19PK1500, Photonics-based process innovation platform establishments and supports for industrialization,
Lim Kwon-Seob
Abstract
1. 최종사업목표 및 내용 □ ETRI 호남권연구센터 내 공정, 측정, 연동, Inspection 등 자동화 장비와 공정혁신 기술을 구축하고 광패키징기술지원센터를 운영하여 중소, 중견 기업에서 활용가능한 시생산 환경 구축 □ 광부품·센서모듈·전자부품 등 패키징 관련 전국 산업체를 대상으로 공동활용 서비스 지원(장비공동활용/시제품 제작/기술컨설팅/기술교육/경영자문/선택형 정보제공/해외 마케팅 등) □ 단위공정/복합공정/측정·분석공정/통합공정 플랫폼 선행 구축 및 수요자 맞춤형 제조 공정 서비스 지원 □ 시생산 환경 구축, 공동활용서비스를 통해 중소·중견 부품 제조 기업을 글로벌 선도기업으로 육성, 단위/복합 공정 통합관제 플랫폼 선행 구축 및 수요자 맞춤형 제조 공정 서비스 지원
2. 기반조성의 목적 및 중요성 □ 공정혁신 기술 적기 지원 시급 ○ 광산업 세계시장은 증가하고 있으나 국내 중소기업은 제품 생산성 및 가격경쟁력 저하로 인해 매출이 지속적으로 하락하고 있어 최근 국내 중소기업들의 도산 위기가 초래되어 제품 고도화 지원이 절실히 필요함 ○ 국가과학기술로드맵과 중소기업 수요조사에 근거하여 초고속/고집적/광대역 고부가가치 제품의 양산 공정 기술 적기 지원이 불가능할 경우 지속적으로 해외시장 진입 불가능 및 현재 점유율보다 하락이 우려됨 - 현재 세계 광통신 시장은 100기가급 광모듈 주도로 성장하고 있으며 향후 클라우드 산업 급성장과 함께 ‘19년을 시작으로 400기가급 광모듈 시장이 급성장 예상
- (현재 시장은 100기가 주도로 성장) ‘17년 데이터센터용 100기가급 광모듈 시장은 22억 달러 규모이며 ’19년에 36억 달러로 연평균 116% 급성장 예상 (※출처 : OVUM2017) - (‘22년 100기가 → 400기가 주도로 성장) 400기가급 광모듈 시장은 ‘19년을 시작으로 클라우드 산업 급성장과 함께 ‘22년에 32억 달러로 연평균 196% 급성장하여 ’22년 이후의 광모듈 시장 성장을 견인할 것으로 예상 (※출처 : OVUM2017) □ 국내 광산업, 전자 부품 및 센서 분야 중소기업은 규모에 비해 원천기술 및 전문인력 부족으로 인해 성장의 한계가 있으며, 이로 인해 제품 개발 및 생산 경쟁력에 있어서 해외 선진 업체 및 대기업과의 기술격차가 갈수록 심화되고 있는 실정임 ○ 국가 혁신성 저하 - 2017년 블룸버그 혁신지수 7개 부분 중 ‘생산성’ 부분에서 한국은 32위에 머무르며 보통 수준에 그침 ○ 해외 대비 노동생산성 저하 - 주요 선진국 대비 노동생산성은 2015년 미국 대비 국내는 48.3%, 프랑스 대비 51.8%, 일본 대비 78.0% 및 OECD 평균 대비 66.4% 로 열악한 실정임 - 시간당 노동생산성은 2013년 기준 국내는 26.5달러, 일본($36.6), 대만($36.5)등 주요경쟁국에 비해 열세임 ○ 국내 중소기업 제조 공정기술 역량 부족 - 대기업 대비 중소기업의 제조업 생산성지수는 2014년 31% 낮은 수준임 - 중소기업의 제조 혁신 수요는 제조혁신 시스템 활용, 제조공정기술 R&D의 요구가 50.6%로 가장 크게 발생되고 있음 □ 이를 해결하기 위해 중소기업에 대한 지속적인 정부정책 지원 및 정부 출연연을 통한 국비 지원을 통해 현재 양산 제품뿐만 아니라 수년 내 시장 진입이 가능한 미래형 고부가가치 제품 생산을 위한 핵심 공정혁신 기술 구축 및 보급 확산이 필요함 □ (국정과제) ‘IT･SW 융합을 통한 주력산업 구조 고도화’를 통한 성장정체에 직면한 주력산업의 성장동력 지속 창출을 위한 국정과제 정책(7번)과 부합 (※출처: 국정과제책자, 2014.11.) □ (경제혁신 3개년 계획) ‘역동적인 혁신경제’ 정책 실현 중 제조업 혁신을 통한 주력산업 스마트화 및 생산성 향상 정책과 부합함 (※출처: 5개 부처 2015년도 업무보고, 2015.01.15.) ○ ‘제조업 혁신 3.0’ 전략을 통한 주력산업의 스마트화 정책 추진 ○ 생산성 향상을 위한 고도화된 스마트공장 테스트 베드 구축 및 표준화 추진 방향과 부합 □ (정부연구개발 투자 방향) 2019년도 산업부 5대 신산업 중 첨단 제조 공정/장비 분야와 부합, 2019년도 정부연구개발 투자방향 및 기준의 13대 혁신성장동력 중 차세대통신, 지능형반도체, 스마트시티 개발, R&D 투자 플랫폼 분야 중 스마트시티, 자율차, 정밀의료 분야와 부합함 (※출처: 2019년도 정부연구개발 투자방향 및 기준, 2018.03.) □ ICT 기반 미래 혁신·원천 기술확보로 4차 산업혁명 세계 주도를 위한 정부의‘ICT R&D 중장기 기술로드맵 2022’ 중 네트워크 분야 ‘초고속 저전력 광모듈 기술’분야와 부합 (※출처: IITP ICT R&D 중장기 기술로드맵 2022, 2016.12.) □ 광패키징기술지원센터는 광주광역시 지구별 특성화 전략으로 육성하고 있는 광주연구개발특구 중심으로 조성된 광클러스터 단지(26만㎡ 규모)내에 위치하여 광산업 관련 산업체 및 유관기관, 대학교 등 산․학․연․관 연계 협력체계 구축 및 조기 상용화 지원이 용이함 □ 광주광역시 광산업 특성화 전략을 통해 집중 육성된 광산업체 기반 시설물 및 인프라가 센터 구축 계획 단지인 첨단지구에 집적되어 있어 사업 수행이 용이하고 파급효과가 큼 □ 광주 광클러스터를 중심으로 조성된 산‧학‧연‧관 인프라를 활용하여 광산업 분야 기술지원 공동연계 및 시너지 효과 창출 가능 □ (지역공약) 고부가가치 광전자융합산업 특화도시 구축을 위한 산업 활성화 및 국내 거점 생산특화도시 구축 정책과 부합 (※출처: 광주광역시 2015년 지역산업진흥계획, 2014.12.) □ (지역시책) 지역 광통신 및 센서 등의 기술을 기반으로 한 융합 분야로 '광기반 융합 신산업' 육성을 위한 광주광역시 광산업 중장기 발전 전략과 부합 (※출처: 광주 광산업 중장기 발전 전략, 2015.02.)
3. 기반조성 내용 및 범위 □ 제조공정 고도화 시생산 환경 구축 ○ 장비 구축 - 양방향 자동 광학 렌즈 및 필터 정렬 시스템, 자동 양방향 레이저 웰더, 고속 풀 자동 씬와이어 본더 등 공정, 측정, 연동, Inspection 장비 20종 구축 ○ 광패키징기술지원센터 구축 - 광패키징기술지원센터 설계(ˊ14) → 건물 완공 및 기반 구축(ˊ16) - 부지 : 10,695㎡, 센터신축 : 건평 1,679㎡ - 패키징실, 분석실, 연구실 등으로 구성하여 공정혁신 플랫폼 성과 확산 및 기업지원 거점으로 활용 □ 공정혁신 기술 선행 구축 ○ 공정혁신 기술 구축 - 양방향 자동 광학필터 정렬, 대면적 초정밀 플립칩 본딩, 다채널 크로스톡 측정 자동화, 레이저 국부 히팅 솔더링 등 공정혁신 기술 구축 ○ 공정혁신 기술 적용 공정혁신 플랫폼 구축 - 단위공정(‘14) → 복합공정(’15) → 측정·분석공정(‘16) → 통합공정(’17) → 수요자 맞춤형 공정(‘18) → 수요자 맞춤형 공정(‘19) → 수요자 맞춤형 공정혁신 플랫폼 고도화(‘20)
□ 성과확산 및 산업화 지원 ○ 장비활용율 56% ○ 장비활용 수익금 99,000천원 확보 ○ 시제품 제작 41건 지원 ○ 기술상담/자문 122건 지원 ○ 광원 및 광전소자, 광정밀기기, 광학기기 분야 정보시스템 6종 구축 ○ 광원 및 광전소자, 광정밀기기, 광학기기 분야 품목별 실태조사 및 광산업 전문가 자문 위원회 개최 ○ 광기반 공정혁신 플랫폼 기술교육 프로그램 34건 개최 ○ 해외마케팅 3회 지원 ○ 산업체 수요기반 경영자문 64건 지원 ○ 경영자문 자료 12건 개발 □ 성과지표
4. 기반조성 성과 □ 광패키징기술지원센터 구축 및 운영 ○ 개요: ETRI 호남권연구센터 내 10,695m2 의 건축부지에 1,679m2 규모의 Yellow 룸, 패키징실, 분석실, 연구실, 산업체 협업실, 회의실 등으로 구성된 지상 1층 센터 구축 ○ 용도: 기업 지원 및 성과확산 거점으로 활용 - 광응용/센서/전자 부품 제작에 활용 가능한 신규 장비 구축, 장비공동활용 및 시제품 제작지원, 생산성 향상을 위한 공정혁신 기술 구축 지원, 기술 컨설팅 지원 등 ○ 건축 및 장비입주 - 광패키징기술지원센터 건축공사 추진: ‘16.05.10. ~ ’16.11.04. - 공사 준공 및 장비입주 : 2016.11.15. ~ ○ 규모: 연면적 1,679m2
○ 광패키징기술지원센터 내‧외부 전경
□ 장비 구축 ○ 광통신 및 광융복합 소자/부품/모듈 패키징 기술 관련 공정 및 측정·분석장비 20종 구축 완료
□ 이용업체/기관수 □ 장비활용건수 □ 활용률 □ 수익금 □ 기술상담/자문 지원 □ 시제품 제작 지원 □ 시제품 의뢰 기관 □ 정보시스템 구축
○ 수요자 맞춤형 광산업 정보시스템 구축 - 광통신 분야의 산업현황 파악을 위한 기업 DB 구축 - 광통신 품목별 현황 파악 및 미래 필요 기술 조사를 통한 수요자 맞춤형 정보 제공 - 광통신 트랜드 및 세계시장 자료 제공을 위한 광산업 동향보고서 구축 - 광산업 분야의 산업현황 파악을 위한 기업 DB 업데이트 - 광정보 지원을 위한 네트워크 시스템 고도화 - 광산업 통계 분석 시스템 고도화 ○ 광통신 분야 , 광정밀기기 분야 정보시스템 구축 - 광통신 분야의 산업현황 파악을 위한 기업 DB 구축 - 광통신 품목별 현황 파악 및 미래 필요 기술 조사를 통한 수요자 맞춤형 정보 제공 - 광통신 트랜드 및 세계시장 자료 제공을 위한 광산업 동향보고서 구축 ○ 광통신, 광소재, 광정보기기 분야 정보시스템 구축 - 광소재, 광정보기기 분야 통계정보 제공을 위한 정보시스템 구축 - 광통신 분야의 산업현황 파악을 위한 기업 DB 업데이트 - 광통신, 광소재, 광정보기기 품목별 현황 파악 및 미래 필요 기술 조사를 통한 수요자 맞춤형 정보 제공 - 광통신, 광소재, 광정보기기 트랜드 및 세계시장 자료 제공을 위한 광산업 동향보고서 구축 ○ 광원 및 광전소자, 광정밀기기, 광학기기 분야 정보시스템 구축 - 광원 및 광전소자, 광정밀기기, 광학기기 분야 통계정보 제공을 위한 정보시스템 구축 - 광원 및 광전소자, 광정밀기기, 광학기기 분야의 산업현황 파악을 위한 기업 DB 업데이트 - 광원 및 광전소자, 광정밀기기, 광학기기 품목별 현황 파악 및 미래 필요 기술조사를 통한 수요자 맞춤형 정보 제공 - 광원 및 광전소자, 광정밀기기, 광학기기 트랜드 및 세계시장 자료 제공을 위한 광산업 동향보고서 구축 □ 정보시스템 활용 □ 교육프로그램 개최 □ 홍보활동 □ 해외 마케팅 지원 □ 경영자문 / 경영자문 교재 개발 ○ 경영자문 실적 ○ 경영자문 교재 개발 실적 □ 수요자 만족도 조사 - 광기반 공정혁신 플랫폼 구축 및 산업화 지원사업의 기업지원은 총 3가지로서 기술상담/자문 지원, 장비지원, 시제품 제작 지원에 대한 지원 산업체의 만족도를 평가하였으며, 1~6차년도 서비스 만족도의 평균은 99점으로 분석됨 □ 활용업체수
5. 활용방안 및 기대효과 □ 광통신 분야 정보 고도화로 안정적 통계 및 시장정보 등 정보 제공에 따른 중소기업 역량 강화 및 경쟁력 제고 ○ (소부장 부품경쟁력 강화) 광부품산업 고부가가치 제품 적기사업화 지원 및 기업 매출 증대 - 광패키징기술지원센터 및 광패키징 공정/측정 장비 20종 인프라 구축 완료 - 4차산업혁명 대응을 위한 공정기술 고도화 및 5G/클라우드 데이터센터용 광부품 스마트 제조를 통한 소재·부품 경쟁력 강화 및 광융합부품 다각화 지원 - 제품 초기 시장 진입을 위한 중소기업의 열악한 제조 인프라 Back-up: 기업 Pilot Line 역할 - 기업 맟춤형 통합지원 체계 구축 및 적기 지원: 기업 직접매출 700억원 견인 - 광산업 6대분야 정보시스템 구축 (분야별 ⇨ 품목별 동향보고서 및 통계정보 제공) - 구축된 인프라 수혜기업 현황: 18개사(1차년도) -> 107개사(6차년도)로 확대 ○ (Reference Site 구축) 국내 유일 광부품 스마트 제조·측정 인프라 구축 - 디지털 공정 모델 기반 공정 설비 통합 제어: 광부품 제조 통합관제 솔루션 구축 - 이종 설비 물리적 통신 연동을 위한 범용 인터페이스 하드웨어 게이트웨이 및 소프트웨어 운영 프레임워크 구축 - 공정모델 기반 이종 공정 설비 제어 및 데이터 수집/처리 기술 확보 - 광통신 모듈 고정밀 광패키징 공정 고도화 지원 (일괄지원체계 구축: R&D(설계) ⇥ 시제품 ⇥ 시생산 ⇥ 시험평가 ⇥ 국제공인시험연계 지원) - 특성/신뢰성 시험평가 자동화 인프라 고도화 (10기가 ⇨ 100기가) - 측정공정 데이터 무선변환 전송기술 확보를 통한 시험평가 자동화 무선 측정환경 구축 (유선 I/F ⇨ 무선 I/F) □ 장비지원/시제품제작/기술상담·자문, 경영자문, 정보시스템 통계정보제공 등 총 294개 산업체를 지원함으로써, 광/전자/센서 분야 중소기업 경쟁력 강화 및 산업발전에 기여 □ 장비지원, 기술 상담/자문 지원, 시제품 제작 지원을 통한 경제적 파급 효과 및 지원 산업체들의 생산성 향상 효과
○ 우수지원 사례 ※ 대표 우수 지원 사례 1: A社 에서는 2017년 100G/400G급 광트랜시버용으로 어레이 렌즈가 실장된 AWG 제품을 광패키징기술지원센터의 시제품 제작지원 및 공정최적화지원을 받아 사업화에 성공함. 또한, PLC 기반 광모듈 제품개발에 필요한 지그 설계 및 다이 본딩/와이어 본딩을 통해 시제품을 제작하고 양품/불량 판정에 필요한 노하우를 전수하여 제품 개발에 기여함. 이를 통해 A社 는 광트랜시버 및 5G용 광모듈 등에 소요되는 AWG 관련 매출 2019년도 281.5억 원 달성.
※ 대표 우수 지원 사례 2: B社 에서는 2019년 LCoS 기반 WSS(Wavelength Selective Switches) 제품을 광패키징기술지원센터의 장비지원 및 공정최적화지원을 받아 사업화에 성공함. 이를 통해 해외 대기업에 개발 제품을 납품하여 2019년도 관련 제품 매출 20.8억 원을 달성함. ※ 대표 우수 지원 사례 3: ‘고속 풀 자동 씬와이어 본더’ 및 ‘자동 플라즈마 클리너’ 장비지원을 통해 C社에서는 수동 와이어 본딩 장비로 제작하던 TO-56 TOSA 를 자동화장비로 양산하여 약 14,000개를 생산함. 이를 통해 2019년도 매출 12.8억 원을 달성하였으며, 경영자문을 통해 향후 사업개발 및 제품개발 전략을 습득함.
○ 경제적 파급효과 - 1~6차년도 경제적 파급효과는 생산파급효과 약 6,075.6억 원, 부가가치유발효과 약 1,738.7억 원, 고용유발효과 1,700.2명인 것으로 나타남 - 개발기간단축 기업평균 4.1개월, 비용절감 113억원, 인력대체 285명
○ 지원 산업체들의 총 생산성 향상 - 기술상담/자문, 장비지원, 시제품 제작 지원을 통해 지원받은 산업체들의 설문조사를 통해 업체별 노동생산성, 설비생산성, 정품생산성 모델 확립 및 적용
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J. Kim et. al, "Trends in Lightweight Kernel for Many core Based High-Performance Computing", Electronics and Telecommunications Trends. Vol. 32, No. 4, 2017, KOGL Type 4: Source Indication + Commercial Use Prohibition + Change Prohibition
J. Sim et.al, “the Fourth Industrial Revolution and ICT – IDX Strategy for leading the Fourth Industrial Revolution”, ETRI Insight, 2017, KOGL Type 4: Source Indication + Commercial Use Prohibition + Change Prohibition
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