기술혁신 성공사례 - (주)동진쎄미켐
기술혁신 성공사례에서는 혁신기업들의 성공프로젝트를 기술혁신 측면에서 살펴봅니다.
지속적인 경쟁우위 확보 전략과 연구개발 체계
▲ 이준규 (주)동진쎄미켐 사장
공동작성_ 정세호 교수(성균관대학교)
이정선 전문작가(프리랜서)
신화영 주임(KOITA)
유난히 무더위가 기승을 부렸던 지난여름, 신축 다가구 주택으로 이사한 A씨는 옵션으로 설치된 에어컨 덕분에 시원하게 여름을 날 수 있었다.
그런데 그의 직장 동료 B씨는 같은 제조사의 에어컨을 사용하는데도 제품에 대한 불만이 많았다.
에어컨을 사용하는 도중 실내기에서 발생하는 소음으로 스트레스가 적지 않다는 것이 그 이유였다.
그렇게 에어컨에 대한 이런저런 이야기를 나누던 도중 A씨는 기존의 다른 시스템 에어컨 실내기에서는 이른바 ‘사출소음’이란 것이 발생한다는 사실을 처음 알게 되면서 한가지 궁금증이 생겼다.
같은 브랜드의 에어컨인데도 어떤 제품은 사출소음이 발생하고 어떤 제품은 발생하지 않는 이유는 무엇일까 하는 것이었다. 그 비밀은 ‘화학적 초미세 발포 사출기술’에 있었다.
에어컨 내부 부품의 80% 이상이 플라스틱 사출품으로 구성되어 있다. 플라스틱 사출품은 플라스틱을 고온으로 가열해 액체 상태로 만든 뒤, 이를 형상을 가진 ‘금형’에 넣어 굳히는 방식이다.
이때 중요한 것은 에어컨 내부 부품이 변형되거나 휘는 현상이 발생하면 안된다.
에어컨 내부 부품의 치수가 정밀하고 뒤틀림이 발생하지 않아야 풍량과 풍향이 올바로 제어될 수 있기 때문이다.
그런데 여기에는 큰 문제가 따랐다. 에어컨 실내기 내부 온도가 오르락내리락 하는 과정에서 플라스틱 사출품이 수축과 팽창을 계속한다는 것이었다.
사출품 수지의 두꺼운 부문과 얇은 부문 간의 수축률이 달라지면 표면평활도(표면의 평탄한 정도)가 고르게 나오지 않는다.
이는 곧 사출품의 뒤틀림을 유발한다. 급격한 온도 변화에 따라 부품의 수축과 팽창이 자주 일어나면 마찰소음이 심하게 발생하고 에어컨 안팎의 온도차이가 심해 이슬이 맺히기도 한다.
이러한 문제들을 해결하기 위해 에어컨 업체들은 다수의 단열재와 부직포를 부착하는 방식으로 부품을 생산하고 있었다. 일부 업체는 수축과 팽창에 강한 값비싼 원재료를 사용했다.
이 모든 문제들을 해결해 사출품의 기본 품질을 향상시키고, 부품이 본래의 기능을 수행할 수 있도록 새로운 성형공법 개발이 필요한 시점에서 동진쎄미켐이 개발한 ‘화학적 초미세 발포 사출기술’이 에어컨 시장에 새로운 바람을 불어넣고 있다.
에어컨 품질 높여주는 플라스틱 미세기포의 비밀
‘화학적 초미세 발포 사출기술’이란 플라스틱에 질소와 이산화탄소 등 ‘비활성기체’를 넣어 사출품 내부에 무수히 많은 미세기포를 만드는 방법으로, 제품 내부에 미세 기공이 분포돼 있으면 플라스틱으로 전달되는 열이 기공을 만나면서 떨어진다.
공기는 열전도도가 플라스틱보다 낮기 때문에 단열성능이 향상되는 것이다. 기공으로 인해 플라스틱 사출품이 차지하는 표면적이 늘어나면서 뒤틀림에도 강해진다.
또한 플라스틱을 사출할 때 미세 공기구멍이 제품 수축을 막게 된다. 이와 같이 미세한 발포를 통해 사출품의 표면평활도를 유지하여 뒤틀림 문제도 해결했다.
이 혁신적인 기술을 산업에 적용한 효과는 기대 이상이었다.
2014년 LG전자의 시스템 에어컨 내장 부품에 적용한 결과 경량화 15%, 단열성능 33% 향상, 이상소음 개선 등 우수한 품질의 제품을 얻을 수 있었다.
적용 부품의 치수정밀도(변형/뒤틀림/휨) 역시 정확히 제어할 수 있게 되었으며, 생산 Cycle Time 단축으로 생산성을 높이고, 제조과정 중 발생되는 에너지를 줄여 원가 경쟁력을 향상시켰다.
발포로 형성된 기공은 부품을 가볍게 만들었다. 가벼워진 무게에 부드럽게 돌아가는 Fan은 에어컨 사용 중 발생되는 소비 에너지를 획기적으로 절감시켰다. 매출은 상승곡선을 그리며 500억원을 기록했다.
업계 최초로 이 기술을 개발하여 양산에 적용한 동진쎄미켐은 국내외 특허를 출원하고 신기술인증을 취득하였다. 2015년에는 41주차 IR52 장영실상을 수상하며 미래의 전망을 밝게 하고 있다.
보다 정밀하고 강한 플라스틱 부품을 제조할 수 있는 차세대 플라스틱 제조기법으로 모든 플라스틱 제품에 적용이 가능하게 되었다.
앞으로 모바일 전자제품, 비행기, 자동차 등 운송장비의 소재 등 경량화와 강도를 요구하는 다양한 사출품에 적용될 것으로 기대되고 있다.
발포제 분야의 Global Top Class 기업
1967년 발포제 사업으로 창업한 동진쎄미캠은 PVC용 발포제와 고무발포제를 국내 최초로 개발해 국산화하는 등 발포제 분야에서 명성과 기술력을 쌓아온 기업이다.
1991년 현재의 시화공장을 준공하고, 고부가가치 특수제품에 주력하며 발포제 부문에서 세계 Top Class 기업으로 부상하였다.
1980년대 후반에는 전자 재료시장에도 진출해 현재는 발포제, 반도체 소재, 디스플레이 소재, 에너지 소재 등 산업용 기초소재를 개발 생산하는 전문업체로서 지난 2012년 월드클래스300기업으로 선정된 바 있다.
여기서 잠깐 발포제(Foaming Agent)란 어떤 물질이고 어떻게 쓰이고 있는지 간단히 살펴보기로 하자.
발포제란, 특정한 압력과 온도 조건하에서 기체를 발생시켜 플라스틱이나 고무 속에 기공(Cell)을 형성시키는 첨가제이다.
발포제가 열에 의해 분해가 되면 가스가 발생하는데, 이 가스가 팽창하면서 사출물속을 채워 기공을 형성하게 된다.
발포제는 단열기능이 있어 건축재료, 냉동차, 에어컨 재료, 보온소재 등에 사용되며, 탄력이 높고 방음 및 충격흡수 기능도 가지고 있어 포장재료, 신발류, 보호구, 차량 내부 소재 등에 사용되고 있다.
또한 정화기능이 있어 에어컨 클리너, 분진방지 필터, 청정기 필터에도 사용된다.
제품의 경량화와 에너지 절감 추세에 따라 자동차 내장재 및 가전제품에도 적용이 증가되고 있다. 발포제를 적용하는 제품은 계속 증가하고 있어 산업전반에 안 쓰는 데가 없을 정도다.
동진쎄미켐은 세계에서 가장 광범위한 발포제 생산공급이 가능한 업체로서 세계 1등 발포제 브랜드인 ‘UNICELL’을 보유하고 있으며, 1973년 발포제 수출을 시작한 이래 지금까지 세계 50여 개국에 다양한 제품을 수출하고 있다.
지속적인 경쟁우위를 위한 전략
동진쎄미켐은 산업용 기초 소재인 발포제 분야에서 어떻게
Global Top Class 기업이 되었을까? 반세기의 역사가 말해주듯 그 과정은 결코 순탄하지 않았다.
과거에 그랬던 것처럼 현재 동진쎄미켐의 가장 큰 경쟁자는 중국 기업들이다. 전 세계 발포제 제조시설의 70%가 중국에 위치해 있어 긴장의 끈을 놓지 않고 있다.
저렴한 원재료, 대규모 시설투자를 통한 물량공세, 값싼 에너지 비용, 중국정부의 지원을 통해 급성장하며 시장을 파고들고 있기 때문이다.
이에 1991년 기초원재료가 싼 인도네시아에 공장을 설립한 동진쎄미켐은 저렴한 제조비용으로 국제시장에서의 경쟁력을 확보하고 있다.
1997년에는 인도네시아의 천연가스를 이용한 요소 사용공정을 자체 개발해 원재료의 상당부문을 국산화하는데 성공, 한국과 인도네시아 양국에 밀어닥친 IMF위기를 극복할 수 있었다.
2003년에는 업계 최초로 뷰렛공정을 가동하였고, 2013년에는 핵심 원재료를 만드는 하이드라진 하이드레이트(Hydrazine Hydrate)공정을 100% 자체 기술로 구축하는데 성공하며 안정적인 원재료 수급이 가능하게 되었다.
끊임없는 창조와 혁신으로 난관을 돌파하고 핵심기술 개발에 매진해온 동진쎄미켐은 일본 선발업체들을 따라잡고, 중국의 추격을 따돌리기 위해 사활을 걸고 분투 중에 있다.
그럼 지금부터 동진쎄미켐이 ‘화학적 초미세 발포 사출기술’을 개발하는 과정에서 애로점은 무엇이었고, 그것을 어떻게 극복해 나갔는지 살펴보도록 하자.
동진쎄미캠의 연구개발 체계와 성공요인
(1) 기존의 개념을 깨는 혁신
발포제 사업분야는 타사와 차별화된 제품 없이는 생존이 어려운 치열한 경쟁을 벌이고 있다.
이런 상황에서 동진쎄미켐의 전략은 명확했다. 차별화 전략으로 승부한다는 것이었다.
첫 번째 차별화 전략은 기존의 개념을 깨는 혁신에 있었다.
평소 주고객사인 LG전자와 서로의 고민을 털어놓고 긴밀한 대화를 나누던 중 초미세 물리 발포방법인 미국 Trexel社의 Mucell 공법에 대해 알게 되었다.
Mucell 공법은 외부에서 물리적 압력을 가해 질소를 사출물에 삽입해 기공을 만들어 내는 방식이었다.
하지만 이 공법은 몇 가지 큰 문제가 있었는데 대형 사출의 경우, 균일한 기공을 얻기가 힘들고, 시스템과 설비가 복잡하여, 신규투자비용이 매우 높으며, 설비도입에 9개월이 넘게 걸리는 것이었다.
게다가 기계 사용에 대한 Running Royalty까지 요구하고 있었다.
결국 동진쎄미켐은 경쟁제품 및 기술 대비 뚜렷한 강점을 부각시켜 이긴다는 전략 아래 Mucell공법의 장점은 유지하면서 문제를 해결할 수 있는 새로운 발포 공법을 개발하는데 성공했다.
신규투자가 필요한 물리발포와는 달리 기존설비의 스크루(Screw)만 개조하면 활용이 가능한 화학발포 방식이었다.
이러한 초미세 발포 사출기술을 개발하기로 한 동진쎄미켐에게 가장 큰 도전은 플라스틱 사출품 내부에 미세 기포를 균일하게 분산시키는 것이었다.
그래야만 사출품의 경량화 및 단열특성 등의 장점이 유지되고 강성이 확보되어 가전기기와 외장부품 등 기구부품으로의 사용이 가능하기 때문이었다.
개발 초기에는 기존에 상용화된 무기발포제와 사출기를 그대로 사용하면서 개선점을 찾고자 노력하였다.
그러나 수차례 실험을 반복한 결과 이 방식은 곧 한계점을 노출하였다.
발포 배율이 낮아 사출품 내부에 기공이 거의 존재하지 않거나, 크기가 1㎜ 이상 크기로 생성되어 사출품의 강도가 저하되는 등 기존 사출 공법으로 생산된 제품과 성능 면에서 의미 있는 차이를 보여주지 못했다.
더구나 연속 생산 시 부품 중량 산포가 발생하는 문제까지 나타나게 되었다.
레진에 발포제가 들어가는 함량은 1~2%이다. 레진 100개 알갱이에 발포제는 1~2개 알갱이가 들어간다고 보면 된다.
이러한 이유로 특정 레진 영역에 발포제가 많이 들어가는 사태가 발생하게 되었고, 이는 곧 제품 불량으로 연결되었다.
‘어떻게 하면 이러한 한계를 극복할 수 있을까?’, ‘기포의 융합을 방지하고 기포 개체수를 증가시킬 비책은 무엇일까?’ 기나긴 고민의 시간이 지나고 마침내 찾아낸 해결방법은 발포제 크기를 줄이는 것과 핵제(첨가제)를 사용하는 것이었다.
핵제를 수지내부에 분산시켜 놓고 가스를 방출시키는 방식으로 문제해결 방향을 잡았다.
코팅 기술도 개발하였다. 발포제와 수지를 섞으면 발포제는 친수성을 수지는 소수성을 보유하여 발포제끼리 몰리는 경향이 있다.
마치 물에 뜬 기름이 서로 뭉치려고 하는 것과 유사한 현상이다. 발포제가 한쪽으로 몰리게 되면 사출품 내 기공도 한쪽으로 몰리는 현상이 발생한다.
따라서 두 개의 물질을 골고루 분산시키려면 발포제에 대한 표면처리 즉 발포제 코팅작업이 필요했다.
아울러 발포제 조성을 변경하여 기포의 융합을 방지하고 기포개체 수를 증가시킬 수 있는 방법과 최적의 조합을 밝혀나갔다.
실험계획법을 적용한 연구 결과, 발포제와 첨가제(핵제)의 최적조성을 찾아내었고 발포제 코팅 기술을 완성시킨 결과 마침내 개발목표를 달성할 수 있었다.
동진쎄미켐은 이 방식을 통해 시스템을 단순화하고 초기 투자비용을 획기적으로 낮춰 양산성 확보 및 기술 확대 적용을 용이하게 만들었다.
사출기 1대당 연간 7000만 원 정도의 비용도 절감하게 되었다.
(2) 보유한 지식 및 기술 활용과 PMS를 통한 공유
사내에서 이미 보유하고 있는 요소기술을 찾아내어 신제품에 활용하는 것도 주요 성공 전략 가운데 하나다.
보유기술의 활용도를 높여 기술이 가지고 있는 가치를 끌어올리고 있는 것이다.
‘화학적 초미세 발포 사출기술’개발에 결정적인 기여를 한 ‘핵제’ 사용 기술 역시 이미 다른 제품에 적용되고 있는 기술이었다.
발포제 50년 전통의 동진쎄미켐이 보유하고 있는 고유기술은 화학발포제기술, 분쇄기술, 화학적합성기술, Encapsulation기술 등 매우 다양하다.
동진쎄미켐은 자사가 보유한 이러한 핵심기술을 활용하여 새로운 수요를 열어갈 미래 신제품개발에 계속 박차를 가하고 있다.
‘부가가치를 더 높일 수 있는 제품은 무엇이 있을까?’ 하는 목표 아래 Target Product 찾기에 심혈을 기울이고 있다. 이때 아래의 표와 같이 ‘Target Product 선정기법’을 활용하고 있다.
향후 회사가 강력하게 추진할 신제품 선택은 제품매력도과 경쟁력, 그리고 시장규모 등 세 가지 핵심지표에 의해 이루어지고 있다.
더불어 동진쎄미켐의 PMS(Project Management System)는 2008년부터 2년간의 시험테스트를 거친 후 2010년부터 본격 가동되고 있다.
PMS를 통해 소통하고 정보를 공유하여 개발을 앞당기자는 것이 그 목적이다.
과제 진척률 관리, 성공적인 과제관리 지원, 중간 산출물 관리, Activity 관리, 과제평가, 과제인력 참여율 관리, 개발원가/비용 관리 등이 PMS를 통해 이루어진다.
PMS에 등록되는 과제에는 S, A, B, C등급이 매겨진다. 등급에 따라 과제 추진 의사결정 전결권에 차이가 있다.
중요과제는 S나 A등급으로 분류되어 집중관리 및 지원대상과제가 된다. 개발회의에서는 회의를 위한 별도 자료를 만들지 않고 PMS에 등록된 자료를 그대로 열어 활용한다.
매년 연구원을 대상으로 PMS 활용을 위한 교육이 필수의무교육으로 실시되고 있다.
주목할 점은 PMS를 통해 시장정보/ 기술정보/ 특허정보, 과제결과물 내용, 과제진행사항 등 3가지 사항이 철저히 공유되고 피드백 된다는 것이다.
개발이 지연되고 있는 과제는 PMS에서 매일 조회가 되어 개발조직별로 지연방지를 위한 신속한 대응조치를 유도하고 있다.
6시그마를 통한 효율개선, 원가개선 결과도 확인할 수 있다. PMS는 ROI, 원가검토 등의 활동이 ERP시스템과 연동되어 있는 등 타 시스템과도 연계되며 회사의 중추 시스템으로 운영되고 있다.
(3) 예상문제점 관리 및 잡음 요인 공유
PMS(Project Management System)는 고객 및 협력사들이 간과하기 쉬운 팩트 및 생산과정에서 놓치면 불량으로 연결될 수 있는 모든 정보를 제공하고 있다.
이는 체크리스트에 의해 철저하게 예상 문제점을 관리해야한다는 회사의 실제 경험에서 비롯되었다.
고객 및 협력사에 잡음요인(Noise Factor) 정보를 제공해 예상치 못했던 돌발변수가 발생하지 않도록 한다는 것이다.
실제로 ‘화학적 초미세 발포 사출 성형기술’을 적용한 생산과정에서 이런 일이 있었다.
열을 가해서 가스를 만드는 발포사출 과정에서 몰드(Mold) 안에 냉각수를 넣게 되는데 제작을 맡은 두 회사가 냉각수의 온도를 달리해 서로 다른 사출품이 나오는 시행착오를 겪은 것이다.
이때의 경험을 통해 냉각수의 온도를 모두 50℃로 맞추게 되었고 그 후 품질이 일정한 사출품을 만들어 낼 수 있었다.
이처럼 똑같은 조건 하에서 두 번의 실험에 걸쳐 새롭게 밝혀진 요인을 회사 내 체크리스트에 반영하여 개발자들이 Self Check 용도로 사용하도록 하는 것은 동진쎄미켐의 경쟁력을 높여주는 중요한 포인트가 되고 있다.
미래 생존을 위한 도전
발포제의 적용은 매우 다양하다.
현재 동진쎄미켐은 나이키 신발에 사용되는 펠렛(Pellet)형 마스터배치(Master-batch) 발포제와 Microcapsule형 발포제 등 고품질 제품 생산에 주력하고 있다.
원자력발전소에서 핵연료를 만드는 데도 동진쎄미켐의 발포제가 사용된다.
그동안 보유한 기술을 바탕으로 미래를 위한 준비에도 열심이다.
자동차업체들과 자동차용 흡음제, 자동차의 진동을 방지하는 제진제, 주행 중 날라오는 돌로부터 차체를 보호하는 Under Body Coating, 자동차 경량화를 위한 부품 등에 발포제 적용을 확대하고 있다.
이외에도 Microbead도 개발을 완료하여 디스플레이 확산Film인 Diffusion Sheet에 적용하고 있고, 소량이긴 하지만 화장품에도 적용 테스트 중이다.
또한 선박 도료용 Microcapsule형 발포제도 주요 미래시장이다.
2년 전부터는 차세대 친환경 발포제도 개발하고 있다. 발포기능이 우수하고, 가격 경쟁력이 있으며 분해시 유해가스가 전혀 발생하지 않는 꿈의 발포제다.
환경문제에 민감한 선진국의 고객들은 이 신제품이 과연 나올 수 있을까 하는 의구심과 함께 큰 기대와 관심을 보이고 있다.
동진쎄미켐은 그동안 많은 역경을 극복해 왔던 것처럼 이 획기적인 제품 개발에 큰 자신감을 드러내고 있다.
앞으로 2년 내 시장에 선보여 세계 산업계에 큰 도움을 주리라 확신하고 있다.
