홈   >   Cover Story 이 기사의 입력시간 : 2016-12-01 (목) 11:23:38
2016年 3D AOI 시장동향
‘擴大一路’ 기세 탄, 3D AOI
2016-12  글 : 박성호 기자 / reporter@sgmedia.co.kr
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모바일 협력업체 선택 많아져 급성장 
가격경쟁 심화조짐 포착

지난해 하반기부터 요동치기 시작했던 3D AOI 시장이 올해에는 확실한 성장세를 탔다. 전장, 반도체의 업종의 꾸준한 수요뿐만 아니라 모바일 업종에서도 구체적으로 선택한 탓에 급성장을 이뤘다. 3D AOI 필요성 인식변화, 가격하락, 검사속도 및 성능 향상 등의 이유로 인해 관련 시장은 더욱 확대될 것으로 전망된다. 시장확대에도 불구하고 검사기 업체들은 3D AOI 업체들은 검사성능, 검사속도 향상을 위한 노력에 집중하고 있다. 하이엔드 고객군의 마음을 사로잡기 위해 연구개발에 매진하고 있다. 더불어 SMART Factory 솔루션 제공을 위한 노력도 병행하고 있다. 참 할 일이 많은 3D AOI 업체들이지만, 시장확대에 따른 매출실적이 올라가고 있어서 밝은 표정을 보이고 있다.


몇 년 동안 이어진 SMT 관련 업종의 경기위축을 2016년에도 벗어나지 못했다. 큰 요인은 역시 모바일, 디스플레이, 가전 업종의 설비투자에 대한 긴축정책이다. SMT 전체 경기를 움직이는 이들 업종의 설비투자 중단국면이 이어지면서 SMT 설비제조업체들은 매우 힘든 한 해를 보냈다. 올해 SMT 설비 신규투자건은 모바일 업종의 해외공장용, 소량의 반도체 후공정 및 전장 협력업체에서 진행되었다. 특정 업체의 신규투자를 제외하고는 교체수요가 주류를 이뤘다.
연초 반도체 후공정 특정 업체의 설비투자가 큰 화제였다. 신규투자가 거의 없던 시점이고, 물량 규모가 큰 탓에 모든 설비업체들의 이목을 끌었다. 동종 업체들의 설비투자 이야기도 조금씩 더해지면서 분위기는 후끈 달아올랐다. 반도체 후공정 업체들은 스마트폰 신규 출시에 대비해 원청업체의 생산물량 확보 극대화를 위해 움직였었다. 프리미엄 스마트폰 신규 모델에 대한 최종시장의 반응을 평가하기 이른 시점이지만 예상외의 인기저조와 크리티컬한 불량사태로 인해 생산물량 증대가 흐지부지되어서 후공정 업체들은 투자에서 한 발 빼고 있는 모습이다. 반도체 후공정 업체들의 신규증설이 연기했지만 기존 라인의 교체수요는 소량이지만 꾸준해 그나마 설비업체의 숨통을 열어주는 지대한 역할을 하였다.
SMT 설비시장이 교체수요 중심으로 형성되었지만, 라인증설 투자를 집행하는 업체들도 있었다. 글로벌 스마트폰 업체를 고객사로 둔 1차 및 2차 협력업체들이 그 주인공이었다. 신규 스마트폰 출시에 따른 해외공장 생산량증대 목적으로 진행했었다.
전반적인 SMT 경기침체임에도 불구하고 올해 검사기 업체들은 나쁘지 않은 한 해를 보냈다. 대규모 납품건은 줄었지만 2D AOI의 수요가 꾸준한 편이고, 여기에 새롭게 3D AOI 시장까지 더해져서 국내 대부분의 검사업체들은 매출성장을 기록할 것으로 예상된다.
국내 관련 업계에 따르면, 최근 글로벌 광학검사기 시장은 2014년 기준 2000~2500억원 규모로 추정되고 있으며, 3D AOI가 차지하는 비중은 60% 정도일 것으로 예상하고 있다. 2016년 국내 3D AOI 시장규모는 판매설비대수 기준 대략 200여대로 분석된다. 해외지역의 성장 폭은 더 클 것으로 전망된다. 관련 업체는 유럽, 미주 시장의 완만한 상승세에 중국 시장의 급성장이 더해지면서 올해 글로벌 3D AOI 시장규모는 상당한 성장폭을 기록할 것으로 예상된다.
국내 검사기 업체들은 3D AOI 시장이 초기단계를 넘어 확장단계에 진입했다고 분석하고 있다. A 업체 관계자는 “설비투자를 집행하는 대부분 임가공 업체들은 신규로 검토하거나 혹은 노후장비교체에 있어서 3D AOI를 우선시하고 있다. 3D AOI의 필요성을 의심했던 인식이 바뀌어 이제는 3D 시스템으로 교체하는 게 맞다고 생각하고 있다. 심지어 소형 업체들조차도 유사한 생각을 하고 있다. 그래서 3D AOI 시장 자체가 굉장히 성장을 많이 하고 있다. 앞으로도 지속이 될 것 같다”고 말했다.
3D AOI에 대한 인식 보편화와 더불어 설비가격하락이 해당 시장구체화를 이끄는 원동력이 되었다. 초창기 2D 검사기 대비 2~3배에 달했던 가격대가 최근에는 1.5배 수준으로 형성되어서 임가공업체들이 비교적 쉽게 접근하고 있다. 특히, 모바일 업종에서의 선택이 본격화되기 시작하면서부터 설비 가격은 꾸준한 하락세를 보이고 있다. 3D AOI 검사기의 보급에 의한 대중화가 중요하다고 판단하고 초창기보다 매우 경제적인 가격대로 공급하고 있어서 가격하락을 부채질하고 있다.

3D AOI 성장, 2022년까지 이어질 듯
스마트폰, 태블릿 PC, 스마트 TV 등 IT 제품 수요 확대와 반도체 패키징의 고집적화, 실장 방식 변화, 부품 소형화, PCB Fine pitch화로 인하여 AOI 장비 수요가 증가하고 있다. 글로벌 산업경기가 위축과는 별도로 3D AOI 시장이 커질 것으로 예상된다.
AOI 시장 특히 3D AOI 시장의 미래는 상당히 밝다. Reasearch&Market의 보고서에 의하면, AOI 시스템 시장은 2016년에서 2022년까지 연평균성장률 17.1%를 기록하여 2022년에는 1조원대의 성장이 전망된다. AOI 시장성장의 견인요인으로 보고서에서는 고품질 전자부품 적용증가, PCB의 복잡도 증대, 가전전자기기 업종의 요구확산 그리고 전장 업종에서의 전장품 확대를 이유로 들었다. 특히 이 기간 동안 3D AOI는 전체 AOI 시장에서 빠른 성장세를 예상했다. 3D AOI 시스템 시장은 우주항공, 자동차 전장 그리고 의료 디바이스와 같은 애플리케이션에서 고품질 전자의 전자부품에 대한 전자제조업체의 요구급증을 성장원동력으로 꼽았다.

전장업체들의 연이은 이벨류에이션 요구, 왜?

3D AOI 제조업체들이 초기시절부터 가장 먼저 염두에 두고 공들여온 업종이 전장이다. 초기부터 집중한 만큼 3D AOI의 안정성, 신뢰성이 가장 높아야 할 것 같지만 현재의 분위기는 짐작과는 약간 다르다. 즉, 전장 업종에 먼저 진출한 검사기 업체는 있지만, 압도적으로 리드하고 있다는 느낌을 가지기 어렵다. 단편적인 예로, 전장업체들의 지속적인 이벨류에이션 요구를 들 수 있다. 검사기 업체들에 따르면, 전장 협력사들은 3D AOI 이벨류에이션을 진행하는데, 검사기 업체들의 참여율을 최대한 높이고 있다는 것이다. 이는 현재 사용 중이거나 혹은 원청업체에서 승인한 브랜드에 대해 100% 만족하지 못하기 때문으로 풀이된다. B 업체 관계자는 “전장 업체들의 요구를 최대한 맞추려고 노력하고 있지만, 양산라인에 투입하면 예상치 못한 데이터가 불쑥 튀어 나온다. 양산라인의 변수가 너무 많기 때문”이라는 이유를 들었다. 이로 인해 전장 관련 협력업체들은 현재 생산하고 있는 물종에 최적화된 브랜드를 선정하는 분위기가 짙다. 협력사들은 원청업체에서 승인한 브랜드의 모델만을 선택해야 하는 좁은 선택권을 가지고 있지만, 3D AOI 검사기 선택에 있어서는 비교적 자율성을 확보한 모양세이다. 이는 3D AOI 평가 및 장비 선정에 대한 기준 자체도 아직까지는 확정된 표준화되어 있지 않고, 각각의 회사 특성에 맞게 차이가 있기 때문으로 분석된다.



검사기 업체들은 전장 업체의 생산물종에 따라 브랜드의 평가점수가 천차만별이라고 말하고 있다. 그리고 협력업체에서 어떠한 성능에 비중을 두느냐에 따라 선정업체가 달라진다고 덧붙였다. 특정 검사항목에 많은 비중을 두는 업체가 있는가 하면 검사티칭과 같은 사용의 편의성에 중점을 두는 업체도 있다. 회사마다 종합적으로 평가하는 항목자체는 비슷한데, 어떠한 포인트에 비중을 두느냐에 따라 검사기 업체의 희비가 엇갈린다. 이러한 분위기는 비단 전장 업종뿐만 아니라 모바일 업종에서도 비슷한 모습을 보이고 있다. 검출력을 우선시하는 업체, 양산성에 집중한 업체들 그리고 사용의 편의성, 서비스지원능력 등에 중점을 두고 있다. 그래서 생산하고 있는 물종의 생산품질에 따라 고객사마다 선호하는 설비 및 브랜드가 달라지고 있다.
물론 전장 업종에 먼저 진입한 검사기 업체가 매우 유리하다. 다년간의 노력을 기울인 결과 전장업체의 눈높이를 가장 많이 충족시키고 있어서 최종으로 낙점받는 경우가 대부분이다. 하지만 후발업체들의 도전도 만만치 않은 상황이다. 선도업체가 경험했던 어려움을 반면교사 삼아 3D AOI의 성능을 급격하게 향상시키고 있다. 전장 업종의 현재 분위기가 이어진다면 해당 시장은 여러 검사기 업체들이 동참한 춘추전국시대의 모습도 나타날 것으로 보인다. 또한 전장 업체들도 가격하락, 납기 문제, 검사기의 특장점 등에서 유리한 검사기공급 2벤더 시스템을 강화할 것으로 예상된다.

SMART Factory 구축에 동참

제조산업계의 ‘SMART Factory’ 구현이 최대의 화두가 되었다. 특히, 스크린프린터 후단의 3D SPI, 장착검사의 MOI, 납땜검사의 3D AOI 모델들을 묶은 턴키구조를 제안하고 있다. 사용자 입장에서도 하나의 브랜드로 구성된 생산라인이 유지관리, 서비스지원 등의 측면에서 유리하다고 보고 선호하고 있다. 여기에 구매 금액 측면에서도 혜택을 볼 수 있어서 턴키공급에 긍정적으로 받아들이고 있다. 검사기 업체의 턴키 개념 장비공급으로 이들 장비들을 연동하는 통합관리시스템이 검사기 선정에 중요한 항목이 되었다.
검사기 업체들은 SMART Factory 솔루션 제공을 위해 크게 2가지 방법을 동시에 실행하고 있다. ‘자체 솔루션 개발’과 ‘주요 SMT 설비업체들과의 협력관계 강화’가 그것이다.
자체 솔루션 개발은 불량원인추적 관리를 통한 생산공정안정화에 목적을 두고 진행되고 있다. 해당 시스템을 이미 몇 년 전부터 개발하였는데, 최근 그 성능을 강화하는데 집중하고 있다. 생산라인의 검사기들 연동을 통해 전반적인 생산공정을 관리하는 꾀하는 시스템에 대한 모든 업체의 부르는 명칭이 다르지만, 큰 맥락은 비슷하다. 공통적으로 마지막 납땜 검사에서 불량이 발생했을 때, 불량이 발생한 특정 포인트에 관한 앞단의 장착검사기에서의 상태를 보여주고, 더 나아가 SPI에서의 인쇄상태까지 현장이 아닌 곳에서도 모니터링할 수 있는 시스템이다. 이를 통해서 생산라인이 현 상태를 수시로 점검할 수 있고, 불량 추적/분석이 가능하다. 현재의 수준에서 한 단계 앞선 공정관리시스템을 지원하기 위해 검사기 업체들은 역량을 집중하고 있다.
주요 SMT 설비업체들과의 협력관계 강화 측면에서는 전략적으로 움직이고 있다. 특히 칩마운터 업체들과 협업하는 비중이 높아졌다. SMT 설비업계에서 칩마운터 업체들이 ‘SMART Factory’ 솔루션 지원을 가장 큰 목소리로 강조하고 있다. 해당 솔루션에 대한 이해를 높이기 위해 여타의 설비업체들과의 협력을 키우고 있다. 칩마운터 업체의 솔루션에서 검사기의 역할은 명확하다. 3D SPI가 피드백 기능을 통해서 스크린프린터의 인쇄 값을 보정하듯이 장착검사기가 마운터의 장착 프로세스의 데이터를를 보내서 신호대로 보정하도록 데이터를 제공한다.

3D 검사 난제 극복위한 업체들 노력 지속

3D AOI의 검사 성능 중 현재까지 가장 취약한 부분은 난반사, 노이즈 문제로 인한 불량검출력 저하이다. 아무리 검사프로그램을 매우 잘 짠다고 하더라도 이들 항목을 100% 극복하지 못하고 있다. 신규 보드가 들어오면 예상치 못한 난반사가 나오던지, 부품에 가려져서 측정하지 못한다던지, 이런 저런 이유로 검사하지 못하는 경우가 자주 나온다.
3D AOI 업체는 난반사와 노이즈 문제를 100% 해결할 수 없다고 말하고 있다. 기술적인 한계점에 도달한 상황이다. 기본적으로 3D AOI는 여러 방향의 프로젝션에서 쏘아서 부품에서 반사하는 영상들을 취합하여 3D 형상을 구현한다. 그런데 문제는 프로젝션 빔이 예상과 다른 각도로 반사되었을 때의 난반사와 반사 영상이 중첩됨으로써 발생하는 이미지 노이즈이다. 3D 검사기 입장에서 검출하기 가장 까다로운 포인트는 얼굴이 비칠 정도로 선명한 거울재질의 부품의 솔더링 높이, 커넥터와 같이 필렛이 상당히 높으면서 아주 반짝반짝하고 shining한 영역이다. 솔더링 입장에서 보면 아주 잘 된 솔더링이다. 이러한 부분을 3D로 구현하여 높이를 측정하기가 매우 어렵다. 이들을 해결하기 위해 각 제조업체들은 기술개발에 집중하고 있다. 제조업체들은 노이즈를 정확하고, 빠르게 제거하느냐가 3D 업체들간의 보이지 않는 싸움이 진행 중이다. 많은 업체들은 프로젝션 빔의 수를 늘리든지 혹은 프로젝션의 각도를 조정하여 해결하는 모습이다. 일부 업체에서는 특화된 구조의 카메라를 자체 개발하여 장착하고 있다. 
한편, 3D AOI 업체들은 부품 높이 측정한계를 지속적으로 올리고 있다. 현재 평균 25mm 높이 부품까지 측정가능하고, 최대 40mm 부품까지 측정하는 설비도 등장했다. 높은 부품 대응력을 키운 업체는 또 하나의 차별성으로 두고 영업에 적극 활용하고 있다. 
 

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