HÜBERS: 소재 한 방울까지 정밀함을 설계하다

보홀트(Bocholt)에 본사를 둔 독일 엔지니어링 기업 HÜBERS는 캐스트 수지 가공 및 함침(impregnation) 기술 분야를 선도하는 세계적인 기업 중 하나입니다. HÜBERS는 연구개발(R&D), 설계, 제조 및 서비스를 한 곳에서 통합 관리하며, 중국, 일본, 미국에 위치한 직영 지사의 지원을 바탕으로 전 세계 60개국 이상의 고객에게 3,500대 이상의 시스템을 공급해 왔습니다.

간단히 말해, 이 회사가 구축하는 것은 정밀함 그 자체입니다. 즉, 액상 수지와 실리콘을 결함 없는 고신뢰성의 전기 및 복합재 부품으로 변환하는 기계를 제작하고 있습니다.

핵심 기술

HÜBERS 시스템의 중심에는 진공 기반 정량 토출(dosing) 및 혼합(mixing) 기술이 자리하고 있습니다. 수지, 경화제 및 충전제는 진공 정량 혼합기에서 준비되는데, 이 과정에서 재료가 금형에 도달하기도 전에 수분, 갇힌 공기, 가스가 완벽히 제거됩니다. 이는 최종 부품의 품질을 결정짓는 가장 중요한 요소입니다.

반응성 수지는 혼합된 상태로 오래 머물수록 점도가 높아지므로, HÜBERS는 대규모 배치(batch) 작업을 전면 배제합니다. 대신, 정밀 서보 구동 정량 펌프가 정적 혼합기(static mixer)로 재료를 공급하여 캐스팅(주조) 직전에 필요한 최소한의 양만을 혼합합니다. 정적 혼합기의 각 세그먼트는 균질기(homogenizer)의 역할도 겸합니다. 재료가 13개의 세그먼트를 통과할 즈음이면 약 1억 3천만 개의 미세한 층으로 분할되어, 기존의 배치 혼합 방식으로는 구현할 수 없는 탁월한 균일성을 제공합니다.

모든 토출(dosing) 사이클은 전용 토출 제어 장치(Dosing Control Unit, DCU)에 의해 실시간으로 검증됩니다. 이 장치는 압력, 펌프 동기화 및 피스톤의 이동을 추적하고, 편차가 발생하면 즉각적으로 표시하며, 추적성을 확보하기 위해 전체 생산 이력을 기록합니다. 이를 통해 품질 관리는 단순한 표본 검사(spot-check)에서 지속적이고 자동화된 기록의 형태로 전환됩니다.

이후 혼합물은 해당 부품 및 산업 분야에 맞게 선택된 HÜBERS만의 독자적인 공정 중 하나를 통해 주입(배치)됩니다.

• 캐스팅 및 금형 충전(Casting & Mold Filling) — 혼합물을 개방형 또는 폐쇄형 금형에 붓거나 주입하며, 멀티 헤드 시스템을 사용하여 여러 부품을 병렬로 생산할 수 있습니다.

• APG(자동 압력 겔화, Automatic Pressure Gelation) 및 SVT(실리콘 진공 처리, Silicone Vacuum Treatment) — 밀봉되고 가압된 금형 내부에서 에폭시 겔화 및 실리콘 가황(vulcanization)이 이루어집니다. 수축 보상 피스톤이 장착되어 있어, 경화 과정 중 재료가 수축하거나 팽창하더라도 표면을 결함 없이 완벽하게 유지합니다.

• V-DIT(진공 직접 주입 기술, Vacuum Direct Infusion Technology) — 복합재를 위한 기존 수지 주입 방식에 대한 HÜBERS의 독자적인 기술입니다. 진공 압력만으로 수동적으로 흡입되는 기존 방식과 달리, 수지가 인라인으로 혼합된 후 완전히 밀폐되고 지속적으로 탈기되는 시스템 내부의 섬유 적층부(fiber layup)로 능동적으로 펌핑됩니다.

• 링 라인 시스템(Ring Line System) — 단일 중앙 준비 장치가 여러 주조(캐스팅) 스테이션에 동시에 재료를 공급합니다. 각 스테이션은 개별적인 압력 제어가 가능하여 공장 전체에서 중단 없이 지속적인 생산을 가능하게 합니다.

제조 분야에서의 활용

정밀하고 오염 없는 정량 토출(dosing) 및 경화(curing)라는 기본 공정은 고신뢰성이 요구되는 거의 모든 전기 또는 복합재 부품에 적용될 수 있기 때문에, HÜBERS의 기술은 다양한 산업 분야에서 활용될 수 있습니다.

• 전자 및 전력 전자(Electronics & Power Electronics): 까다로운 고밀도 애플리케이션을 위해 클린룸 및 마이크로 시리즈 시스템에서 생산되는 전력 반도체, 커패시터, 센서, 변압기, 인버터 및 커넥터.

• 자동차 및 e-모빌리티(Automotive & E-Mobility): 스테이터(고정자), 로터(회전자), 허브 모터, DC/DC 컨버터 및 하이브리드 드라이브 시스템을 위한 캐스팅(주조) 및 함침 공정은 물론, 점화 코일 및 크랭크케이스 함침과 같은 기존 작업까지 지원합니다. 이 시스템들은 단순한 파일럿 라인이 아닌 실제 대량 생산 라인에 이미 도입되어 있습니다.

• 에너지 및 전력 송전(Energy & Power Transmission): 건식 변압기, 커패시터 및 전력망 구성 요소로, HÜBERS가 초기 진공 함침 시스템 시절부터 기여해 온 시장입니다.

• 신재생 에너지(Renewable Energy): 해상 규모의 대형 생산을 포함하여, 복합재 풍력 터빈 블레이드를 위한 대규모 V-DIT 주입(infusion) 시스템.

• 복합재 및 항공우주(Composites & Aerospace): 항공기 내부 및 꼬리 부분의 구조 부품, 자동차 및 철도 차체 구조물, 산업용 부품. 이 분야에서 HÜBERS의 V-DIT는 기존의 RTM, LRTM 및 VARTM 공정을 한 차원 업그레이드한 기술로 자리매김하고 있습니다.

중요성

주조(cast) 또는 함침(impregnated) 부품의 특성은 재료가 정량 토출되어 주입되는 바로 그 순간, 단 몇 초 만에 결정됩니다. 그리고 그 이후의 거의 모든 공정은 생산 속도를 유지하면서 이 순간을 반복적으로 정확하게 구현해 내는 것에 달려 있습니다.

HÜBERS는 진공 기술, 토출 정확성, 실시간 모니터링을 하나의 연결된 공정으로 통합 설계함으로써, 과거 작업자의 숙련도에 의존했던 작업을 제어 및 추적 가능하고 확장 가능한 공정으로 탈바꿈시킵니다. 이는 부품이 더 높은 출력 밀도와 대규모 생산으로 나아감에 따라 e-모빌리티, 신재생 에너지, 항공우주 복합재와 같은 산업 분야에서 정확히 필요로 하는 혁신입니다.