월딘은 제품설계 및 개발 전문기업으로 1995년 창립 이래 단계적으로 제품설계부터 금형설계 및 제작, 시제품 개발, 양산에 이르기까지 자체적인 원스탑 제품개발시스템을 구축해 다양한 전기·전자부품이나 제품개발 및 생산서비스를 제공하고 있다. 또한 그동안 축적된 제품개발 노하우를 기반으로 건강가전, 다기능조리기 등 독특한 생활가전 브랜드를 개발해 제조·판매하고 있다.

 

월딘은 기술중시 경영에 따라 2006년 기업부설연구실을 설립했다. 현재 정직원의 35%가 연구인력이며 매년 매출액의 15% 정도를 R&D에 투자할 만큼 연구개발에 매진해 국내·외 등록특허 13개 등 50개가 넘는 지적재산권을 확보하고 있다.

 

2019년 EP 일체형 임펠러를 개발한 월딘은 반도체 생산라인에 적용되는 클린룸 FFU에 적용할 만큼 기술력을 인정받고 있다.

 

세계적인 일체형 임펠러 제조기술을 바탕으로 시장확대에 나선 최승용 월딘 대표를 만나 개발배경 및 사업확대 계획 등에 대해 들어봤다.

 

■ 기업 운영 철학이 있다면
창업이래 월딘을 지탱해 온 가장 중요한 경영철학은 ‘창의적이고 도전적인 기술중시 경영’이다. ‘안 만드는 제품은 있어도 못 만드는 제품은 없다’는 월딘의 자부심은 30여년간 차별화된 금형개발의 기술적 성과는 물론 자체 브랜드인 생활가전사업에 대한 도전을 통해서도 구현되고 있다.

 

이번에 개발에 성공한 EP 일체형 임펠러사례와 같이 발주처조차 반신반의했던 과제를 도전적인 연구작업을 통해 개발에 성공함으로써 월딘은 공조용 송풍기산업이라는 새로운 미래비전에 도전할 기회를 얻게 됐다.

 

■ 일체형 임펠러 개발 배경은

 

임펠러는 원심력을 이용한 송풍기로 고압, 고효율에 소음이 낮아 난방, 냉각, 공기청정시스템에 매우 다양하게 사용되는 원심형 송풍기(Centrifugal Fan)다.

 

특히 반도체 생산라인의 클린룸 FFU(Fan Filter Unit)에 장착되는 대형 원심후곡형 임펠러(Centrifugal Backwards Curved Impeller)로 임펠러에 모터를 연결해 회전시킴으로써 송풍하는 구조다.

 

원심후곡형 임펠러는 다수의 곡면형 블레이드를 가진 이중구조로 돼있어 설계가 복잡하며 일체화 성형이 어려워 주로 알루미늄 등 금속판재나 플라스틱으로 상·하판을 각각 제조해 결합하는 방식을 사용해 제조한다.

 

그러나 이 방식은 복잡한 공정과 융착 시 조립오차로 인한 품질관리의 어려움, 금속재질로 인한 내구성, 중량문제, 소음 등 단점이 많이 지적돼 지속적으로 일체형 팬에 대한 시장니즈가 많았다. 공조장치가 생명인 클린룸수요가 반도체를 비롯해 2차전지, 디스플레이 등 정밀 전자제품에서 의약·식품산업으로 점차 확산되고 있으며 공기질 이슈에 따른 대형건물 공조시스템이나 시스템에어컨 등 가정용 공기조화시스템에 대한 수요까지 더욱 급증하고 있다.

 

특히 산업부문에서 클린룸에 사용되는 공조비용은 일반 건물비용의 10~20배의 에너지가 필요해 생산공정에서 사용하는 전기량의 38~47%를 공기조화에 사용할 정도로 공조에너지절감을 위한 고효율, 고품질의 일체형 임펠러 수요가 더욱 커지고 있다.

 

그러나 일체형 임펠러 제조기술은 세계적으로도 독일의 Ebm-popst, ZIEHL-ABEGG 등 몇몇 일부 기업만이 가지고 있을 만큼 고난이도 기술이다.

 

국내 기업의 경우 일체형 금형설계기술은 물론 플라스틱 성형물의 취출기술한계로 100% 수입에 의존하는 것이 현실이다. 국내 기업이 고효율 EC모터를 개발해도 임펠러는 고가의 수입제품을 쓰거나 어쩔 수 없이 금속판재 임펠러를 사용할 수밖에 없어 국내 일체화 제조기술개발은 무엇보다 시급한 과제였다. 

 

■ 월딘이 개발한 EP 일체형 송풍기는 어떤 제품인가
월딘은 2018년부터 중기벤처부의 기술개발사업 지원을 받아 국내 최초로 EP(Engineering Plastic) 소재로 일체형 원심후곡 임펠러 금형, 성형기술을 개발해 상용화에 성공했다.

 

2019년부터는 전기소비효율 및 소음 5% 개선효과를 인정받아 SK하이닉스 등 반도체 클린룸용으로 10만여대 납품하는 등 현재까지 성공적으로 사업화를 확대하고 있다.

 

2중 슬라이딩 구조와 콜렛방식의 내측코어 설계기술 등 독자적인 기술에 대한 특허도 등록완료했다. 월딘의 EP 일체화 원심후곡형 임펠러 개발에 성공하는 것이 시사하는 바는 세계적으로도 극히 일부업체만 가능하던 고난이도기술을 국내최초로 개발 및 상용화에 성공해 미래의 블루오션이라고 평가받는 공조산업분야에 있어서 글로벌 기술경쟁력을 확보한 것이다.

 

이로써 국내 산업계 성장에 기여함은 물론 공조에너지절감을 통한 국가차원 그린에너지정책에 부응하며 향후 수출 및 수입대체 효과까지 기대하고 있다.

 

■ 타사대비 차별성은
기존 임펠러는 주로 금속판재로 2개 이상 부품을 융착 또는 용접하는 방식으로 제작하기 때문에 중량이 무겁고 조립오차 변형으로 인한 소음, 진동 등 품질상 문제점을 안고 있었다.

 

그러나 월딘 임펠러는 One-Shot Injection Molding방식으로 한 번에 제품을 완성하므로써 융착 등 불필요한 추가 공정을 줄여 시설, 장비, 인원 등 제조경비를 절감하는 효과가 있다. 재질은 금속판재를 대체할 수 있는 고성능 EP를 사용하기 때문에 무게가 가볍고 소음이 현저히 줄어 송풍효율이 높고 수명과 난연성, 내수성 등 플라스틱이 가진 물성적 이점을 적극적으로 활용할 수 있다.

 

또한 일체형 성형으로 기존 방식의 불균형 융착이나 조립오차 등 불량요소가 대폭 줄어들기 때문에 송풍효율이 뛰어나며 고속회전 시 진동 및 소음감소 등 품질안전성이 대폭 높아진다.무엇보다 월딘이 가지고 있는 기술적 차별성은 30여년 동안 쌓아온 경험과 다양하고 뛰어난 설계, 금형, 생산기술 등이다. 어떤 용도든, 직경 250~750㎜의 어떤 사이즈든, 어떤 구조든 원하는 송풍팬을 설계, 금형제작 및 양산할 수 있는 맞춤형 원스톱 기술개발시스템을 가지고 있다.

 

나아가 최근에는 밸런싱 맞춤형 금형기술을 적용, 팬에 대한 밸런싱 측정, 검수 후 출고가 가능할 정도로 완벽한 금형설계 제작 및 성형기술을 보유하고 있다.

 

■ 그동안 공급 사례 및 성과는

월딘은 독창적인 금형설계와 제작기술을 바탕으로 원심후곡형 임펠러뿐만 아니라 공기청정기용 팬, 터보팬 등 다양한 공조기용 송풍팬 개발에 착수했으며 개발성과를 인정받아 2022년 그린뉴딜 100기업에 선정돼 정부지원을 통해 본격적인 고효율 공조용 송풍팬 사업화에 나서고 있다.

 

월딘이 개발한 클린룸 FFU장치용 EP 일체형 임펠러는 5% 이상 에너지 및 소음절감 성능을 인정받으며 개발 첫해부터 지금까지 SK하이닉스, 삼성반도체 등 공장 클린룸용으로 누적 6만개 이상 공급하고 있다.

 

2023년에는 G사가 산학협력을 통해 공기청정기용 고효율 다중구조 터보팬 시뮬레이션 모델을 설계해놓고 국내에서 금형제작을 못하고 있던 차에 월딘이 제품을 의뢰받고 개발해 상용화에 성공했다.

 

이후 본격적으로 납품하고 있으며 개발제품은 팬효율 28% 향상을 통한 에너지소비효율 1등급을 받았고 기존 동급모델대비 저소음도 실현해 에너지대상을 수상하는 등 대외적으로도 기술신뢰성을 인정받았다.

 

이러한 기술적 성과를 바탕으로 현재대형 공조시설용 EC팬을 제조하고 있는 A, B사 등과 산업용 EP 소재 일체형 임펠러 개발에 대한 협의를 진행하고 있다.

 

■ 제품 고도화를 위해 진행할 R&D

현재 월딘은 IE 4등급(에너지효율 92.4%) BLDC 팬모터를 개발해 EP 일체형 임펠러와 결합해 10%의 에너지절감 효과를 목표로 하는 초고효율 EC팬모터를 개발하고 있다.

 

월딘은 2018년 이미 Air Gap 0.15mm의 초정밀 BLDC SR모터를 개발해 자체 브랜드 다기능조리기기에 적용하는 등 BLDC SR모터 제조기술을 보유하고 있으며 BLDC 팬모터 시제품도 개발을 완료한 상태다.

 

현재 월딘만의 차별화된 금형기술로 모터 외부하우징을 일체형 임펠러와 정밀한 인서트 성형방식으로 결합해 조립정밀도를 최대로 높인 수퍼프리미엄급 EC 송풍팬을 개발함으로써 기존 스틸 소재 동급모델대비 10% 이상 에너지효율을 개선한 초고효율제품 모델들을 개발해 필요한 인증 등을 받아 상용화할 계획이다.

 

또한 인하대와 산학협력을 통해 송풍효율을 더욱 개선한 고효율 3D 터보팬 자체 고유모델을 개발하고 있으며 향후 대형빌딩의 공기조화장치, 시스템에어컨, 공기청정기 등 생활가전 및 다양한 부문에 고효율 임펠러를 개발 및 공급해 나갈 계획이다.

 

■ 올해 사업 계획 및 중장기 비전은
2022년부터 본격적인 사업화 전개 과정을 통해 월딘 EP 일체형 임펠러가 기존 Steel Fan이나 해외 수입품을 대체할 수 있는 충분한 기술경쟁력을 갖추고 있음을 확인할 수 있었다.

 

이에 따라 올해는 그동안의 클린룸용 임펠러나 공기청정기용 송풍팬의 성과를 바탕으로 대형빌딩 공기조화장치, 시스템에어컨, 공기청정기 등 생활가전 등 다양한 부문에 본격적으로 진출하는 원년이 될 것이다.

 

공조용 송풍팬과 함께 뿌리기술 고부가가치화 전략의 일환으로 새롭게 도전하고 있는 분야가 미래 글로벌 저탄소전략 핵심 수소모빌리티산업의 수소저장용기 제조기술이다. 이중 글로벌시장에서 상대적으로 기술이 부족한 Type Ⅳ 수소저장용기의 라이너 융착기술을 연구 중이다. 이미 기존 열융착방식에 의한 52ℓ급 수소저장용기 라이너 개발에는 성공했다.

 

월딘은 이에 그치지 않고 정밀한 금형설계 및 성형기술을 활용해 기존 열융착방식의 단점을 근본적으로 해결하고 융착품질 안전성과 생산성을 획기적으로 개선할 수 있는 독자적 진공성형방식의 신융착기술 및 장비개발에 도전하고 있다. 향후 세계 수소저장용기 제조기술을 선도할 수 있는 기술로 공조용 송풍팬과 함께 월딘의 중장기 성장비전의 한 축이 될 것으로 기대하고 있다.