홈   >   Cover Story 이 기사의 입력시간 : 2018-12-01 (토) 11:59:55
3D AOI 시장동향
검사기 성능 ‘진일보’ & 차세대 먹거리 발굴 ‘집중’
2018-12  글 : 박성호 기자 / reporter@sgmedia.co.kr
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앞선 검사속도 및 성능 위해 업그레이드 지속 
3D 기술 기반 특화시장 모색 ‘적극’  
   

3D AOI 검사기 업체들의 성장이 지속되고 있다. 국내 SMT경기침체 대규모의 설비투자건이 없었던 점은 아쉽지만, 검사기 구매를 고려한 대부분의 업체들은 3D AOI를 꼭 지정해 요청하고 있다면서 분위기만큼은 상당히 좋다고 전하고 있다. 3D AOI 보급기에 접어들면서 가격경쟁이 심화되고 있고 있어서 치열한 가격경쟁이 벌어지고 있다. 고부가 시장을 키우기 위해 검사기 업체들은 반도체, 전장 등의 하이엔드 업종에서 요구하는 성능 향상에 집중하고 있다. 이를 위해 소형 칩, 초미세 피치 등에 적합한 하드웨어 변경과 검사알고리즘 개선에 역량을 기울이고 있다. 고성능 개발연구와 더불어, 3D 기반의 틈새시장 찾기에도 매진하고 있다. 당분간 3D AOI 시장 성장이 예상되지만 미래의 먹거리 발굴에 더욱 적극적인 모습을 보이고 있다.
 


올해 전자산업계에서는 설비투자를 위한 지갑을 거의 열지 않았다. 라인증설을 집행했던 업체의 수를 손으로 꼽을 정도였으며, 그 양도 이전에 비해 대폭 줄었다. 설비투자 위축은 전방위적으로 나타났다. 휴대전화, 디스플레이 업종에서는 매서운 한겨울 찬바람을 연상케 할 수준이었고, 연초 기대했었던 반도체 후공정, 전장 등의 하이엔드 업종에서의 움직임도 예상치를 밑돌았다. SMT 설비를 공급하는 많은 업체들이 힘든 시기는 보냈다. 신규 증설목적의 투자가 집행되는 건이 간헐적으로 나왔던 2~3년 전보다 더 적었다.


연초 산업은행은 전년대비 4.2% 늘어난 197.8조 원의 설비투자를 전망했었다. 제조업의 경우, 반도체와 디스플레이가 전체 설비 투자를 주도하며 자동차의 경우 친환경차와 자율주행 관련 투자 확대를 예상했었다. 다만, 반도체와 디스플레이의 OLED 설비투자 비중이 전체 설비투자 중 29.3%를 차지하는 투자 편중현상 심화를 지적했었다. 예측과 비슷하게 철저한 대기업 중심의 설비투자가 이어졌으며, 협력업체로 투자분위기가 확대되지 않았다. 불확실한 산업분위기를 이유로 협력업체들은 신규증설을 거의 진행하지 않았다. 지난 6월 통계청에서는 올해 상반기 설비투자지수가 4개월간 연속 감소세를 보였다는 분석이 이를 잘 입증하였다.
SMT시장이 극심하게 위축되었지만, 검사기 업체들은 나쁘지 않은 한 해를 보냈다. 설비투자 감소에도 불구하고 검사기 특히, 3D AOI 시장은 활발하게 움직였다. A 업체 관계자는 “3D AOI 수요는 꾸준한 편이었다. 생산품질 제고와 라인직행율 증가 목적의 생산라인 업그레이드 추세가 이어지고 있으며, 보드의 고밀도화, 협피치화를 향한 기술 진화가 거듭되고 있어서 니즈는 해마다 커지고 있다. 대부분의 3D AOI 업체들은 올해도 확연하게 매출이 성장했을 것”이라고 예상했다. 이어 그는 “올해 3D AOI 투자는 예년과 다른 모습으로 진행되었다. 큰 오더들이 존재했었던 2016년 및 2017년과 전혀 달랐다. 대형 투자건은 극소수에 불과한 반면, 라인보강 및 보완 목적의 중간급 규모의 수요, 다양한 업종에서의 소량 투자건이 주류를 이뤘다”고 분석했다. 이 같은 의견에 모든 검사기 업체들이 동조하고 있다. B 업체 관계자는 “대량 투자보다는 소규모 물량이 많았던 한 해였다. 모바일, 전장 업종이 주를 이뤘다. 생산캐파 증대 목적보다는 기존 2D 검사기를 3D AOI로 전환하는 교체 목적이 높았다. 원청업체의 3D AOI 검사를 통한 생산품질 강화 요구가 늘어나면서 교체 시장이 조금 열리고 있다. 더불어 생산자동화, 인건비 절감을 위한 수요도 많았다”고 말했다. 결론적으로, 2018년 검사기 시장은 특정 업종의 대량 물량에서 벗어나서 다양한 업종의 소량 물량이 많았던 모습을 보였다.

3D AOI 언제까지 커질까? 

현재의 시장분위기를 보면, 3D AOI의 확산은 당분간 이어질 것으로 예상된다. 지난 3~4년 사이 전기전자 많은 업체들이 3D AOI를 집중투자했다. 신규증설라인 구성시 3D 검사기는 빠지지 않는 설비가 되었고, 검사기 교체용 투자에서도 검토 1순위였다. 3D 검사기 성능의 안정화와 신뢰성을 구축하였기 때문이라고 분석된다. C 업체 관계자는 “초창기 3D AOI 성능을 의심하는 시선이 많았다. 그러나 검사기 업체들이 검사성능 안정화 작업을 성공적으로 이뤄내면서, 3D AOI의 가성불량이 적고, 품질향상에 기여한다는 긍정적인 면이 더욱 부각되었다”면서, “더불어 모바일, 전장, 반도체 업종에 초소형 부품장착, 부품 밀집도 고도화에 3D AOI가 큰 도움이 된다고 판단했던 점도 시장 급성장에 큰 도움이 된 것 같다”고 덧붙였다.
전자산업계의 변수가 워낙 많기 때문에 정확한 예측이 어렵지만, 검사기 업체들은 최소 2~3년 동안 성장세를 멈추지 않을 것으로 보고 있다. 전체 검사기 시장에서 2D 검사기와 3D 검사기가 차지하는 비중이 20:80으로 형성될 것으로 전망하고 있다. 2D AOI가 꼭 필요한 공정과 업체들을 제외한 나머지는 모두 3D AOI를 사용한다는 것이다. 이를 기준으로 보면 아직 3D AOI 요구는 성장 가능성이 많다. 3D AOI 라는 큰 공이 대형 업체와 1차, 2차 벤더들에서 중소형 업체들로 넘어가고 있는 모습이다. 아직까지 2D AOI만을 이용하고 있는 잠정 수요처가 샐 수 없을 정도로 많이 남아 있다. 자연스러운 교체수요가 3D AOI 시장을 이끌 것으로 보인다. 여기에다 구버전의 최신 버전 교체까지 예상되고 있어서 좋은 흐름을 이어갈 것으로 예상된다.

M-AOI용의 3D AOI 확산?

최근 Pre-Reflow의 M-AOI용도로 3D AOI를 적용하려는 움직임이 나오고 있다. 그 동안 부품의 유무 등 단순한 검사작업이기에 2D AOI 혹은 Low 등급의 3D AOI가 들어가는 공정이었다. 그런데 이 검사에서도 3D 검사를 요구하는 목소리가 하이엔드 업체들 중심으로 조금씩 나오고 있다. C 업체 관계자는 “M-AOI용 3D AOI 적용이 아직까지 오버스펙인 것은 맞다. 그러나 앞선 미래를 감안한다면 나쁘지 않은 선택이 될 수 있다. 칩의 소형화, 협피치화 추세는 멈추지 않을 것이다. 어떠한 검사항목이 추가될지 아무도 예측할 수 없다. 그리고 현재 칩 실장상태를 검사하는 2D 검사기에서 100% 완벽하게 문제를 잡아내지 못한다. 작업자의 실수로 인해 다른 칩을 피더에 꽂았을 경우, 대부분 불량을 잡아내지만 특정 칩에서는 통하지 않는 경우가 있다. 칩의 높이가 다르지만 색상, 모양이 똑같을 때 2D에서는 검출하지 못한다. 대량불량으로 인한 손해비용이 매우 커진다. 특히 고가의 칩들이 실장되는 공정에서는 그 피해규모가 엄청나다. 그래서 글로벌 원청사에서는 3D AOI를 활용한 M-AOI 검사를 권고하고 있다”고 말했다. B 업체 관계자는 “현재 마운터 앞단의 3D AOI 적용이 과잉투자라는 생각은 변하지 않았다. 부품의 유무, 위치 틀어짐만을 확인하는 공정기 때문에 2D 검사기로도 충분히 활용할 수 있다”면서, “하지만 소형칩의 출하정도를 맞추기 위해 3D AOI가 이야기되고 있는 것도 사실이다. 칩의 소형화에 따라 3D 검사기가 대두될 수 있겠지만 아직까지는 확실히 오버스펙이다”고 말했다.

3D 기반 틈새시장 찾기 ‘강화’ 

3D AOI의 지속적인 성장이 예견되어 있음에도 불구하고 검사기 업체들은 특화된 틈새시장 창출에 집중하고 있다. SMT 시장축소와 보편화된 검사기 성능으로 경쟁심화 가속화를 전망하고, 고수익을 올릴 수 있는 영역으로 사업을 확대하려는 의도이다. 10여년 전과 같은 활발했던 SMT 경기를 기대하기 어려워졌다. SMT 임가공 업체들의 해외진출은 여전하고, 순수 국내에서 SMT 일정 수준의 생산라인을 가동하고 있는 업체는 많지 않다. 사업성 악화로 업종을 변경하거나 문을 닫은 업체도 부지기수이다. 게다가 반도체 패키징 업체들의 SMT 영역 확장은 지속되고 있다. 요즘 반도체 패키징 업체들은 자사의 공장에 패키징 공정과 SMT 공정을 접목한 라인을 구성하고 있다. SiP 공정이 이 구조로 조성되어 있다. 패키징 공정 후의 SMT 물량을 자체적으로 소화하려는 움직임도 보이고 있다. 그러다 보니까 SMT 물동량은 줄어들고 있다.
3D 검사기 업체들은 3D 기술에 기반을 둔 다양한 검사 솔루션을 선보이고 있다. 컨포멀코팅 검사기, 메탈케이스 검사기, 웨이브솔더링 검사기 등이 연이어 나오고 있다. D 업체 관계자는 “특화 검사기는 크게 두 가지 이유로 등장했다. 하나는 자동차 전장 시장의 확대이다. 컨포멀 코팅 검사기, 핀 검사기 등 최근 출시되는 특화 검사기는 자동차 전장 시장에서의 요구사항에 의한 부분이 크다. 자동차 전장은 SMT부품과는 다른 이형자재가 많고, 그만큼 다양한 항목에 대한 특별한 검사 요구사항이 존재한다. 또 다른 이유는 심화되는 경쟁으로 인한 수익 저하를 회피하려는 목적이다. 어느 쪽이든, 특화 검사기라고는 하지만 대부분 기존 3D AOI의 기술을 변용함으로써 개발 리스크를 줄일 수 있다는 점도 다양한 특화 검사기가 출시될 수 있는 배경이다”고 설명했다.


특화 3D 검사기 중 최근 눈을 끌고 있는 설비는 단연, 양면보드의 하면검사용 설비이다. 양면보드는 주로 전장 업종에서 사용되고 있으며, 다양한 이형부품이 삽입되고 웨이브솔더링 및 셀렉티브솔더링 공정을 거친다. 하면 검사는 그 동안 2D 검사기 영역으로 알려져 있었다. 2D 검사기를 활용해 딥핑 부품 핀의 유무, 핀의 휘어짐 그리고 솔더 브릿지, 캐파의 노출상태, 필렛형성, 과납/미납 등을 검사하였다. 그런데 전장업체가 생산품질 향상을 위해 필렛의 높이 검사를 강하게 요구하고 있다. 이를 위해 3D 검사기가 필요해 졌다.
검사기 업체들은 광학검사기의 특성과 생산타임을 고려해 솔더링 이후의 보드를 뒤 짚어주는 반전기를 앞단에 배치하여 하면을 검사하는 솔루션을 제공해 왔다. 이러한 상황에서 하부에 3D 카메라를 부착한 하면 전용 검사기가 등장했다. A 업체 관계자는 “전장 업종에서의 하면 검사기 요구는 확실히 나오고 있다. 문제는 상부 카메라 구조의 하면 검사기를 원하고 있다는 점이다”고 말했다. B 업체 관계자는 “하부 전용 검사기는 반전기가 불필요해 생산라인 레이아웃을 짧게 할 수 있다는 장점이 있다. 그런데 하면 검사기의 약점은 이물질들의 낙하이다. 이물질에 대한 가성을 낮추고, 장비 효율성을 높이려면 잦은 유지보수가 필수적이다. 이를 해결하는 솔루션이 전제되어 있어야 현실화시킬 수 있을 것”이라고 말했다.

3D SPI / 3D AOI 겸용 버전 ‘성공할까?’

모든 3D AOI 업체들은 3D SPI를 동반 제작, 공급하고 있다. 사용의 편의성 증대를 위해 UI 통일화가 한 동안 유행처럼 퍼졌고, 현재는 큰 차별성이 아닐 정도로 보편화되었다. 근래에는 이보다 더욱 진일보시킨 검사기 유연성 극대화 목적의 검사기들이 등장했다. 3D SPI/AOI 겸용 설비가 등장해 큰 관심을 모으고 있다. 국내 한 업체는 동일한 하드웨어 구조에서 적용 프로그램 변경만으로도 용도 변경이 가능하도록 제작했으며, 외국계 업체는 검사항목 지정만으로 검사용도를 쉽게 전환하는 버전을 출시했다. 이들 업체에서는 하나의 시스템을 필요에 따라 3D SPI 혹은 3D AOI로 사용할 수 있다는 극강의 유연성을 큰 강점으로 내세우고 있다.
3D SPI / 3D AOI 겸용 버전에 대해 대부분의 검사기 업체에서는 부정적인 의견을 피력했다. A 업체 관계자는 “생산라인의 앞뒤로 붙는 검사기의 위치적인 특성이 있는데 가능할지 의심스럽다. 플렉시블한 라인구성이 강점이라는 점은 인정하지만, 실제 필드에서는 변경한 경우를 거의 보지 못했다. 장착검사기 M-AOI와 납땜검사기 S-AOI장착검사기를 비상 시에 바꿔서 이용한 고객들의 이야기를 듣은 적은 있다. 하지만 라인을 이동하면서 3D SPI와 3D AOI를 교체했던 사례는 접하지 못했다. AOI끼리의 라인이동이 있지만, SPI와 AOI의 이동이 필요한 상황은 많지가 않다”고 그 이유를 들었다. B 업체 관계자는 “유럽의 경우에는 소량다품종의 생산 구조가 주류를 이루고 있어서 AOI와 SPI를 필요에 따라 전환하여 사용하는 경우가 많다고 알고 있다. 그러나 국내 실정에는 부합하지 않은 것 같다”면서, “실질적으로 SPI를 이동시키는 경우가 매우 적을 뿐만 아니라 3D AOI와 3D SPI의 가격차이로 인해 현실화되기 어렵다고 생각한다”고 말했다. 이에 대해 겸용 설비 업체들은 “다기능 3D AOI은 하이엔드 고객의 요청에 의해 개발된 설비로 일반 SMT용이 아니다. 하이엔드 업종에서의 필요한 고사양의 3D SPI의 가격은 3D AOI와 비슷하다. 가격은 문제되지 않을 것이라고 생각한다”면서 확실한 타깃층이 있는 설비라는 점을 밝혔다.

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