 검증한 후 전국 20여개의 판매점을 통해 유통하고 있다. 이들 판매점은 단순히 제품 판매뿐 아니라 기술 지원과 영업까지 모두 하고 있다.

사업을 해보니 무엇이 제일 어렵냐는 질문에 박 대표는 “제품 개발 단계를 지나 수익이 나기까지 죽음의 계곡을 건너는게 제일 힘들었다”고 말했다. 이 회사는 3~$년만에 BEP를 넘어 수익을 내는 단계로 접어 들었기 때문에 이제 죽음의 계곡은 넘어섰다고 볼 수 있다. 박 대표는 회사의 가치를 키우는게 우선이라고 했다.

박 대표는 사업을 하면서 느낀 아쉬움을 토로했다. “다른 사람들은 로봇 회사를 만들면 어느 로봇을 만들기 위해 모터, 드라이브, 센서들을 사서 시스템 인테그레이션 작업을 하는데 출연연 기관들이 그것만 하다 보니 지능형 로봇 사업을 2004년도 부터 시작해 20년 가까이 했지만 남은게 무엇이 있습니까. 지난 일이지만 저는 그때부터 부품을 했어야 된다고 생각합니다. 그런데 빨리 무슨 로봇을 만들어야 하다 보니 부품은 모두 구매해 사용할 수 밖에 없었습니다. 그 부품이 잘 되면 거기에 무엇을 하나 얹어 모듈을 만들고, 또 다른 것을 얹어 점차 완제품으로 발전시켜가야 하는데 우리는 완제품부터 시작합니다. 그래서 저는 거꾸로 회사를 키워가려고 합니다. 지금은 드라이브 성능이나 가격적인 장점을 제일 잘 나타낼 수 있는 모듈을 하나 만들어 놓고, 그 모듈에 인공지능을 넣든지 해서 또 독립적인 시스템을 하나 만들고, 그런 것들을 모아 하나의 로봇을 만들어 가는 방식입니다.

▲대표이사실에서 본지 인터뷰를 위해 박상덕 대표가 사진 촬영을 하고 있다.

로봇 분야에 30년 넘게 있었는데 어떻게 하면 국내 로봇 산업이 좀 더 발전할 수 있을까라는 질문에 박 대표는 생태계 필요성을 언급했다. “중국산 로봇들의 가격 경쟁력은 국가에서 보조금을 주는 것도 있지만 그 밑에 생태계가 잘 되어 있기 때문입니다. 모두가 로봇 제품을 만들고 싶어 하지만 정작 필요한 부품은 해외에서 비싸게 구매해 사용하는데 그래서는 경쟁력이 없습니다. 이제라도 제대로 된 부품을 하나씩 개발해 로봇 회사들이 구매해 사용할 수 있게 하면 단가가 낮아질 수 있습니다. 그런데 아직도 이 논리를 잘 모르는 것 같습니다.” 그는 계속 말을 이어갔다.

“협동 로봇에 들어가는 우리 드라이브도 정부 R&D 자금 받아 개발한 것입니다. 그런데 누군가는 써주고 누군가는 사주는 생태계가 마련돼야 하는데 아직까지 국내 로봇 기업들 조차 자꾸 저가의 중국산 제품을 구매하든지 아니면 검증된 외국의 비싼 제품을 구매해 사용하지 국산 제품을 사용하려고 하지 않습니다. 구할 수도 없고 들어오지도 않고 하니 마지 못해 지금은 국산품을 사용하고 있는 것입니다. 그래서 로봇신문에서 국내 어느 업체를 가봤는데 이런 제품을 개발해 어느 어느 회사 제품에 적용했다는 홍보를 많이 해 주면 사람들이 믿고 사용할 수 있을 것 입니다. 그래야 자꾸 발전합니다.“

박 대표는 검증의 몫도 기업한테 있다면서 기업들이 그런 걸 잘 못한다고 지적했다 “우선 저렴하고 구하기 쉽고 납기 되는 제품 중에 싸게 구매해 사용하려고 합니다. 국내에서 개발한 제품이 기능이 조금 못해도 내가 사용해 보니 이렇게 개선해 달라고 하면 함께 발전할텐데 이제는 기업들도 마인드를 바꿔야 된다고 생각합니다.”

▲웰콘시스템즈 회사 입구에서 손웅희 한국로봇산업진흥원장과 함께

그와의 인터뷰는 끝났지만 20여년 전부터 우리가 부품 사업에 좀 더 매진했었다면 하는 말과 어렵게 부품 개발이 끝나도 국내에서 적용하려는 로봇 기업들이 많지 않다는 말이 계속 기자의 귓가를 맴돌았다. 로봇산업에서도 선순환적인 생태계가 하루 빨리 만들어져 그 탄탄한 생태계 위에서 국내 로봇산업도 한 단계 안정적으로 더 도약할 수 있기를 바란다.

[웰콘시스템즈 회사 연혁]

2018.05 웰콘시스템즈 법인 설립
2018.12 중소벤처기업부 ‘디딤돌창업과제’ R&D 주관기관 협약
2019.05 기술연구소 설립 인정 (KOITA 제2019112370호)
2019.07 벤처기업인증 (Kibo 제20190108520호)
2019.09 창업진흥원 ‘2019 초기창업패키지’ R&D 창업기업 협약
2019.11 중소벤처기업부 ‘혁신형 창업과제’ R&D 주관기관 협약
2019.11 한국과학기술지주 1차 기관투자 유치
2020.03 반도체 피커 모터 전용 MINI 서보드라이브 개발
2020.06 중소벤처기업부 '구매조건부신제품개발사업' R&D 주관기관 협약
2020.06 웰콘시스템즈 특허청 상표등록 (제40-1613369호)
2021.06 본사 이전 (안산시 단원구 별망로 555. 타원TAKRA-5차 812호)
2021.08 벤처기업 인증 ​(벤처기업확인 기관장 제2021082603210호)
2021.09 Multi-AXIS 서보드라이브 개발
2021.11 한국로봇산업진흥원 '2021년 로봇부품실증사업(3차)' R&D주관기관 협약
2022.04 물류 / 서비스 이동로봇 전용 2-AXIS 서보드라이브 개발
2022.06 고전압 서보드라이브 (HVD) 개발
2022.07 2022 경기도기술개발사업 R&D 주관기관 협약