코로나19라는 신종 바이러스가 X-Ray 검사기 시장을 초토화했다. 지난해말부터 조금씩 이야기 되었던 AXI 투자가 잠정 중단되거나 연기되었다. 관련 업계에서는 하반기 시장을 기대하고 있지만, 현실적으로 녹록치 않다고 보고 있다. 원청업체의 생산품질 제고 요구가 강하게 나오고 있어서 시장분위기를 좋지만, QC개념의 설비인 탓에 투자순위에서 밀려나고 있다. 인라인 2D AXI 시장은 한정된 업종과 자동화전환에 따른 수요만 예상되고 있다. 현재 X-Ray 업계에서는 3D CT AXI의 양산형 구축에 집중하고 있다. 기술진보로 시장의 3D CT 요구는 매우 큰 높다. 대응 설비만 등장하면 해당 시장을 리딩할 수 있기 때문이다. X-Ray 입장에서 3D CT 양산형은 풀기 어려운 난제이자 한 단계 도약이 가능한 열린 시장이다.


 

 

올해 상반기 일부 반도체 패키징 업체, 특정 전장 업체들이 SMT설비투자 시장의 중심에 있었다. 생산캐파 목적의 라인 증설 혹은 최첨단 물량 수주를 위한 선행 투자 목적에서 진행되었다. 대규모 건으로 설비제조업체들의 관심을 한 몸에 받았다.
올해 X-Ray 시장은 소강상태이다. 코로나19 직격탄을 맞았다. 신종 바이러스에 의한 시장 경직은 다른 설비에서도 마찬가지이지만 X-Ray 검사기에 미치는 후폭풍은 더 컸다. 칩마운터, 스크린프린터, 리플로우 등 대표적인 양산설비들은 그래도 조금씩이나마 움직임이 나오고 있다. 대규모 투자 건이 대폭 줄어들었지만, 교체 수요는 여전히 나오고 있다. 반면, X-Ray 검사기는 전형적인 QC(Quality Control) 개념의 설비이다. 생산설비투자 후순위에 있다. 비용에 따라 상황에 따라 투자 계획이 철회되기 일수이다. 휴먼텍의 신태양 상무는 “코로나19 팬데믹 여파로 이전부터 이야기되어 온 투자 건이 지연된 경우가 잦아졌다. 원청업체의 생산스케줄이 바뀜에 따라 투자를 연기한 업체들이 몇 군데 있다. 임가공 업체들은 꼭 필요한 경우가 아니라면 전체적으로 투자를 뒤로 미뤘다”라고 말했다. 테크밸리(주)의 박진근 전무는 “국내 X-Ray 시장규모는 지난해 대비 대폭 줄어들 것이라고 본다. 최소 20~30%의 하락이 예상된다”면서, 위축된 현재의 분위기를 전했다.
하반기 X-Ray 시장에 대해서는 업체마다 예상이 달랐다. A 업체 관계자는 “올해 SMT 관련 대기업의 라인증설 계획은 없는 것으로 알고 있다. 현재 대부분의 X-Ray 투자 성향은, 원청업체의 생산품질 강화에 맞춘 경우가 짙었다. 더 이상의 연기가 힘들어진 일부 고객사가 하반기부터 집행하려는 움직임을 보이고 있다. 상반기 내내 이와 관련한 설비 테스트를 실시해 왔다. X-Ray 시장활성화를 기대할 수 없지만 일정 수준에서 설비 수요가 나올 것 같다”는 긍정적인 예측을 내놨다. 이어 그는 “그동안 잠정 중단되었던 여러 업체의 투자가 내년부터 동시다발적으로 나올 가능성도 있다”면서, 활발한 내년 시장을 조심스럽게 예측했다.
반면 B 업체 관계자는 비관적인 전망을 하였다. “장기적인 비즈니스 측면에서 X-Ray 검사기 업종은 지속적인 성장세가 예상되는 고성장 군 중 하나이다”고 전제한 뒤, “사회적 거리두기 운동에 의한 상반기의 영업활동 잠정 중단의 영향이 하반기에 그대로 나올 것이다. 최근 일부 업체에서 X-Ray 투자집행을 조심스럽게 검토하고 있는데, 순조롭게 계약이 성사된다고 하더라도 빨라야 내년 상반기이다. 올해 하반기 시장은 기대하기는 어려울 것 같다”고 분석했다.

검사공정 강화 목적의 투자, 서서히 살아나
X-Ray 검사기 업체들은 ‘검사 공정 강화를 통한 생산품질 제고’ 목적이 크다고 말하고 있다. 주요 고객군인 모바일, 자동차 등의 최종 소비시장의 위축으로 신제품 출시가 연기되고 있어서 AXI 투자 일정을 잡지 못하고 있다고 분석했다. 이 같은 SMT 업종의 불확실한 시장성을 이유로, 설비투자 지갑을 닫고 있다. 꼭 필요한 경우라면, 상위 레벨 설비를 계획했다가도 하위 레벨 설비로 바꾸는 경우도 잦아졌다. 설비투자 계획들이 전반적으로 수정되었다.
3사분기 제조업체들의 체감경기 전망이 글로벌 금융위기 수준으로 나빠졌다는 조사 결과가 나왔다. 대한상공회의소는 최근 전국 2400여개 제조업체를 대상으로 ‘3사분기 제조업체 경기전망지수(BSI: Business Survey Index)’를 조사한 결과 앞선 2사분기보다 2포인트 하락한 55로 집계됐다고 밝혔다. 이는 역대 최저치를 기록한 글로벌 금융위기인 2009년 1사분기와 동일한 수치이다. 제조업체들이 아주 위축된 경기를 피부로 느끼고 있다는 의미이다. 코로나 바이러스 감염증(코로나19) 2차 유행 및 글로벌 수요 감소에 대한 불안감이 맞물려 수출과 내수 전망이 동반 하락한 결과로 해석된다.

 

 

 

 

X-Ray 검사기 업계에서는 3사분기에 들어서면서 잠정 중단되었던 투자 이야기가 조금씩 살아나고 있다고 말하고 있다. 지금까지는 코로나19 확산저지에 노력했지만, 잠시 소강국면이 나왔을 뿐 다시 확산되는 기미를 보이고 있다. 팬데믹(Pandemic·세계적 대유행)을 넘어 엔데믹(Endemic·주기적 발병)으로 받아들여지기 시작했다. 바이러스 완전 극복을 한없이 기다리고 있을 수 없게 되었다. X-Ray 투자를 더 이상 미룰 수 없는 업체들이 서서히 움직이기 시작했다.
코로나19는 SMT 생산설비 시장에 새로운 패러다임을 불고 올 것으로 예상된다. 신종 바이러스에 감염된 작업자로 인해 생산라인 일시정지를 경험한 업체들은 추후의 동일한 사태를 대비한 대응책을 찾고 있다. 결국, 비대면, 자동화, 무인화 관련 솔루션 요구가 급증할 것으로 예상된다. X-Ray 검사기에서도 비슷한 움직임이 나올 것으로 업계에서는 예상하고 있다. 테크밸리(주)의 박진근 전무는 “아직은 구체적인 니즈가 나오지 않고 있지만, 개인적으로 코로나19가 해소된 이후 자동화요구가 더 강해질 것이라고 본다. AXI 설비의 요구가 급증할 것이고, 기존 작업자에 의한 검사공정의 자동화전환도 가속화될 수도 있다”고 예상했다. 이어 그는 “특히, 수작업 검사공정의 자동화에 대한 투자마인드가 변화를 예측할 수 있다. 기존에는 저비용자동화(LCA, Low Cost Automation)를 통한 경쟁력 확대에 초점이 맞춰졌다면, 이제는 다소의 비용을 지불하더라고 무인화 자동화를 구축해야 한다는 의식이 높아질 것이다. 코로나19 팬데믹이라는 미증유의 사태가 무인자동화를 앞당기는 계기가 될 것 같다”고 이야기했다.

2D AXI 시장, 한정적으로 형성될 듯
 

인라인 2D AXI(Automated X-Ray Inspection) 시장이 잠잠하다. 이에 대해 X-Ray 업체들은 2D AXI의 수요가 한정적으로만 나오고 있기 때문이라고 이유를 들었다. 전자기기의 다기능화에 맞춘 부품의 패키지화가 이어지고 있을 뿐만 아니라 패키지 부품의 밀집도는 해마다 높아지고 있다. 2D 방식만으로 검사할 수 있는 보드들이 많이 사라졌다. 테크밸리(주)의 박진근 전무는 “2D AXI 설비가 필요한 생산품이 많이 줄었다. 2D 설비가 가용한 단순 보드를 이용하는 물종은 대부분 저가형 제품이다. 이들 업체에서 인라인 설비를 선택하기란 쉽지 않을 것이다”고 말했다. (주)자비스의 민병석 이사는 “2D AXI 시장은 생산품에 따라 희비가 엇갈린다. 2D 방식으로도 불량을 검출할 수 있으면서 대량 생산이 필요한 업종에서는 성장세를 보이겠지만, 그 외의 업종에서는 기대에 못 미치는 확산이 예견된다. 적층 패키지 부품이 실장되는 업종이나 고신뢰성의 생산품질이 필요한 곳에서는 2D AXI가 검출할 수 없는 영역이 더 많아졌다. 사실상 무용지물이다. 따라서 2D AXI 수요는 한정된 업종에서만 나올 것이라고 본다. 대표적으로 배터리의 업종을 꼽을 수 있다”면서, “여기에 또 하나의 전용 시장은, 단순 검사용의 자동화 요구이다. 인건비 절감과 검사품질 고도화를 위한 인라인 2D AXI 시장이 점진적으로 커질 것으로 본다”고 예상했다. TRI 코리아의 시등흥 부장도 한정적인 2D AXI 시장을 예상했다. 그는 “2D AXI는 분명 수요는 있을 것이라고 본다. 하지만 이미 시장완성에 도달했다고 본다. X-Ray 검사의 목적은 보이지 않는 부분의 정확한 불량검출이다. 2D 방식으로는 명백한 한계가 있다. 그래서 2D 수요는 신뢰성 요구가 높지 않는 물동량, 고객사에서 검사기를 지정한 경우에만 수요가 나올 것이라고 생각한다”고 설명했다.
2D AXI 설비시장이 주춤할 수도 있지만 더욱 개선된 2D AXI 검사 성능 요구는 더욱 커질 것이라는 의견도 나왔다. RAYDISOFT(주)의 이석원 대표는 “2D 검사영역에는 보이드뿐만 아니라 각종 CSP, SMT 부품과 관련된 검사, 커넥터 검사, 웨이퍼 검사, 속성이 다른 각종 BGA 관련 검사, 와이어 검사, PTH 검사 등이 있다. 그리고 조금만 깊게 들어가면 하나의 검사에서도 전문적인 검사 솔루션을 원하는 업체들이 아직도 상당히 존재해 있다”고 이야기했다.

3D AXI 인라인에 관심, 여전히 높아 

전장 업종, 본격 구축

3D CT AXI 인라인 설비에 대한 관심은 여전히 높다. 전장업종에서는 지속적으로 대응설비를 요구하고 있다. 자율주행자동차 시대에 접어들면서 보드 품질신뢰성이 매우 중요한 영역이 되었다. 전장 업종에서는 보드 내의 모든 부품들을 전수검사하고 있다. 결함이 유출될 경우 사람 생명과 직결하기 때문에 상당히 엄격한 검사가 필요하다. 전장업종에서는 현재 인라인 3D AXI에 대한 테스트를 적극적으로 하고 있다. 아직까지 현장의 눈높이를 맞추는 설비가 없다고 업계에서는 말하고 있다. C 업체 관계자는 “아쉽게도 현재의 3D CT의 기술적인 한계로 인해 시장의 니즈를 충족시키지 못하고 있다. 지난 몇 년 동안 검사시간을 상당히 단축해 왔지만 현장에서 돌리기 위해서는 2% 부족하다”면서, “현장에서의 양산형 니즈를 잘 알고 있다. 그러나 X-Ray 제조업체 입장에서 이는 매우 도전적인 일이다. 빠른 시간에 3D 검사가 가능한 고해상도의 X-선 영상을 획득하고, 이 데이터를 이용하여 신속하게 3D 리컨하여 정확하게 검출하는 설비 제작이 매우 어렵다”고 말했다. 이어 그는 “현재 배치(batch) 구조로 검사공정을 가동하고 있는 유형으로 3D CT AXI가 활용될 가능성이 높다”고 개인적인 의견을 피력했다.
파워디바이스 모듈의 인라인 3D CT AXI 시장은 여전히 형성되어 있다. A 업체 관계자는 “최근 일본계 파워디바이스 업체들은 자율주행용 파워모듈에 한하여 인라인 3D AXI를 적극 검토하고 있다”면서, “국내 전장업체에서도 파워모듈 생산에 돌입했다. 현재 사업 초기이지만 향후 수요가 늘어날 것 같다”고 전망했다. B 업체 관계자는 “인라인 3D AXI에서는 생산공정의 택타임을 맞추는 작업에 집중하고 있다. 그런데 실질적으로 일본에서는 사람 목숨과 직결된 부품 및 보드의 경우에는 전수검사를 실시하고 있다. 일본 자동차 주요부품에서는 이렇게 바뀌었다. 구체적인 시행시기는 아직 구체화되지 않았지만, 일본의 자동차전장용 주요부품들을 생산하는 업체들은 3D AXI 적용을 적극적으로 검토하고 적용하고 있다”고 전했다.
3D AXI 관련 업체들은 파워디바이스 모듈 시장을 보고 연구개발에 집중하고 있다. In-Line화에 집중하고 있는데, 검사택타임을 맞추는 데 고민하고 있다. 하지만 지난해보다 빨라진 신규 버전을 연이어 선보면서 시장 개화에 만만의 준비를 다하고 있는 모습이다.

배터리 업종의 3D AXI 직용 높아져
 

X-Ray 업체들은 배터리 업종에도 관심을 기울이고 있다. 배터리 셀 제조업체들은 안정성 강화를 위해 배터리 패키징 이후 내부 검사에 대해 필요성이 제기되었고, 국내 대표 셀 제조업체들은 2016년부터 본격적으로 차량용 2차전지에 적용하기 시작했다. 리튬-이온 원형 이차전지, 폴리머 이차전지, 각형 이차전지 등과 같은 2차전지는 전해질 내에 양극과 음극 전극이 소정배열로 배치된다. 이차전지는 제조시 전극간극, 배선연결 상태 등에 대한 불량여부를 검사하는 과정을 거치게 된다. 이러한 이차전지의 불량여부를 검사하기 위한 장치로는 X-Ray 검사장치가 널리 사용되고 있다. 셀 제조공정에는 특정 업체가 시장을 주도하고 있다.
대부분의 X-Ray 검사기 업체들은 생산라인에 적용되는 완성된 배터리의 내부검사 시장에 주목하고 있다. 특히, 전기차용 2차전지 검사를 위한 3D AXI 적용 가능성을 점치고 있다. 에너지 효율을 높이는 고효율의 전기차 배터리 개발노력이 커지고 있다. 이를 위해 내부 전극 간의 간격을 줄이는 방법이 하나의 솔루션으로 대두되고 있다. 전극의 협피치화에 따른 3D AXI 적용 가능성을 높게 예상하고 있다.

반도체 패키징, 양산형의 AXI 수요 늘어나

반도체 패키징 업체들은 패키징 내의 BGA 범프 검사 목적으로 오프라인 X-Ray 검사기를 주로 사용하고 있다. BGA의 일반적인 검사 항목들 냉납, 소납, 과납, 쇼트, 오픈 등을 검사하고 있으며, 큰 변화 없이 시장이 안정적으로 흘러가고 있다. 최근에는 SiP 공정의 마이크로범프 검사용 X-Ray 수요도 늘어나고 있다. 그동안은 오프라인 X-Ray 검사기로 생산공정개선을 위한 QA/QC 측면의 샘플링 검사용도로 이용하고 있다.

 

반도체 패키징 업종에서 기존과 다른 X-Ray 니즈가 나오고 있어서 검사기 업체들이 관심을 기울이고 있다. 이들 업체들은 SiP 생산성 증대를 위해 생산라인 인라인화 프로젝트를 추진하고 있는 것으로 알려져 있다. X-Ray 검사기에서도 양산성 극대화를 위한 구조로 변경될 가능성이 커졌다. D 업체 관계자는 “일반 생산설비의 인라인화는 구체화되고 있지만, X-Ray 검사에 있어서는 인라인화보다는 이전의 샘플링 검사 방식을 양산성 높이는 구조로 변하고 있다”면서, “별도의 X-Ray 검사라인을 구축하여 배치(batch) 구조의 검사프로세스를 구축할 가능성이 크다”고 예측했다. 이어 그는 “점점 피치들이 작아지고 있어서 육안 검사가 한계가 있고, 검사 시간이 길어지면 방사능에 의한 패턴, 칩 데미지 현상이 발생할 소지가 높으므로, 최소의 피폭량으로 검사하는 설비와 방식을 선호하고 있다”고 덧붙였다.

 

X-Ray 업계, 3D CT AXI 양산화에 집중   

 

인라인 3D CT AXI 개화의 기술적인 걸림돌은 ‘검사택타임’과 ‘검사신뢰성’이다. 이와 관련해 글로벌 선두업체에서도 확실한 솔루션을 제시하지 못하고 있다. 이전보다는 확실히 진일보했지만 양산라인에 적용하기에는 약간의 모험이 필요하다. X-Ray 업체들은 현재 인라인 3D CT AXI의 검사속도는 특정 조건 하에서 일부 전장용 보드의 생산라인을 대응할 수 있는 수준이라고 말하고 있다. 특정 포인트를 검사한다는 조건이다. 전수검사로 설정할 경우에는 검사택타임을 맞추기가 쉽지 않다고 말하고 있다. 그러나 X-Ray 업체들이 검사속도 약점을 극복한 신규 모델출시를 올해 하반기, 내년 상반기 경으로 잡고 있어서 향후 시장 귀추가 주목된다.
X-Ray 업체들은 하드웨어와 소프트웨어를 동시에 개선하여 3D CT AXI 양산형 설비로 진화시키는 노력을 집중하고 있다. 하드웨어적으로는 고속 스캔 구조 변경하고 있으며, 소프트웨어적으로는 고속 영상재구성 및 검사알고리즘을 개선하고 있다. 우선 핵심부품인 튜브, 디텍터가 상위 버전으로 지속적으로 업그레이드되고 있으며, PC의 하드웨어를 강화하여 연산처리능력을 빠르게 해서 검사속도가 상당히 단축되었다. 여기에 소프트웨어들도 향상되고 있다. 선명한 이미지를 확보할 수 있는 필터링 기술과 재구성하는 기술 등이 나날이 좋아지고 있다. X-Ray 검사업체별로 그 시간이 약간 다르지만 일부 업체에서는 생산라인에 대등 가능한 수준까지 낮췄다. 업계에서는, AXI를 인라인화시키기 위해서는 FOV당 검사완료하고 다음 영역으로 이동하는 시간을 10초 이하가 되어야 한다고 말하고 있다. 해당 업체들은 고속검사 성능의 신규 모델 혹은 버전을 연이어 출시하고 있어서 라인 적용 가능성을 높이고 있다. 여기에 가격적인 측면까지 고려하여 인라인 3D AXI 시장개화에 집중하고 있는 모습이다.
검사속도 개선을 위해 최소의 CT 슬라이스 수량으로 3D 볼륨데이터를 구현하여 최고 수준의 검사신뢰성을 유지하는 솔루션에 집중하고 있다. 3D 구현시간이 단축될수록 검사시간을 줄일 수 있기 때문이다. D 업체 관계자는 “인라인 3D CT AXI 시장에 대한 기대감이 충만하지만, 아직도 해결해야 되는 영역이 많이 남아 있다. 대부분의 업체들이 검사속도 개선 노력에 집중하지만, 환경적인 요인에 의한 보정 솔루션도 동반 연구되어야 한다. 일례로, 보드의 휨의 보상 솔루션과 같은 제품 환경요인도 해결해야 한다. 단순히 3D 이미지를 만드는 것을 떠나서 중요한 포인트이다. 더불어 실제로 실용성을 높이기 위해서는 하드웨어적인 정밀도 구축도 주요 요인이다. 반도체 업종에서는 10미크론 내의 해상도를 요구하는데, 기구적으로 이 수준을 맞추기는 거의 불가능하다. 이를 극복하는 솔루션이 준비되어야 한다. 여러 환경적인 조건을 감안하지 않으면, 인라인 3D CT AXI 개화를 기대하기 어렵다”고 말했다.
한편, X-Ray 업체들은 인라인 3D CT AXI 확산의 또 다른 조건인 가격적인 부문도 적극 대응하려는 움직임을 보이고 있다. 현재 인라인 2D AXI 급까지 낮추는 것은 불가능하지만 기존 설비대비 대폭 낮춘 가격대의 신규 설비출시를 예고하고 있다.