- 감속기의 본래 기능은 모터의 회전 속도를 낮추고 감속비(Gear Ratio)에 비례한 토크(힘)을 만들어 내는 것으로 마치 자전거의 기어와 유사하다.

- 모터는 전기 에너지를 역학적 에너지로 변환하는 기계로 유압과 공압 동력 대비 효율성과 신뢰도, 정밀제어 용이성 측면에서 장점을 지니고 있어 로봇의 주요 동력원으로 활용되지만, 토크가 낮아 충분한 힘을 가지기 위해 모터 크기와 중량이 커질 필요가 있다는 단점이 있다. 감속기는 이러한 모터의 단점을 보완해주는 핵심 기계 장치인 것이다.

- 로봇의 정밀도는 결국 모터를 얼마나 잘 제어하는가에 달려있으나, 모터에 결합되어 사용되는 감속기의 성능 또한 중요하다.

- 충분한 토크를 만들어낼 수 있어야 하고, 높은 정밀도를 갖출 필요가 있다. 여기에 로봇이 고강도 작업과 충격에도 파손되지 않는 내충격성 및 저진동, 고강성, 작은 부피 등 다양한 특성 또한 요구된다.

- 최근에는 로봇 경량화 및 슬림화를 위해 중공형(中空) 감속기에 대한 수요도 커지고 있다.

- 현재 과학기술로 감속기 자체를 모방하는 것은 어렵지 않지만, 감속기는 매우 섬세하고 정교한 제품이기 때문에 다년간의 세월을 투자하여 생산 기술 노하우가 축적될 필요가 있어 신규 기업의 진입이 쉽지 않은 분야로 꼽힌다.

산업용 로봇 수요 증가 = 로봇 부품 수요 증가

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- 산업용 로봇은 본체를 구성하는 알루미늄과 같은 원자재부터, 모터와 감속기, 제어기기 등 수많은 부품의 조합으로 이루어진다

- 로봇 산업의 성장은 결국 로봇을 구성하는 부품 수요 증가로도 이어지며, 밸류체인 상류에 있는 부품 기업에 수혜로 작용할 것이다.

- 다양한 부품 중에서도 감속기의 매력이 가장 뛰어나다. 로봇에서 차지하는 원가 비중이 30~40%수준으로 크고, 전기 동력을 사용하는 한 빠질 수 없는 필수 부품으로 그 중요도가 매우 높기 때문이다

- 또한 주로 로봇 용도(50% 이상)로 활용이 되어 타 부품 대비 로봇 산업 성장의 수혜를 가장 많이 누릴 수 있고, 기술 진입 장벽이 높아 경쟁 환경이 치열하지 않으며, 높은 수익성(감속기 기업 OPM 16~34%)을 자랑하는 부품으로 팔색조의 매력을 갖추었다.

삼성전자: 로봇 사업 첫발은 웨어러블 로봇 

[CES 2019]에서 처음 선보인 젬스는 공개 이후 3년만인 올해 시장에 나올 것으로 기대되고 있다. 언론에 따르면 첫 상용화 제품인 젬스(GEMS)는 오는 8월 출시, 초도 물량은 5만대 내외이며 핵심 협력사에 위탁생산하는 방식을 채택하는 것으로 전해졌다. 국내에서는 센서,제어기, 반도체 기판 등 로봇의 부품에 탑재되는 기업에 수혜가 있을 것으로 전망된다. 기존 스마트폰, IT 기기 제품과 비교해 기술력이 필요한 제품이 사용될 예정으로 더 높은 수익성을 기록할 수 있을 것으로 예상된다. 삼성전자는 2022년 웨어러블 로봇, 2023년 서빙 로봇,2024년 서비스용 로봇을 차례로 상용화할 전망이다.

1) 올해 1분기부터 작년 원재료 상승분에 따른 제품 판가 인상 효과가 나타나고 있으며,

2) 전방 고객사의 산업 자동화 설비 투자 확대에 맞춰 수익성이 높은 산업용 모터의 매출 확대가 예상되고,

3) 더불어 미국 내 고부가가치 산업용 모터의 신규 고객사 확보가 전망되며,

4) 국내 주요 로봇기업 향 정밀감속기 테스트를 진행중으로 향후 유의미한 턴키 공급이 기대된다.

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• 기어드 모터는 정밀 제어용 모터에 기어 박스를 결합한 형태로, 힘과 속도 조절을 통해 무거운 것을 운반하거나 들어 올릴 수 있는 힘을 제공하는 기능을 한다.

• 제품군별 매출액 비중은 가전부품 67%, 산업자동화 33% 이다.

• 가전부품향 마진은 약 5% 내외인 반면 산업자동화향 마진은 약 10% 내외의 고마진으로 추정된다.

• 주요 고객사는 삼성전자, LG 전자, Haier, Midea, GE 등이다.

• 2022년 1분기 기준 지역별 매출 비중은 국내 24%, 중국 40%, 미국 26%, 기타 10%이다.

가전용 모터 는 안정적 캐시카우 , 산업용 모 터로 수익성 레벌업 

에스피지의 주력 제품은 여전히 모터이다. 동사의 모터는 크게 가전용 모터와 산업용 모터로 나뉘는데 산업용 모터는 다품종 소량생산에 적합 한 고부가가치 제품으로 가전용 대비 수익성이 높다. 현재 가전용과 산업용 매출 비중은 7:3 수준이지만 향 후 산업용 제품 판매 가 확대 될 것 으로 전망 한 다 하반기 에 는 클린룸에 사용되는 FFU, EFU 등 산업용 팬모터 공급이 예상 됨에 따라 산업용 모터 비중은 더욱 확대될 것으로 판단 한다

미국 시장에서도 산업용 모터의 고객사 확장을 기대 한다. 동사는 주요 고객사인 GE/월풀 등과 같은 가전 업체 향으로 가전용 모터를 공급하는데 현재 물류 자동화 의료기기 밸브개폐기 공작기계 등 미국 제조사 7~8 곳과 납품 논의 및 테스트 중으로 산업용 모터 판매가 본격화될 전망이다. 중국 시장에서도 선별적 수주를 통해 상대적으로 마진율이 낮은 OEM 물량을 줄이며 완연한 체질 개선을 이룰 전망이다

• 서보 모터의 종류는 크게 직류(DC), 교류(AC) 방식에 따라 분류.DC서보는 브러시 유무 등에 따라 구분되고, AC서보는 회전자의 종류, 제어방식에 따라 유도형(IM), 동기형(SM)으로 구분

• (BLDC 서보) 신뢰성이나 유지보수 필요성이 중요한 경우에 사용. 주로 소형으로 로봇에서는 협동 로봇 등에 활용

• (AC 서보) 가장 많이 응용되고 있음. 소형에서 대형까지 다양한 시리즈로 산업용 로봇과 CNC머신, 반도체 디스플레이용 장비 및 FA에 활용

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로봇에 있어 서보 모터의 유용성

• 서보 모터는 로봇 어플리케이션에서 많은 이점을 제공

• 작고, 강력하며, 쉽게 프로그래밍할 수 있고, 정확

• 가장 중요한 것은 움직임의 거의 완벽한 반복성을 허용한다는 점

• 예) 로봇 용접: 서보 모터는 로봇 용접 암의 모든 관절에 장착되어 움직임을 작동시키고 손재주를 더함

• 예) 로보틱 차량: 서보는 폭탄을 해체하고 폐기하는 데 사용되는 자율 차량의 조향 장치에 사용

서보 모터(ServoMotors)의 정의

• 서보(Servo)는 추종한다/따른다는 의미로 명령을 따르는 모터를 서보 모터라고 함

• 서보 모터는 모터와 제어구동부(제어회로와 알고리즘)를 포함하는 것으로, 모터를 사용하여 구동시스템을 구축하고 위치, 속도를 명령으로 제어시킨 경우를 서보 모터로 칭함

• 서보 모터는 정밀 위치 조정이 필요한 로봇 어플리케이션이나 공작 기계, CCTV카메라, 캠코더, DVD, 프린터 등에서 사용

• 일반 모터와의 차이점은 위치와 회전속도를 미세하게 측정할 수 있는 센서 엔코더를 탑재, 정밀 제어가 가능하다는 점

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서보모터의 구성

• 서보 모터는 로터리 또는 선형 액추에이터, 모터 및 포지셔닝을 위한 피드백 센서로 구성

• 서보 모터는 위치 및 속도에 대한 피드백을 위해 엔코더(모터의 회전속도 및 방향 등을 감지하는 융합센서)를 사용하며, 이 엔코더는 출력축을 명령된 위치로 회전시키는 데 사용

• 서보 모터는 서보캐니즘의 폐쇄 루프 시스템에서 위치, 속도 및 가속도에 대한 정밀한 제어를 제공

• 서보 드라이브는 피드백 데이터를 사용하여 모터의 방향과 회전 거리의 위치를 조정하고 최적화함

1) 로터(Rotor): 회전부품으로, 샤프트를 회전시키고 기계적 힘을 전달하는 얇은 층의 금속판을 가진 움직이는 구성 요소

2) 베어링(Bearing): 로터의 회전축 지지부

3) 스테이터(Stator): 로터 회전에 사용되는 동력 부분. 스테이터 코어에 층이 있는 전자석 또는 영구 자석 그룹으로 구성된 고정 스테이터

4) 브라켓 또는 앤드 플레이트(Bracket or end plate): 스테이터 일체형 베어링 지지 부품

5) 리드선(Lead wire): 모터 구동회로에 연결된 와이어 또는 전원공급장치에 연결된 와이어

여러 형태의 로터와 스테이터 결합을 통해 다양한 모터 유형으로 분류가 가능

국내 로봇 센서의 역량

• 로봇은 높은 정밀도와 다양한 환경에서 구동할 수 있는 안정성을 요구. 따라서 로봇의 성능은 액츄에이터의 인지 센서에 의해 좌우 되는 경우가 많음

• 센서 산업은 기술 진입 장벽이 높아 미국, EU, 일본이 세계 시장의 70%를 점유. 대표적으로는 텍사스인스트루먼트, ST마이크로일렉트로닉스, NXP, 인피니언, 마이크로칩, 보쉬, 아날로그 디바이스,퀄컴, 브로드컴 등이 대표적인 스마트 센서 기업으로 꼽힘

• 국내 센서 업체의 경우, 핵심부품인 센서 소자를 수입하여 조립생산하는 수준으로 첨단센서 개발역량이 취약한 편

• 센서 분야는 미국, 일본, 독일 순으로 최고 기술 수준을 보유하고 있으며 한국은 선진국대비 65% 정도의 기술수준을 보유. 소재 및 소자분야는 선진국대비 50% 수준으로 평가받고 있음