올해 상반기 X-Ray 업체들은 매우 바쁜 시간을 보냈다. SMT 업종은 잠잠한 모습이었지만, 반도체/전장/EV배터리 등 다양한 업종에서 니즈가 나왔다. 특히, 사람의 생명과 직결된 전장, 화재발생 이슈가 나오고 있는 EV배터리 업체들의 수요 목소리가 높아지고 있다. A 업체 관계자는 “인라인 3D CT AXI에 대한 관심이 뜨거워지고 있다. 해당 설비에 대한 기술적인 문의와 데모 요청이 부쩍 늘었다. 높은 관심도는 실제 시장확대로 조금씩 이어지고 있다. 특히, 자율주행, 친환경 차량 시대로 전환하고 있는 자동차 업종에서의 3D CT AXI 필요성이 높아지고 있어서 전장/EV배터리 공정이 해당 시장을 이끌어 갈 것으로 예측된다”면서, “자동차의 전장화가 가속되고 있는 가운데 전기차의 화재, 자율주행차의 추돌 등의 사고가 이슈되면서 완성차 업체들은 안전대책 마련에 집중하고 있으며, 전장보드의 생산품질 강화를 최우선 과제로 두고 있다. 엔드유저에서 솔더볼과 같은 특정 영역에 대한 3D 체적 결과물 등 구체적인 검사 데이터를 요구하는 비중이 높아지고 있다. 이와 관련해 설비 문의가 늘었으며, 검증 작업을 많이 진행했었다. 이와 관련해 3D AXI 수요가 늘어나고 있다”고 현재의 시장 분위기를 전했다. 

하반기 X-Ray 시장에 대해서는 업체마다 예상이 조금씩 달라지만, 한 가지 공통된 의견이 존재했다. SMT 업종은 설비투자는 기대하기 어렵다는 예상이 지배적이었다. 특히, 국내 임가공 업체들이 대거 진출해 있는 베트남, 인도 지역의 코로나19 재확산세의 여파로 설비투자 위축이 결정적인 사유가 될 것으로 보인다. 올해 상반기 인도 중저가 스마트폰 시장의 확장을 겨냥한 생산라인 증설 이야기가 나왔는데, 인도 지역의 코로나19 확진자 급증으로 연기되었다. SMT 설비제조업체들은 이와 비슷한 의견을 피력하고 있다. 현재의 상황을 기준으로 본다면, 올해 하반기 SMT설비 시장은 지난해 동기보다 훨씬 위축될 것으로 전망하고 있다. 

X-Ray 업계에서는 SMT 업종은 비관적으로 보고 있지만, 전장, EV배터리 업종은 하반기에도 수요가 이어질 것으로 예상하고 있다. 

 

인라인 2D AXI(Automated X-Ray Inspection) 시장은 잠잠한 모습이다. 해당 설비시장이 이미 완성단계에 접어든 상황에서 기술적인 한계로 인해 수요가 급변하지 않고 있기 때문이다. 전자기기의 다기능화에 맞춘 부품의 패키지화가 이어지고 있을 뿐만 아니라 패키지 부품의 밀집도는 해마다 높아지고 있다. 2D 방식만으로 검사할 수 있는 보드들이 많이 사라졌다. A 업체 관계자는 “2D AXI 설비가 필요한 생산품이 대거 줄었다. 2D 설비가 가용한 단순 보드를 이용하는 물종은 대부분 저가형 제품이다. 이들 업체에서 인라인 설비를 선택하기란 쉽지 않을 것이다”고 말했다. B 업체 관계자는 “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 배터리 셀 생산공정용 수요를 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. C 업체 관계자도 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. 

큰 변화 없는 2D AXI 시장이 예상되지만, 검사성능 측면에서는 개선을 거듭할 것으로 보인다. E 업체 관계자는 “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 존재해 있다”면서, “하나의 검사에서도 전문적인 검사 솔루션을 원하는 업체들이 아직도 많다. 드리고 더불어, 기존 2D AXI 설비를 최대한 활용하고자 하는 고객들이 여전히 많다. 개량선 2D AXI 성능 요구는 당분간 이어질 것”이라고 예상했다. 

 

 

최근 수소 및 전기차, 자율주행차 시대로 빠르게 바뀌면 전장, EV배터리 업종이 가파르게 성장하고 있다. 사람의 생명과 직결된 공정인 만큼 검사 과정의 중요성이 높아지고 있다. 시장조사 업체 SNE리서치는 2021년 세계 전기차 판매량을 약 687만 8,000여 대로 추산했다. 2020년 판매량 310만여 대의 두 배가 넘는 성장이다. 생산성과 품질을 동시에 이룰 수 있는 생산공정 인라인화 요청이 강하게 나오고 있다.

 

 

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. 

 

SNE리서치는 글로벌 전기차 시장이 2021년부터 오는 2030년까지 연평균 21% 커져 2030년에는 판매량이 4,000만 대에 달할 것이란 예측이 나오면서 관련 검사 장비 시장도 함께 성장해 나갈 전망이다. 글로벌시장조사업체 IHS마킷은 오는 2030년 유럽 내 순수 전기차 비중은 50%를 넘을 것으로 전망했다. 중국은 오는 2030년 40%, 미국은 25% 수준의 전기차 비중을 예상했으며 2040년 이전까지 유럽연합(EU) 전체가 내연기관차 판매 금지에 나설 것으로 내다봤다. KOTRA의 자료에 따르면, 전기차 배터리 전방산업인 글로벌 전기차(BEV+PHEV)의 판매량은 2020년 324만 대로 전년 대비 43.4% 증가했다. 전기차 판매 증가로 글로벌 전기차 배터리 시장도 2020년 330억 달러를 상회하여 전년 대비 약 57% 증가했고, 중국·유럽·미국 등 주요 전기차 시장 성장세에 힘입어 향후 전기차 배터리 시장은 2023년 804억 달러 규모에 이를 것으로 전망했다. 

EV배터리 시장 확대가 예상됨에 따라 X-Ray 업체들의 눈이 집중되어 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 보고 있다. 검사기 업체들은 EV배터리 업종을 인라인 3D CT AXI 차세대 시장으로 여기고 공격적인 움직임을 보이고 있다. 여러 업체들이 EV배터리용 검사기 비즈니스를 공공연하게 선언하고 있다. 

한편, 검사기 업체에서는 EV배터리 분야의 BMS 공정에 3D CT AXI의 인라인 구현이 예상보다 빠르게 이뤄질 수도 있다고 말하고 있다. BMS 라인의 경우, 실장되는 부품이 적기 때문에 대형 보드 대응력만 현 수준에서도 대응이 가능하다고 입을 모으고 있다. 

 

 

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 있다. 

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 검사속도 단축을 실현했다. 소프트웨어들도 강화되고 있다. 특히, AI기술이 각 알고리즘에 접목되고 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. 

인라인 3D CT AXI 구현을 위해서는 패러다임 변화가 필요하다는 목소리가 커지고 있다. C 업체 관계자는 “고속 3D CT AXI 요구를 맞추기 위해 전세계 여러 업체들이 전통적인 구조와 기술로 오랫동안 연구를 했지만 명확한 해답을 제시하지 못하고 있다. 기술적 한계에 도달했다”면서 “X-Ray 검사기의 패러다임이 바뀌어야 한다. 새로운 관점에서 접근한 하드웨어, 소프트웨어 모든 부문에서 혁신이 가미될 필요가 있다”고 의견을 밝혔다.