---

      공작기계 분야 전략물자 품목 소개 및 통제동향 안내

---

 

                                                                        - 운영식 교수(건양대학교)

I. 서론

 

“기계를 만드는 기계(Mother Machine)"인 공작기계(Machine Tool)는 기술 집약도가 높은 고부가가치 자본재 산업의 핵심으로 한 나라의 산업의 기술력과 경쟁력의 척도로 활용되기도 한다.

국제규격(ISO)에서는 “한 운동원에 의해서 작동하고 물리적, 화학적 또는 기타의 방법으로 성형해서 공작물을 생산하는, 수작업을 하지 않는 기계”라고 정의하고 있으며, 미국에서는 금속가공기계를 절삭기계(Cutting Machine)와 성형기계(Forming Machine)로 분류하며 이 둘을 합하여 공작기계라고 부른다.

한국산업규격(KS)에서는 공작기계에 대해 「주로 금속 공작물을 절삭, 연삭 등에 의하여 불필요한 부분을 제거해 내어 필요한 형상을 만드는 기계」로 정의하고 있다.

우리나라의 공작기계산업은 생산의 경우 중국, 독일, 일본, 이탈리아에 이어 세계 5위, 수출은 세계 8위의 위상을 갖고 있으며, 선진국 제품과 기술적인 큰 차이를 보이지 않고 있다.

 

전략물자관리원의 자료에 의하면, 2010년에 전략물자 사전판정 신청은 3,930건이고, 이중 기계분야는 1,210건(31%)에 달하며 공작기계는 197건으로 기계분야에서도 주요 품목임을 알 수 있다.

한편, 기계분야 품목의 전략물자 해당률은 17.4%로 전체평균 해당률인 12.9%를 상회하고 있으며, 공작기계는 63%로 비해당 건수보다 해당 건수가 오히려 더 많은 현상을 보이고 있다.

이는 공작기계분야에서 수출통제 품목의 종류가 많고, 통제 내용의 범위가 넓으며, 생산 추이가 통제 대상에 해당하는 고정밀 공작기계가 많은 데 기인한다고 할 수 있다.

 

 

II, 공작기계 분야 수출 통제 품목 소개

 

기계 분야중 공작기계로 분류할 수 있는 통제 품목은 4대 비확산 수출통제체제에 광범위하게 분포되어 있는데, 가장 많은 품목이 재래식 무기 및 산업겸용 품목을 통제하는 바세나르체제(WA)에 있다.

원자력 전용 및 이중용도 품목 통제체제인 핵공급국 그룹(NSG), 미사일, 무인항공기 및 이중용도 품목 통제 체제(MTCR)에도 바세나르 체제 통제 품목과 중복되는 물품을 포함하여 통제 품목이 다수 있으며, 군용물자 통제 리스트에도 ‘군용물자목록에 기재된 물품의 생산을 위한 장비’ 로 공작기계를 폭넓게 통제하고 있다.

 

공작기계 분야의 통제 품목은 다음과 같이 일곱가지로 분류할 수 있다.

 

첫째, 전통적 개념의 공작기계이다. 위치 정밀도가 우수하고 윤곽제어를 위한 동시제어축수가 다수인 공작기계로서 터닝, 밀링, 연삭, 지그보링(jig boring), 플라이 컷팅(fly cutting), 심공드릴 머신이 대표적이다.

이러한 공작기계는 사실상 모든 산업에서 사용되고 있고, 어느 국가에서나 기반산업으로서 절대적인 위치에 있는데, 그 중 어느 한 축이라도 위치정밀도가 6㎛이하(같거나 더 우수한)이거나, 윤곽제어를 위한 통시제어축수가 2축 이상인 공작기계는 각 사안별로 면밀히 검토하여야 한다.

여기서, 위치 정밀도에 대한 정확한 이해가 필요한데, 흔히 공작기계 제조회사에서 최종 제품의 품질 검토용으로 실시하는 베드면의 직선도 측정과 같은 정적 검사가 아니라 ISO 230/2(국내에서는 KS B ISO 230-2)에서 규정하는 위치 결정 정밀도 시험 방법 통칙에 따른 검사 결과로 위치 정밀도를 평가하여야 한다.

또한, AGMA 14(ISO 3) 등급 이상의 정밀한 기어를 제작할 수 있는 쉐이빙(shaving), 다듬질(finishing), 연삭, 호닝(honing) 머신도 통제 품목이다.

 

둘째, 형(램 또는 플런지)방전기(EDM) 이다.

일반 산업분야에서 많이 쓰이는 와이어 방전기는 제외되며, 핵무기를 위한 부품의 가공에 사용되는 윤곽제어 회전축이 2개 이상인 형방전기가 이에 해당된다.

 

셋째, 물 또는 유체제트, 전자빔 및 레이저빔을 이용하는 기계이다.

금속, 세라믹 또는 복합재료를 제거하기 위한 공작기계인데, 윤곽제어 회전축이 2개 이상이고, 위치정밀도가 0.003°미만(보다 우수한) 이어야 한다.

이러한 공작기계는 일반 공작기계로 가공이 어려운 난삭재 부품을 정밀 가공하여 군사용 장비를 제조하는데 필요하다.

 

넷째, 광학 다듬질(optical finishing) 공작기계이다.

비구면 광학표면 가공이 가능한 자기유동 다듬질(magnetorheological finishing, MRF), 전기유동다듬질(electrorheological finishing, ERF), 에너지입자빔 다듬질(energetic particle beam finishing), 팽창멤브레인툴 다듬질(inflatable membrane tool finishing), 및 유체제트 다듬질(fluid jet finishing) 등이 해당된다.

윤곽제어 동시제어축수가 4개 이상이고, 형상정밀도가 1.0㎛ 보다 우수하며, 표면거칠기(RMS)가 100㎚보다 우수한 기계가 통제 대상이다.

 

다섯째, 정수압프레스이다.

최대 운전 압력이 69MPa 이상인 정수압프레스와 이를 위해 특별히 설계된 금형, 주형 및 제어장치가 통제 대상이다. 주로 아르곤 등의 가스를 압력매체로 하여 등방가압하고 1500℃ 초과의 온도 환경이 제어되는 열간 정수압프레스(hot isostatic press, HIP), 압력매체로 주로 물을 이용하는 냉간 정수압 프레스(cold isostatic press, CIP) 와 200℃ 정도까지의 가열장치가 있는 온간 정수압프레스(warm isostatic press, WIP)가 이에 해당한다.

이러한 정수압프레스는 이종금속의 확산 결합, 재래식 무기, 핵무기 부품 제조에 사용되고 있다.

 

여섯째, 회전성형기(spin forming machine)와 유동성형기(flow forming machine)이다. 윤곽제어를 위한 동시제어축이 2개 이상이고, 한 개 롤러의 힘이 60kN 초과인 기계로서, 두께 변화를 적극적으로 하느냐의 여부에 따라 회전성형과 유동성형으로 나뉘게 된다.

회전하는 주축과 롤러, 맨드릴 시스템을 이용하여 소성 변형 제어를 통해 곡선이나 원통형상의 제트엔진 부품, 로켓 모터 케이스, 미사일 원추형 케이스, 핵연료 봉의 말단마개 등을 제조하는데 사용된다.

또한, 75mm이상 400mm이하 내경의 실린더형 회전자를 만들 수 있도록 설계된 회전자 성형 맨드릴(rotor-forming mandrel)도 통제 대상 품목이다.

일곱째, 소프트웨어(software)이다.

위에서 언급한 통제 대상 공작기계들이 대부분 윤곽제어를 위한 다수의 동시 제어축을 갖고 있는데, 이를 작동하기 위한 전자장치로서 컨트롤러와 소프트웨어가 필수이다. 4축 초과를 동시 제어할 수 있는 수치제어 유닛과 통제 대상 공작기계를 개발·생산·사용하기 위한 소프트웨어가 통제 품목이다.

 

이외에도 공작기계 자체는 아니지만 공작기계 성능을 향상시킬 수 있는 복합회전 테이블과 경사스핀들, 3차원 측정기(co-ordinate measuring machine, CMM), 직선 및 각 변위 측정 장치, 표면 거칠기 측정 장치, 선형·회전 위치 피드백 장치, 치수 검사 장치 등도 반드시 각 내용을 면밀히 검토해야할 대상들이다.

또한, 원자력 전용 품목인 조사후 핵연료 절단기, 군용물자 목록에 기재된 물품의 생산을 위한 장비와 이를 개발·생산·사용하기 위한 소프트웨어 등에 해당 여부도 고려해야 한다.

 

 

III. 공작기계 분야 통제 품목 개정 동향

 

2008년 이후의 공작기계 분야 통제 품목의 주요 개정 논의 및 동향을 살펴보면, 비구면 광학표면 가공 공작기계에 팽창멤브레인툴 다듬질과 유체제트 다듬질 등 가공방법 2종을 추가하자는 제안이 신기술을 개발한 국가로부터 있었으며, 이를 선점하기 위한 선진국의 주도로 합의에 이르러 개정이 이루어졌다.

 

터닝가공 공작기계의 동시제어축수를 2축에서 3축으로 상향조정하자는 제안은 신흥 성장국의 찬성률은 높았으나 선진국의 반대로 미합의에 이르렀다.

독일은 통제 제외 품목인 특수한 압출기 웜(extruder worm)이 아닌 일반적인 웜과 쓰레드(thread)를 가공할 수 있는 공작기계로 범위를 확대하는 안건을 제출하였으며, 이 역시 합의되지 못하였다.

 

공작기계 정밀도 시험방법에 대한 표기정밀도 내용중 ‘직선축’이란 용어에서 ‘직선’을 삭제하여, 직선축과 회전축에 모두 적용할 수 있도록 하자는 안건을 일본이 제안하였으나 추가 검토 의견으로 철회되었다.

 

한편, 3차원 측정기는 매년 다양한 의견과 절충안이 제출되고 있으나, 최종 합의에 이르기까지는 시일이 필요한 것으로 보인다.

NSG 총회 의제 검토내용은 최대허용오차 측정기준을 독일규격에서 ISO 규격으로 적용하자는 것과, WA와 통제 기준이 상이한 부분을 일치하자는 내용이었으며, 미국에서 이를 절충한 의견이 개진되었다.

한편, WA-EG 의제 검토 내용은 3차원 허용오차 내용중 일부를 변경하자는 것과 측정길이에 대한 구체적인 수치를 제시하였고, 다시 2009년에 측정 탐침(probe)에 대한 Unidirectional Repeatability 규정을 구체화 하자는 안건이 상정되었다.

 

 이는 3차원 측정기의 정밀도는 측정기 본체뿐 아니라, 탐침의 정밀도도 중요하므로 이를 구체적으로 반영하여 우수한 정밀도의 본체가 저성능 탐침을 장착하여 통제기준을 벗어나려는 시도를 차단하려는 것이며, 정밀도의 측정범위를 명시하여 전체적인 성능은 좋지 않으나 좁은 구간에서의 측정으로 인해 정밀도가 우수하여 통제되는 사례를 제외하려는 목적이 있다.

 

 

IV. 결론

 

공작기계와 관련된 의제는 이 분야의 품목이 가장 많이 포함되어 있는 바세나르체제(WA-EG)에서 매년 활발하게 제출되고 있으며, 2011년 상반기에도 4건이 검토되고 있다.

밀링가공 공작기계의 통제범위를 위치정밀도 뿐만 아니라 직선축의 측정범위를 구체적으로 명시하자는 의견이 있었으며, 유동성형기 및 회전성형기의 명칭을 변경하자는 제안과 선형 및 회전 위치피드백 장치의 통제범위를 명확히 하여 본래 취지대로 센서 장치류를 통제하자는 제안이 러시아와 일본으로부터 각각 있었다.

3차원 측정기에 대한 의제도 미국에 의해 제출되었는데, 탐침에 대한 통제 내용을 명확히 하여 자의적 해석의 여지를 남기지 않고, 의도적으로 통제를 피하고자 하는 시도를 사전에 봉쇄한다는 배경설명이 있었다.

그러나 점차 고정밀화 되고 쓰임새가 증가하는 비접촉 탐침과 이를 장착한 CMM에 대한 언급이 없으며, 측정길이(범위)에 대한 내용이 없어, 향후 이에 대한 논의가 있어야 할 것으로 생각된다. 또한, AFM/SPM 등 미세 탐침을 이용하는 현미경과 유사한, 새로이 등장하는 측정기(현재로서는 CMM으로 적용하지 않음)에 대한 통제도 추후 면밀한 검토가 요구된다.

2010년 전략물자관리원의 연례보고서에 나타난 각국의 동향을 보면, 통제 제도의 보안, 개정, 신설 등을 통하여 통제 내용을 강화하고 형사적 행정적 처벌을 엄격히 적용하고 있는 추세이며, 아울러 경고장 발부, 억류, 압수 등 예방적 조치도 병행하고 있다. 국내에서도 공작기계 판매 대리업체가 전략물자인 정밀 공작기계를 싱가포르에 무허가 수출하였다가 적발되어 수출입금지 처분과 교육명령을 받은 사례가 있었다.

2005년 Yestrade 서비스가 개시된 이후 우리나라의 전략물자 이행수준은 급격히 개선되었으며, 우리 기업의 판정업무로 인한 업무 부담을 경감시키는데 큰 도움이 되고 있으며, 세계적으로도 유일한 자가판정 시스템은 그 우수성을 인정받아 성공적인 우수 시스템으로 인정받고 있다.

이러한 우수한 시스템을 기반으로 한 국제수출통제제도의 명확한 이해를 바탕으로 안전한 세계 무역 질서를 유지하는데 기여할 것으로 기대한다.

 

참고자료

[1] 2009년 연례보고서, 전략물자관리원, 2009.

[2] 2010년 연례보고서, 전략물자관리원, 2010.

[3] 2010 사전판정 자문위원 워크숍, 전략물자관리원, 2010.

[4] 전략물자 수출입 고시, 지식경제부, 2010.

[5] WA-EG 의제 검토서, 2011.

[6] 공작기계산업 2010실적 및 2011전망, 한국겅작기계산업협회, 2011.

[7] www.yestrade.go.kr

[8] www.komma.org