강소기업 Dominis Engineering, 비용효율적 가공시스템으로 방산프로젝트 수주

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캐나다 온타리오의 가공 업체 Dominis Engineering이 대형 프로펠러 블레이드와 워터젯 임펠러를 만드는 새로운 방법

Dominis Engineering이 가공하는 초계함 프로펠러 블레이드

9,000sq ft 시설에 1,600kg의 주물이 도착하는 것을 상상해 보십시오. 이 주물을 5축 장비로 동시 가공하여 넓이 2.3m, 높이 1.7m의 프로펠러 블레이드를 만드는 상황을 그려보십시오. 표면의 매끄러움은 63 micro in. 이상, 정밀도는 63 micro in. 미만인 ISO S 클래스 이상의 품질을 요구하는 캐나다나 미 해군이 고객이라면? 그리고 이 모든 작업을 하나의 자비로 한 번의 셋업으로 수작업 없이 완성해야 한다면? 캐나다의 Dominis Engineering이 바로 이런 작업을 하는 곳입니다.

25년 전 아버지 Drasko와 함께 Dominis를 설립한 Bodo Gospodnetic는 “원래 목표는 프로펠러를 수작업으로 마무리하지 않고 기계 가공으로 완료하는 것입니다.”라고 이야기 합니다. Drasko는 오타와에 위치한 NRC(National Research Council)의 선박 연구실에서 일했던 해군 건축가이자 수학자로 현재는 NRC의 명예 연구원입니다.

“목표 달성을 위해 가공 시스템을 개발해야 했습니다. 목적은 프로펠러의 모든 표면을 한 번의 셋업으로 아주 작은 공차범위 이내로 가공하는 것이었습니다. 모두 미쳤다고 했었죠.”

부자는 IPMS(Integrated Propeller Manufacturing System)를 개발하여 하이드로 터빈 블레이드 가공에 적용하기 시작했습니다. 1990년대 초반 Bodo는 미 해군과 미국 프로펠러 제조사들에게 이에 대해 발표하기도 했습니다.

“발표 직후 미국 정부에서 방위비 분담금 청구서를 수정하고 미국에서 생산해야 할 품목 중 하나에 프로펠러를 포함했습니다. 미국에서 장사는 다 한 거죠.”

하지만 이 일로 좌절하진 않았습니다. 자수성가한 사업가인 그는 하이드로 터빈 제조업자들, 펌프 제조사들, US 해안 경비대를 찾아다니며 하이드로 터빈 블레이드, 펌프 블레이드, 프로펠러 블레이드 가공 일을 수주했습니다. 그리고 2013년 국제 입찰을 통해 캐나다 초계함 용 프로펠러 블레이드 20개 가공 프로젝트를 수주했습니다.

“세계적 유명 회사들과 경쟁해서 수주한 프로젝트였습니다. 우리의 비용 효율적인 가공 시스템 덕분에 경쟁사들보다 싸게 입찰했기 때문입니다”

캐나다 초계함 계약 수주를 비롯하여 최근 바르실라, 롤스로이스, 캐나다 원자력 에너지, Bombardier 항공 우주, 캐나다/미국 해안 경비대 등으로부터 수주한 유수한 프로젝트에도 불구하고 아직도 회의적인 시각이 존재한다고 Gospodnetic는 이야기합니다.

“우리 회사가 작기 때문이겠지요. 하지만 얼마나 더 커야 하는지 잘 모르겠습니다. 직원이 14명이고 3축 장비와 5축 장비, 수직형 보링 밀 장비를 갖춘 9,000 sq ft의 시설이 있습니다. QA 매니저, 마케팅 매니저, 6명의 가공 전문가, 5명의 엔지니어와 저까지 우리가 필요한 사람들은 전부 있습니다.”

Dominis Engineering은 현재 캐나다에서 유일하게 해군의 기준에 부합하는 프로펠러와 워터젯 임펠러 제조사라고 자부합니다.

IPMS(Integrated Propeller Manufacturing System)은 5개의 기본 원칙이 있습니다. 프로펠러의 모든 표면(앞/뒤 프로파일, 선단과 후미, 후행 모서리 챕퍼, 팁 프로파일, 필렛 프레셔, 흡입 측, 프로펠러 허브 등)은 한 번에 최종 형상으로 가공되어야 합니다. 무인 가공이기 때문에 절삭 공구의 효율적 사용이 필요하고 공구와 프로펠러 주물, 치공구 간의 충돌을 미리 예방해야 합니다. 이름은 프로펠러가 포함되어 있는 IPMS이지만 워터젯 임펠러나 터빈 블레이드 가공에도 적용됩니다.

대형 부품을 가공할 때 극복해야 할 가장 큰 문제는 모든 표면 가공 공차를 일정하고 작게 유지하는 것이었습니다. Dominis는 IPMS 시스템을 통해 이 목표를 이루었습니다. IPMS 시스템은 CAD/CAM 시스템으로 정확한 툴 패스 생성, 장비 시뮬레이션, 툴 패스 점검, 올바른 기계와 특정 절삭 공구 선택 등의 요건이 필요합니다.

Dominis는 Open Mind의 HyperCAD, HyperMILL 소프트웨어와 Mastercam을 사용합니다. “프로펠러 표면은 패치를 모아놓은 것입니다. 예를 들어 프로펠러 블레이드의 모서리는 앞면, 뒷면, 허브를 붙여 놓은 것과 같은 형태입니다. 그래서 CAD 프로그램으로 이 모든 부품 가공의 부드럽게 전환될 수 있도록 생성되어야 합니다.

실 가공 조건이 그대로 후 가공 CNC 프로그램을 분석합니다. “우리는 툴 패스 검증을 위해 VERICUT(베리컷) 소프트웨어를 아주 요긴하게 사용하고 있습니다.” (창업자 Gospodnetic)

Dominis에 필요한 장비는 x축 2.5m, Y축 1.8m로 움직이며 동시 가공할 수 있는 대형 5축 CNC 밀링 장비입니다.

“이 장비의 장점은 빠른 가공 속도(6m/min)와 스핀들 스피드(8,000rpm)입니다. 스핀들은 프로그래밍이 가능해서 더 가깝게 가공할 수 있습니다. 지름이 200mm이고 길이가 450mm인데 공구 지름이 8in까지 늘어나는 효과를 냅니다.”

Dominis의 작업을 위해서는 특수 공구가 필요합니다. “예를 들어 아주 얇은 블레이드 모서리를 가공하는데 볼노즈엔드밀을 사용할 수는 없습니다. 그래서 얇은 모서리 가공을 위해 특별히 디자인된 엔드밀 공구를 개발했습니다. 카바이드 인서트를 구매해서 절삭 공구를 제조했습니다.” (창업자 Gospodnetic)

Dominis의 가공 공정 재정비 작업은 아직도 진행 중입니다. “거의 모든 공정을 무인으로 진행하기는 하지만 아직도 공구의 마모 정도를 확인하고 교환하는 작업은 사람이 직접 진행해야 합니다. 마모된 공구를 똑같은 공구로 교환하지 않으면 이산 지점으로 정의되는 구조물의 표면 가공에 문제가 생기고 나중에 이산 지점 간 보간 작업이 필요하기 때문입니다. 새로운 장비를 도입하면 공구 측정과 공구 교체 옵션 부분도 개선을 해 나갈 예정입니다.”

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