æ Ý ¿ ¤ Â ¿ÕKÐ - KISTIgift.kisti.re.kr/announce/analysis-report/2014/miriran... · 2014-07-08 · æ Ý ¿ ¸ 7 ( ¿ b 2 ñ ¸ K æ Ý ¸ 8 ³ ¿ Þ S × è , ý Ý ÿ u Ù,

항공기 부품 산업은 신성장 동력산업인 항공기 산업을 구성하고 있

는 핵심분야로 기술파급 효과가 큰 지식집약형 산업이다. 미국 및

유럽의 선진국들이 주축이 된 항공기 시장에서 국내 부품업체들은

단품 가공 위주로 생산성 향상을 통한 단가 경쟁에 주력하고 있으

며, 일본은 소형 제트기(MRJ) 제작 및 조립 기술력 확보로 시장에

서의 입지를 확고히 하고, 중국은 항공기 모듈 조립을 통해 항공기

부품 시장 진입을 가속화해 나가는 등 항공기 부품 산업에서 한국

의 입지는 과도기 상태이다. 안전과 환경 이슈 등으로 항공기 부품

은 고강도화 및 경량화로 진행되고 있는 추세이다. 티타늄 합금, 복

합재 등 차세대 재료의 항공기 부품 적용 확대에 따라 새로운 성형

기술 확보가 시급하다. 고강도 경량 재료로서 차세대 합금(알루미

늄, 마그네슘, 티타늄, 베릴리움) 및 복합재료의 적용 확대로 이러

한 재료의 가공 기술이 필수적이며, IT 융합 생산시스템 활용

으로 기반산업의 장비 및 생산공정 기술의 국산화로 주력

산업의 경쟁기반 확보 필요하다. 항공기 관련 특허 출

원에서는 에어버스, 보잉 등 선진업체들의 특허점

유 현황이 뚜렷이 나타나고, 한국항공우주산

업 등 국내 기업의 약진이 나타나고 있다.

항공산업의 기술사업화 성공률 및 제

품경쟁력 제고를 위해, 표준 절차

에 대한 신속한 대응과 고객이

요구사항에 대한 체계적인

업무프로세스가 필요

하고, 항공사의 수

주, 생산, 납기

의 공급망

상의 협

업 프로

세스 기

반의 로벌

데이터와 정보의

통합 관리시스템 구

축이 시급하다. 전 세계

적으로 항공 산업의 발전을

위해 항공 운송업에 대한 규제

가 대폭 완화되면서 항공기 수요 증

가 추세는 당분간 지속될 것으로 전망이

다. 항공기 수요 증가에 따른 항공기 부품

시장 확대에 대비하여 차세대 항공기 부품 소재

에 대한 성형기술 확보, 핵심 전략 부품 R&D 등 제

품혁신을 위한 진입전략 구상이 필요하다. 국내 항공기

산업은 2011년 총 공급규모가 전년 대비 13% 증가한 70억

달러로 2010년에 이어 2년 연속 성장하고 있다. 세계 항공기

시장 규모는 매출액 기준으로 2010년 4,000억불, 2020년 6,000

억불 규모로 전망되며, 2010년 매출액 기준으로 상위 7개국의 항

공기 산업 매출액이 3,534억불로 세계시장의 88%를 과점하고 있

는 상태로 미국이 약 47%를 차지하고 있다. 항공기 산업은 구성

품·원부자재·부품 생산자, R&D 공동개발자, 최종·중간 제품 생

산자, 최종 제품 수요자 등 4개 그룹이 공급 사슬(Supply Chain)

을 구성하고 있다. 이러한 항공기 산업은 기술파급 효과가 매우 큰

지식집약형 산업이다. 기술의 첨단성, 높은 System성, 고도의 관

리기술, 고부가가치, 광범위한 관련 산업, 지적 노동집약형 산업이

라는 항공우주기술이 갖는 특징으로 인하여 타산업으로의 파급효과

가 크다. 국내 항공기 기술수준은 기체 가공·조립 등 생산기술 분

야의 경쟁력이 가장 높으며, 설계 및 개발 분야의 기술경쟁력은 미

흡한 수준, 시험평가기술은 어느 정도 확보한 수준이다. 여객기 기

준, 생산기술 분야의 기술수준은 선진국의 90% 수준이며, 시험평

가기술은 70%, 기체설계 기술은 70% 등의 수준으로 나타나고 있

다. KT-1, T-50, 무인항공기 등의 개발을 통해 핵심기술인 설계,

개발 기술과 시험평가 기술을 확보해 나가고 있다. 항공기 부품산

업은 완제기 제작 분야, 엔진제작 분야, 부품제작 분야, 항공기 정

비 개조의 MRO(Maintenance, Repair & Overhaul) 분야로 구

분된다. 항공기 부품은 세부적으로 기계시스템, 추진시스템, 전기전

자시스템, 기체구조 등으로 구분되며, 생산공정으로는 부품가공공

정과 조립공정으로 구분된다. 항공기 부품산업 특성상 기 개발된

부품의 유사 타 기종 항공기에 개조하여 활용 가능하고, 기계, 금

속, 재료 및 전기전자 등 타 산업과 직접적으로 연관되어, 타 산업

분야에 대한 파급효과와 기 구축된 기술기반의 활용성이 높다. 국

내 항공기 부품관련 기업은 대부분 경남권에 위치하고 있음다. 제

품별로는, 기체(및 기체부품), 엔진 등은 경남/부산지역에서, 항공

전자 및 비행제어 계통은 경남 이외 지역에서 생산되고 있다. 항공

기 부품은 안전 및 저 연비화 · 에너지 소비화가 강하게 요구되면

서 고강도 및 경량화가 절대 조건이며, 고강도 경량 재료로서 차

세대 합금(알루미늄, 마그네슘, 티타늄, 베릴리움) 및 복합재

료의 적용 확대로 이러한 재료의 가공 기술이 필수적이

다. 기존 항공기 제조에 투입되는 소재의 90%가 금

속소재 으나, 최근에는 복합소재의 적용 비율이

증가되고 있다. (B787, A350, A380의 경우

탄소복합소재 비율 40%) 이에 차세대 합

금의 가공기술 및 복합재료의 비가열

성형기술에 대한 기술개발이 활발

히 이루어지고 있다. 금형가공

이나 부품가공 분야 등에

서는 시험제작리스, 공

정 절감, 가공의

자동화 등을

달성하기

위해 다

축·복

합 가공

기술의 활용

이 증가하고 있

다. 특히 항공기 부

품 가공 분야에서도 변

종·변량 생산, 고속·고정

도 가공, 복잡 형상가공 등에 대

한 요구가 점점 더 높아지고 있어,

3축 제어로 대응하고 있던 가공에 대해

서, 가공 효율 개선을 목적으로 5축 제어 가

공이 필수적이다. 보잉사나 에어버스사를 비롯

한 주요 항공기 제작사의 신형 항공기 개발에는 기

체 부품의 수정이 추진되어 부품이 일체화, 대형화, 복

잡화되는 한편, 높은 가공 정도를 요구한다. 알루미늄 합금

제 날개 부품 등 긴 공작물 가공을 고려한 5축 제어 수평 머시

닝센터에서는 넓어진 스트로크 전 역에서 고속 가속도와 이송속

도를 실현하고 있으며, 알루미늄 합금의 고속 가공을 가능하게 하

고 있다. 티타늄 합금 등의 난삭재 가공의 경우, 고토크 빌트인 주

축의 채용, 기계 구조의 고강성화, 가공시의 진동을 능동적으로 감

쇠하는 액티브 댐퍼 기능의 탑재, 쿨런트의 고압·대용량화 등 난

삭재의 가공에 대응하기 위해 기능이 확장된 5축 제어 수평 머시닝

센터 등이 개발되고 있다.향후 다축 제어 공작기계의 수요는 대형

기와 양산 부품을 대상으로 한 소형 복합가공기로 양극화가 추진될

것으로 전망이다. 이러한 고강도 경량 난삭재 가공시 공구마모가

빠르고 절삭온도 및 절삭저항이 크며, 표면조도가 크고 절삭칩이

날에 융착하는 현상이 발생한다. 따라서, 난삭재는 소재에 따라 가

공 시의 급격한 소성변형, 절삭공구의 급격한 마모 및 공구와의 화

학반응 등 다양한 특성을 고려해야 한다. 친환경 난삭재 가공기술

은 기존 절삭 가공공정에서 과다한 절삭유 사용으로 인한 가공비용

및 에너지 소모 증가, 환경오염 및 낮은 효율성 등의 문제를 개선

하기 위해 절삭유 최소화, 절삭유 미사용 가공효율 증대 가공기술

이다. 친환경 가공기술 개발로는 건식가공 또는 극소량의 절삭유를

사용하는 친환경가공기술관련 개발과 친환경 가공을 위한 공구개발

항공기부품생산및품질인증- 동향및전망 -

2013 정보분석보고서

서성호·강현무 한국과학기술정보연구원 부산울산경남지원

서성호-내지 2013.11.26 06:15 PM 페이지1 001 PDF변환목록

항공기 부품 생산 및 품질인증- 동향 및 전망 -

2013년 10월 30일 인쇄

2013년 11월 1일 발행

발 행 인 | 박 서

지 은 이 | 서성호·강현무

펴 낸 곳 | 한국과학기술정보연구원 정보분석연구소

주 소 | (분원)서울특별시 동대문구 회기로 66

주 소 | (본원)대전광역시 유성구 대학로 245

전 화 | 051-831-2498

팩 스 | 051-831-0762

ISBN | 978-89-294-0391-1 93500

이 책은 저작권법에 따라 보호받는 저작물이므로 무단전재와 무단복제를 금지하며,이 책 내용의 전부 또는 일부를 이용하려면 반드시 저작권자와 한국과학기술정보연구원의서면동의를 받아야 합니다.

이 의 내용은 필자의 견해이며, 한국과학기술정보연구원의 공식적인 의견이 아님을 밝힙니다.


서론 07

항공기 부품 산업 개요 09

항공기 부품 성형 15

항공기 부품 품질인증 35

항공기 부품 산업 전망 45

맺음말 53

참고문헌 56

차 례


| 요약 |

■ 항공기 부품 산업은 신성장 동력산업인 항공기 산업을 구성하고 있

는 핵심분야로 기술파급 효과가 큰 지식집약형 산업이다. 미국 및

유럽의 선진국들이 주축이 된 항공기 시장에서 국내 부품업체들은

단품 가공 위주로 생산성 향상을 통한 단가 경쟁에 주력하고 있으

며, 일본은 소형 제트기(MRJ) 제작 및 조립 기술력 확보로 시장에

서의 입지를 확고히 하고, 중국은 항공기 모듈 조립을 통해 항공기

부품 시장 진입을 가속화해 나가는 등 항공기 부품 산업에서 한국의

입지는 과도기 상태이다.

■ 안전과 환경 이슈 등으로 항공기 부품은 고강도화 및 경량화로 진행

되고 있는 추세이다. 티타늄 합금, 복합재 등 차세대 재료의 항공기

부품 적용 확대에 따라 새로운 성형 기술 확보가 시급하다. 고강도

경량 재료로서 차세대 합금(알루미늄, 마그네슘, 티타늄, 베릴리움)

및 복합재료의 적용 확대로 이러한 재료의 가공 기술이 필수적이며,

IT 융합 생산시스템 활용으로 기반산업의 장비 및 생산공정 기술의

국산화로 주력산업의 경쟁기반 확보가 필요하다.

■ 항공기 관련 특허 출원에서는 에어버스, 보잉 등 선진업체들의 특허

점유 현황이 뚜렷이 나타나고, 한국항공우주산업 등 국내 기업의 약

진이 나타나고 있다.


■ 항공산업의 기술사업화 성공률 및 제품경쟁력 제고를 위해, 표준 절

차에 대한 신속한 대응과 고객의 요구사항에 대한 체계적인 업무프

로세스가 필요하고, 항공사의 수주, 생산, 납기 등 공급망상의 협업

프로세스 기반의 로벌 데이터와 정보의 통합 관리시스템 구축이

시급하다.

■ 전 세계적으로 항공 산업의 발전을 위해 항공 운송업에 대한 규제가

대폭 완화되면서 항공기 수요 증가 추세는 당분간 지속될 것으로 전

망된다. 항공기 수요 증가에 따른 항공기 부품 시장 확대에 대비하

여 차세대 항공기 부품 소재에 대한 성형기술 확보, 핵심 전략 부품

R&D 등 제품혁신을 위한 진입전략 구상이 필요하다.



서론


항공기 부품 산업은 신성장 동력산업인 항공기 산업을 구성하고 있

는 핵심분야로 기술파급 효과가 큰 지식집약형 산업이다. 미국 및 유럽

의 선진국들이 주축이 된 항공기 시장에서 국내 업체들은 조립 및 단품

가공으로 인해 생산성 향상을 통한 단가 경쟁력 확보에 주력하고 있으

며, 일본은 소형 제트 항공기(MRJ) 제작 및 조립 기술력 확보로 시장

에서의 입지를 확실히 차지하고 있으며, 중국은 에어버스의 모듈 조립

을 통해 항공기 부품 시장 진입을 본격적으로 추진하는 등 항공기 부품

산업에서 한국의 입지가 위협을 받고 있는 실정이다.

항공기 추락 및 기체 오류에 의한 회항 등 항공기 운항에 대한 고객

의 신뢰 저하와 환경 문제에 대한 관심 증대로 항공사의 고성능 항공기

에 대한 요구가 높아져 항공기 부품에 대한 품질 관리가 철저해지고 있

다. 이러한 항공기 안전과 환경문제 등으로 인해 항공기 부품의 고강도

화 및 경량화 추세는 시대의 흐름으로 되고 있어 고강도 경량 금속합금

및 복합재 등 新 재료 개발 및 성형 기술에 대한 요구도 높아지고 있다.

이에 국내 항공기 부품 생산기술의 현 주소와 품질인증 현황을 살펴

보고, 국내 항공기 부품 산업의 방향성을 짚어보고자 한다.

서론


항공기부품산업개요


국내 항공기 산업은 2011년 총 공급규모가 전년 대비 13% 증가한

70억 달러로 2010년에 이어 2년 연속 성장하고 있다. 세계 항공기

시장 규모는 매출액 기준으로 2010년 4,000억불, 2020년 6,000

억불 규모로 전망되며, 2010년 매출액 기준으로 상위 7개국의 항공

기 산업 매출액이 3,534억불로 세계시장의 88%를 과점하고 있는 상

태로 미국이 약 47%를 차지하고 있다.

항공기 산업은 구성품·원부자재·부품 생산자, R&D 공동개발자,

최종·중간 제품 생산자, 최종 제품 수요자 등 4개 그룹이 공급 사슬

(Supply Chain)을 구성하고 있다.

항공기 부품 산업 개요

표 1. 국내 항공기 산업 수급 현황

구분 ’09년 ’10년 ’11년

(단위:M$, %) 실적 증감률 실적 증감률 실적 증감률

공급생산 1,970 1.3 2,430 23.4 2,358 -3.0

수입 1,960 -24.2 3,711 89.3 4,591 23.7

계 3,930 -13.4 6,141 56.3 6,949 13.2

수요내수 3,170 -15.8 5,141 62.2 5,930 15.3

수출 760 -1.6 1,000 31.6 1,019 1.9

출처: 한국항공우주산업진흥협회, 항공우주, 2012


이러한 항공기 산업은 기술파급 효과가 매우 큰 지식집약형 산업이

다. 기술의 첨단성, 높은 System성, 고도의 관리기술, 고부가가치, 광

범위한 관련 산업, 지적 노동집약형 산업이라는 항공우주기술이 갖는

특징으로 인하여 타산업으로의 파급효과가 크다.

10

11

항공기

부품

생산

및품질인증

- 동

향및

전망

-

그림 1. 항공기 산업 Supply Chain

출처: 한국항공우주산업진흥협회, 한공기산업 경쟁력 강화방안, 2009

그림 2. 항공우주기술의 타 산업 파급효과

출처: 한국항공우주산업진흥협회, 항공우주기술 타산업 활용 및 연계방안 연구, 2006


국내 항공기 기술수준은 기체 가공·조립 등 생산기술 분야의 경쟁

력이 가장 높으며, 설계 및 개발 분야의 기술경쟁력은 미흡한 수준, 시

험평가기술은 어느 정도 확보한 수준이다. 여객기 기준, 생산기술 분야

의 기술수준은 선진국의 90% 수준이며, 시험평가기술은 70%, 기체설

계 기술은 70% 등의 수준으로 나타나고 있다. KT-1, T-50, 무인항

공기 등의 개발을 통해 핵심기술인 설계, 개발 기술과 시험평가 기술을

확보해 나가고 있다.

항공기 부품산업은 완제기 제작 분야, 엔진제작 분야, 부품제작 분

야, 항공기 정비 개조의 MRO(Maintenance, Repair & Overhaul) 분

야로 구분된다. 항공기 부품은 세부적으로 기계시스템, 추진시스템, 전

기전자시스템, 기체구조 등으로 구분되며, 생산공정으로는 부품가공공

정과 조립공정으로 구분된다.

표 2. 국내 항공기 부품산업의 기술경쟁력

기술구분 기술수준 선진국대비

설계기술 경험 및 기술 미흡 10%

기계제작가공 기술 전반적인 기술수준은 기체분야 수준도달 50%

보기조립기술 전반적인 기술보유, 경험부족 60%

시험평가 기술기술표준품 BASA 체결을 통한 기계부품류

70%경험 및 기술 일부 확보

설계해석 수준 중

조립/제작수준 중상

전자시험평가 수준 중

기기탑재 컴퓨터 8-9단계(TRL 기준)

통신기 8-9단계(TRL 기준)

항법장치 6-7단계(TRL 기준)

구성품 기술보다 소프트웨어 분야 및 통합기술 부족

기체 기체구조, 복합재 레이돔, 도어 조립체, 복합재 성형 신공법, 20~60%.구조물 복합재 블레이드, 허브/조정(탄성체 베어링 시스템), Fenestron 평균 43%

원재료 85%

공정기술 95%

소재 설계해석 90%

시험평가 80%

시스템 45%

출처: 최우 , 한국 항공기산업의 발전 과정과 현황, 항공우주산업기술동향, 2011

인증문제로 인하여 이용 확대에 문제.


항공기 부품산업 특성상 기 개발된 부품의 유사 타 기종 항공기에 개

조하여 활용 가능하고, 기계, 금속, 재료 및 전기전자 등 타 산업과 직

접적으로 연관되어있어, 타 산업분야에 대한 파급효과와 기 구축된 기

술기반의 활용성이 높다. 12

13

항공기

부품

생산

및품질인증

- 동

향및

전망

-

표 3.항공기 부품 분류

대분류 부품

기계시스템유압시스템, 착륙시스템, 공조여압시스템, 연료시스템(비행조종장치, 착륙장치, 공기조화장비, 압력장치, 유압장치, 산소장치 등)

엔진 및 구성부품, 엔진보기, 엔진시동시스템 및 전원기기(연료장치, 추진시스템 연료제어장치, 오일장치, 냉각장치, 흡입장치, 분사장치, 엔진제어장치,

점화장치, 기어박스, 보조동력장치 등)

전기전자 전기전자부품 및 에비오닉스시스템 및 기기(통신장치, 항법장치, 자동조종시스템 장치, 추적장치, 전기장치, 조명장치 등)

기체구조동체구조부품, 날개구조부품, 객실내 장비품 및 기구(동체, 날개, 안정기,나셀/파일런, 도어류, 프로펠러/로터 등)

출처: 이길호, 대한민국 항공기 부품산업 발전전략에 관한 연구, 경상대 석사학위논문, 2008

그림 3. 항공기 부품 현황


국내 항공기 부품관련 기업은 대부분 경남권에 위치하고 있다. 제품

별로는 기체(및 기체부품), 엔진 등은 경남/부산 지역에서, 항공전자

및 비행제어 계통은 경남 이외 지역에서 주로 생산되고 있다.

그림 4. 국내 지역별 항공기 부품업체 현황

출처: 산업통상자원부, 항공산업 지역별·기능별 발전계획, 2011

표 4. 지역별 주요 항공기 부품업체 생산분야

지역 업체명 주력 생산 분야

경남 (주)한국항공우주산업(KAI), 삼성테크윈, 현대 위아 완제기, 엔진, 랜딩기어

경북 LIG넥스원, 삼성탈레스, 경주전장(주) 전자장비, 발전기

부산 대한항공, 현항공산업(주), 한국치공구공업 부품, MRO, 무인기

충남 공군82항공정비창, 공군83전자정비창 군용 시험평가 및 정비

충북 LG상사, 성우엔지니어링 헬리콥터 정비, 무인항공기

전남 현대하이스코, (주)이노비젼, (주)원신스카이텍 부품, 무인헬기

전북 (주)데크항공, TCT, NIB 부품, 티타늄 임펠러

인천 대한항공(인천), CH유동화전문회사(인천) 기체정비

출처: 산업연구원, 항공기산업의 지역별 특화방안 연구, 2010


항공기부품성형


항공기 부품은 안전 및 저 연비화 · 에너지 소비화가 강하게 요구되

면서 고강도 및 경량화가 절대 조건이며, 고강도 경량 재료로서 차세대

합금(알루미늄, 마그네슘, 티타늄, 베릴리움) 및 복합재료의 적용 확대

로 이러한 재료의 가공 기술이 필수적이다. 기존 항공기 제조에 투입되

는 소재의 90%가 금속소재 으나, 최근에는 복합소재의 적용 비율이

증가되고 있다(B787, A350, A380의 경우 탄소복합소재 비율

40%). 이에 차세대 합금의 가공기술 및 복합재료의 비가열 성형기술

에 대한 기술개발이 활발히 이루어지고 있다.

경량 합금 가공

금형가공이나 부품가공 분야 등에서는 시험제작리스, 공정 절감, 가

공의 자동화 등을 달성하기 위해 다축·복합 가공 기술의 활용이 증가

하고 있다. 특히 항공기 부품 가공 분야에서도 변종·변량 생산, 고

속·고정도 가공, 복잡 형상가공 등에 대한 요구가 점점 더 높아지고

있어, 3축 제어로 대응하고 있던 가공에 대해서, 가공 효율 개선을 목

적으로 5축 제어 가공이 필수적이다.

보잉사나 에어버스사를 비롯한 주요 항공기 제작사의 신형 항공기

개발에는 기체 부품의 수정이 추진되어 부품이 일체화, 대형화, 복잡화

항공기 부품 성형


되는 한편, 높은 가공 정도를 요구한다. 알루미늄 합금제 날개 부품 등

긴 공작물 가공을 고려한 5축 제어 수평 머시닝센터에서는 넓어진 스

트로크 전 역에서 고속 가속도와 이송속도를 실현하고 있으며, 알루

미늄 합금의 고속 가공을 가능하게 하고 있다. 티타늄 합금 등의 난삭

재 가공의 경우, 고토크 빌트인 주축의 채용, 기계 구조의 고강성화,

가공시의 진동을 능동적으로 감쇠하는 액티브 댐퍼 기능의 탑재, 쿨런

트의 고압·대용량화 등 난삭재의 가공에 대응하기 위해 기능이 확장된

5축 제어 수평 머시닝센터 등이 개발되고 있다.향후 다축 제어 공작기

계의 수요는 대형기와 양산 부품을 대상으로 한 소형 복합가공기로 양

극화가 추진될 것으로 전망이다.

이러한 고강도 경량 난삭재 가공시 공구마모가 빠르고 절삭온도 및

절삭저항이 크며, 표면조도가 크고 절삭칩이 날에 융착하는 현상이 발

생한다. 따라서, 난삭재는 소재에 따라 가공 시의 급격한 소성변형, 절

삭공구의 급격한 마모 및 공구와의 화학반응 등 다양한 특성을 고려해

야 한다.

16

17

항공기

부품

생산

및품질인증

- 동

향및

전망

-

그림 5. 항공기 부품용 난삭재의 적용분야

출처: 김선창 등, 친환경 난삭재 가공기술 개발동향, KEIT PD ISSUE REPORT, 2012


친환경 난삭재 가공기술은 기존 절삭 가공공정에서 과다한 절삭유

사용으로 인한 가공비용 및 에너지 소모 증가, 환경오염 및 낮은 효율

성 등의 문제를 개선하기 위해 절삭유 최소화, 절삭유 미사용 가공효율

증대 가공기술이다.

친환경 가공기술 개발로는 건식가공 또는 극소량의 절삭유를 사용하

는 친환경 가공기술관련 개발과 친환경 가공을 위한 공구개발로 나눌

수 있다. 친환경 가공기술로는 극저온 가공기술, 레이저 보조가공 기

술, 극소량 윤활가공기술 등이 있고, 공구개발은 공구소재개발, 저 마

찰계수 및 윤활기능이 있는 코팅개발 등이 있다.

난삭재의 가공기술과 관련된 기술개발은 크게 공작기계, 공구 및 가

공기술로 나누어 생각할 수 있다. 공작기계의 경우 독일과 일본을 중

심으로 고성능 난삭재 가공을 위한 공작기계 개발을 주도, 국내에서는

아직까지 연구개발 실적이 미흡하다. 난삭재 가공을 위한 공구개발의

경우 미국, 스위스 및 일본을 중심으로 공구의 코팅 및 형상개발위주의

표 5.일반재와 난삭재의 공구수명 비교

절삭조건 절삭유재 공구 공구수명 공구수명

피삭재공구 절삭

절삭이송 수명 까지의 까지의

재종 속도(mm)

(mm 유 무 시간 칩제거량 절삭거리(m/min) /rev) (min) (cm3) (km)

SCM440 UC6010 250 1.5 0.30 - ㅇ 43.0 4.838 10.75

SNCM439 U610 180 1.5 0.30 - ㅇ 51.0 4.131 9.18

일반재 S45C NX33 200 1.5 0.28 - ㅇ 58.0 4.872 11.60

S38C NX33 250 1.5 0.28 - ㅇ 47.0 4.935 11.75

FC3000 U410 200 1.5 0.30 - ㅇ 62.0 5.580 12.40

Stellite No.12 HTi10 20 2.5 0.10 ㅇ - 6.0 30 0.12

Waspaloy HTi10 25 1.0 0.10 ㅇ - 14.0 35 0.35

Hasteolloy B-2 UTi20T 16 1.0 0.15 ㅇ - 7.5 18 0.12

난삭재 Inconel 718 HTi10 30 2.0 0.20 ㅇ - 18.0 216 0.54

Inconel 713C HTi10 15 1.0 0.10 ㅇ - 8.5 13 0.13

Hastelloy C-276 HTi10 25 1.5 0.10 ㅇ - 11.0 54 0.28

Inconel 600 UP10H 40 2.0 0.15 ㅇ - 6.0 72 0.24

출처: 난삭재와 신소재의 절삭가공 기술, 월간기계기술, 2000


개발을 진행하고 있으며, 국내에서도 일부기업을 중심으로 연구가 진행

되고 있다. 초음파, 레이저 등을 이용한 새로운 가공기술은 대만과 호

주, 독일을 중심으로 연구가 진행되고 있고, 국내는 일부 대학과 연구

소에서 연구가 진행되고 있다.

친환경 가공기술은 극저온가공, 레이저보조가공, 최소윤활가공

(MQL) 및 하드터닝 위주로 개발되고 있고, 친환경 가공을 위한 공구개

발이 함께 이루어진다.

18

19

항공기

부품

생산

및품질인증

- 동

향및

전망

-

표 6. 국내외 난삭재 가공기술 현황

기술명 개발내용 연구기관

고성능 난삭재 국외(독) MAG, (일) Makino, (일) Mazak,

공작기계 가공을 위한 (독/일) DMG/MoriSeiki 외 다수

공작기계 개발 국내 -

(미) Kenna metal Inc, (미) Seco Tools공구 개발 국외 (스)SandvikCoromant Co, (일) 미쯔비시

(코팅 및 형상) (일) 쓰미모토외 다수

공구개발 국내 대구텍,한국야금,YG-1,OSG

국외(미) Michigan State Univ., (독) Franunhofer CCL

가공특성 연구 (미) Newtech Ceramics

국내 UNIST, 서울대, 성균관대, KAIST, 현대자동차 외 다수

(대) 싱가포르 국립대, (대) SIM-Tech초음파, 레이저 등 국외 (호) Industrial Laser Application Lab,

가공기술 하이브리드 (독) Franunhofer IPT

가공기술국내

한국생산기술연구원, 기계연구원, 국민대, 삼척대, 창원대



극저온 가공기술의 경우 독일의 MAG사는 세계 최초로 극저온 가공

기를 출시하며 세계 시장을 선도하고 있다. MAG사는 현재 난삭재 가

공용 공작기계를 상용화하 고 2013년부터 B787 동체(복합재료)를

가공하기 위한 6축가공기를 출시할 예정(MQC: Minimum Quantity

Cryogenic)이다.

항공우주 및 자동차 등 첨단 분야의 핵심 소재인 티타늄, CFRP,

CGI 등의 사용량이 급격히 증가하고 있어 난삭재 시장은 더욱 성장할

전망이다.

표 7. 친환경 가공기술 개발 현황

기술명 연구기관

국외(독) MAG, ( ) Bath Univ.,

극저온가공 (미) U.of Massachusetts, (슬) U. of Ljubljana

국내 -

국외(미) Purdue Univ., Western Michigan Univ.

레이저보조가공 (호) Swinburne Univ. of Tech.

국내 창원대, 한국해양대, 국민대, 기계연구원

국외(미) MSU.&Georgia Tech.&U of Mich.

MQL (미) UNIST, (미) Kennemetal, (스) Sandvik

하드터닝 성균관대(대학), (주)윈앤텍코리아, (주)우남산업

친황경공구국외 (독) Fraunhofer, Achen, (미) Makino, Georgia Tech.

국내 UNIST, 포항공대, 대구텍, 한국야금

하드터닝국외 (미) Kennemetal, (스) Sandvik, (일) 쓰미모토 외 다수

국내 대구텍, 한국야금, YG-1



일반적으로 항공기 부품은 절삭가공과 소성가공이 많으며, 국내 가

공산업의 중소기계업체는 제조업 대비 35.8%인 37,875개사이며 상

시 종업원수 300인 이상은 0.2%인 205개사에 불과하여 대부분의

기계가공 업체 규모는 대부분 세하고 기술력 또한 부족한 실정이다.

연구개발과 판매에 비중을 두고 있는 선진국과는 달리 가치사슬상 낮은

단계인 조립/생산에 치중하면서 해외 수입에 많이 의존한다. 항공기용

가공장비는 고가의 장비가 많아 일반 중소기업이 보유하기에는 다소 무

리가 있어 테크노파크 등 기술개발지원기관 등에서 장비지원 목적으로

보유하여 기업지원을 수행하고 있다.

20

21

항공기

부품

생산

및품질인증

- 동

향및

전망

-

그림 6. 항공기 부품분야 난삭재의 사용비중 전망


Aerospace Application - Expanding Composite Usage


항공기 부품 가공과 관련된 공작기계 시장은 세계시장 규모가 2009

년 470억달러에서 2015년에는 811억달러에 이를 것으로 전망되며,

국내 공작기계 생산시장 규모는 2009년 기준으로 약 3조 4,000억원

에 이르며 전년대비 30%의 감소를 보 다.

표 8. 항공기 부품 가공용 장비

장비명대표모델 금액

제품사진(제작사/제작국) (백만원)

5-Axis Universal Milling CentreDMU 210P

1,800(DMG / 독일)

Vertical Machining CenterSP3016

267(AWEA / 대만)

Coordinate Measuring MachineEndeavor 12,40,10

310(Sheffield / 미국)

DMU 160P1,004

5-Axis Universal Milling Centre(DMG / 독일)

DMU 340P2,900(DMG / 독일)

Vertical Machining CenterVM950

250(두산 / 한국)

Horizontal Machining CenterHM800

320(두산 / 한국)

Multi-Axis Turning CenterMX2500LST

330(두산 / 한국)

Coordinate Measuring MachineEndeavor 12,30,10

310(Sheffield / 미국)

출처: 경남테크노파크


3.2 복합재 부품 성형

복합재료 분야는 군수시장에서 민수시장으로 확대 적용되고 있는 분

야로 최근 에어버스가 A380 초대형 항공기에 적용하여 우선적 지위를

확보한데 이어, A350 등 후속기종에서도 연료절감을 통한 친환경 기

술의 일환으로 경쟁적으로 채택하고 있으며, 보잉은 B787개발에서 기

술극복을 위해 최대한 많은 부분에 복합재를 적용하고 있다.군용의 경

우 복합재의 사용량이 민간 항공기에 비해 월등히 높은 수준으로 유로

파이터의 경우 2001년에 이미 전체의 40%를 CFRP 적용하고 있으

며, 보잉이나 에어버스의 경우 B787과 A350에서 복합재료의 사용량

22

23

항공기

부품

생산

및품질인증

- 동

향및

전망

-

표 9. 공작기계 생산 시장 규모

구분세계 생산 시장규모 성장률(%)

2007 2009 2011 2013 2015 (‘11~’15)

절삭가공 연삭기 52 60 70 81 93 16

CNC선반 9 10 11 12 13 7.5

프레스 176 220 264 317 380 20

링기(NC) 10 12 14 16 19 15

정 MEMS 70 98 115 140 180 37

레이저 78 87 96 106 117 10

특수 머시닝센타 180 222 274 339 419 19

구분국내 생산 시장규모 성장률(%)

2007 2009 2011 2013 2015 (‘11~’15)

절삭가공 연삭기 249 158 291 340 400 16.8

NC선반 10,360 6,770 11,500 12,770 14,175 11

프레스 2,480 2,391 2,653 2,839 3,038 7

보링기(NC) 540 792 1,164 1,711 2,515 47

링기(NC) 1,132 803 1,381 1,685 2,056 22

범용선반(NC) 369 214 458 568 704 24

정 MEMS - - - - - -

레이저 3,400 3,906 4,492 5,166 5,941 14.9

특수 머시닝센터 6,720 4,654 9,340 12,983 18,046 39.3

출처: 중소기업청, 가공산업로드맵, 2012


이 50%를 상회하고 있으며, 추가적인 무게 경감을 위해 일체형 복합재

및 脫 오토클레이브(autoclave)의 적용을 확대해 나가고 있다.

복합소재 성형기술로 오토크레이브 성형공정에서 VARTM(Vacuum

Assisted Resin Transfer Molding), RFI(Resin Film Infusion),

ATL(Automated Tape Lay-up), AFP(Automated Fiber

Placements), P4A(Programmable Powdered Preform Process

Aerospace) 기술 등이 급속히 보급되고 있다.

그림 7. 유로파이터 복합재 적용 현황(2001)

출처: 황동연, 항공기 구조의 재료와 구조설계, 2005

그림 8. B787 및 A350의 복합재 사용량

출처: 2012년 산업기술로드맵(항공우주), KIAT


최근 민간 항공기의 동체, 날개 등 대형구조물에 대한 복합재 적용이

확대되고 있는 추세로, 국내 기업이 보잉, 에어버스의 주 구조재 공급

자(Tier1) 역할을 담당하고 있는 점을 감안하면 최신 복합소재 관련 설

계/해석/공정/장비의 개발이 필요하다. 소재 분야는 Alcoa, Timet,

Toray, Sumitomo, Hexcel, Cytec 등의 기업이 항공기용 금속재 및

복합재를 생산하여 항공기 제작사에 납품하고 있다.

항공기 분야의 복합재 시장은 2012년 기준 26.1억달러, 2016년

39.5억달러로 CAGR 10.9%가 될 전망이다.

로봇 생산 자동화

항공기 기체는 매우 많은 단품들로 구성되어 있고 다양한 기능들의

조화로 그 성능을 발휘하므로 상호 연관성 및 간섭 현상들이 많다. 민

항기의 경우, 약 천 만개의 부품들로 이루어진 조립체로 되어 있다. 반

면에 소량생산 및 고객들의 요구조건은 다양하여 주문에 의한 설계 및

생산(Design-to-Order, Make-to-Order)이 이루어지고 있다. IT 융

24

25

항공기

부품

생산

및품질인증

- 동

향및

전망

-

그림 9. 전세계 항공기 복합재 시장 추이

출처: Technavio, Global Aerospace Composites Market(2012-2016), 2012


합 생산시스템 활용으로 항공기 부품 산업의 장비 및 생산공정 기술의

국산화로 생산기술 경쟁력을 확보할 필요가 있다.

항공기 금속 제품 조립은 드릴링 작업이 50% 이상을 차지하고 있으

며, 현재 자동화가 이루어지지 않아 수작업으로 진행하여 생산효율이

선진국 대비 매우 낮다. 해외에서는 자동화 시스템을 구비하여 생산성

을 높이고 있다.

보잉사는 B777 여객기 생산용 무빙 조립라인을 도입하여 2006년

이후 월간 생산대수가 19% 증가하고 있다. B777 여객기의 날개 도

장에 자동차 생산에 적용되는 로봇암을 적용하고, 향후 항공기 도장의

모든 공정에 적용을 계획이다.

항공기 부품 생산 자동화와 관련된 국내 제조용 로봇은 최고 기술보

유국 대비 평균 85% 정도에 육박하고 있으나, 구동부의 부품소재 항

목은 70% 정도로 다소 취약하다.

그림 10. 항공기 부품 조립 및 자동화

출처: KISTI 항공부품생산시스템연구회, 2013

항공기 부품 성형 비중 Sikorsky사의 헬기 동체 조립 자동화 시스템


전세계 제조용 로봇 시장은 2005년에는 53억 3,000만 달러에서

연평균 6.9%씩 증가하여 2010년에는 74억 4,000만 달러, 2020

년에는 133억 2,400만 달러를 기록하여 2010∼2020년 기간 동안

연평균 6.0%씩 증가할 것으로 전망된다. 국내 제조용 로봇 시장은

2005년 기준 5억 3,000만 달러, 2010년에는 8억 5,000만 달러,

2020년 경에는 19억 3,000만 달러로 전망된다. 제조업용 로봇의

생산은 2005년 4억 5,000만 달러, 2020년에는 22억 달러를 기록

할 것으로 전망된다.

26

27

항공기

부품

생산

및품질인증

- 동

향및

전망

-

표 10.국내 제조용 로봇의 기술수준

기술 항목최고기술 국내수준(%)

국내 기술 취약 분야보유국 (최고기술대비)

설계 기술 독일, 일본 80 로봇구조 해석 설계 SW 구동메커니즘 설계

제조(생산) 독일, 일본 90 부품 설계, 정 가공 조립기술 소음 진동 문제

구동부 독일, 일본 70 서보 모터, 각종 센서, 로봇 제어기소재의 경량화

적용 기술 미국, 일본 90 레이저 용접, 특수도장, 정 조립 자동화SI 기술

지능화 기술 미국, 일본 80 작업환경인식기술 어기술

출처: 정만태, 로봇산업의 2020 비전과 전략, 2007

표 11. 제조용 로봇산업의 시장현황 및 전망

구분2005 2010 2015 2020

연평균 증가율(%)(단위:M$) 2005~2010 2010~2020

시장규모세계 5,330 7,440 10,193 13,324 6.9 6.0

국내 530 850 1,370 1,930 9.9 8.5

부가가치세계 1,066 1,488 2,038 2,664 6.9 6.0

국내 157 280 504 770 12.3 10.6

생산규모세계 5,330 7,440 10,193 13,324 6.9 5.5

국내 450 800 1,440 2,200 12.2 8.8

무역규모세계 4,264 5,952 8,154 10,659 6.9 6.0

국내 300 470 790 1,130 9.3 7.4

출처: 정만태, 로봇산업의 2020 비전과 전략(2007)을 근거로 재구성


특허동향

항공기분야 전체 특허는 2000년부터 지속적으로 출원이 증가한 후

2007년을 정점으로 다소 감소되었다.1)

국가별로는 미국이 전체 특허의 63.0%를 차지하고 유럽 19.6%,

일본 10.1%, 한국은 7.3% 순이다.

그림 11. 항공기 분야 연도별 특허 출원 추이

1) NDSL 특허DB를 검색하 으며, 2000년 이후의 특허를 대상으로 함


전 세계 출원인 중 에어버스(Airbus)가 3,705건으로 가장 많은 특

허를 출원하고 있으며, 보잉(Boeing)은 1,820건이다. 국내 출원인은

한국항공우주산업 238건, 한국항공우주연구원 102건, 국방과학연구

소 44건, 금호타이어 32건, 대한항공 22건 등이다.

최근에 특허 출원이 증가한 출원인은 유로파이터(Eurocopter), 한국

항공우주산업, 시코르스키(Sikorsky Aircraft) 등이다.

기술분야별(IPC 기준)로는 동체, 승객 또는 승무원 수용설비, 데이터

프로세싱, 운행체의 위치, 진로, 고도 또는 자세의 제어, 회전익, 착륙

장치, 교통제어시스템 등에서 많은 특허가 출원되고 있다.

28

29

항공기

부품

생산

및품질인증

- 동

향및

전망

-

그림 12. 항공기 분야 국가별 특허 출원 점유율

표 12. 항공기 분야 주요 특허 출원인 Top 10

순위 출원인 건수 순위 출원인 건수

1 Airbus 3,705 6 Snecma 388

2 Boeing 1,820 7 Eurocopter 324

3 Honeywell 1,312 8 Sikorsky Aircraft 243

4 Thales 444 9 한국항공우주산업 238

5 General Electric 404 10 United Technologies 233Corporation


기계소재 분야별 출원인(Top 5)은 표 14와 같다.

표 13. 항공기 기술분야별 특허출원 현황

순위 기술분야 건수

1 동체 1,684

2 승객 또는 승무원 수용설비 993

3 디지털 컴퓨팅 또는 데이터 프로세싱 731

4 운행체의 위치, 진로, 고도 또는 자세의 제어 666

5 회전익 항공기, 회전익 항공기 특유의 회전익 610

6 착륙 장치 604

7 항공기에 대한 교통제어시스템 524

8 전파의 반사 또는 재방사를 사용하는 방식 519

9 디지털 컴퓨팅 또는 데이터 처리(특수 어플리케이션) 508

10 날개 476

표 14. 항공기 기계소재 분야 특허출원인 Top 5

분야 1 2 3 4 5

동체 Airbus Boeing Eurocopter Telair MHI

승객수용설비 Airbus Recaro Aircraft Boeing Jamco BeSeating Corporation Aerospace

회전익 Sikorsky Eurocopter Bell Helicopter Boeing 한국항공우주Aircraft Textron 연구원

착륙장치 Messier- Airbus Goodrich Boeing EurocopterBugatti-Dowty Corporation

날개 Airbus Boeing Honda Motor 한국항공우주 Eads연구원

동력장치 Airbus Snecma Rolls-Royce General AircelleElectric

조종익 Airbus Honeywell Nabtesco Boeing MHICorporation

공기처리장치 Airbus Shimadzu Honeywell Hamilton BoeingCorporation Sundtrand

가스터빈 Airbus United Snecma Rolls-Royce GeneralTechnologies Electric

제트파이프 General Airbus Snecma Boeing United/노즐 Electric Technologies


항공기부품 분야 로벌 부상 기술2)은 F03G-003(중력 또는 관성

에 의한 원동기), B64D-041(보조 동력 설비), B60L-001(전기 추

진차량의 보조장치에 전력공급), F04D-029(비용적형 펌프의 구성부

재 또는 부속품) 등이다.

항공기 분야 국내 부상기술은 지상 설치 또는 항공기 운반용 갑판의

설비, 회전익, 특수한 어플리케이션에 특히 적합한 디지털 컴퓨팅 또는

데이터 처리 장치 또는 방법, 항공기의 지시계기 또는 보호설비, 교습

또는 훈련목적의 시뮬레이터, 텔레비전 시스템 등이다.

항공기 부품 성형기술 관련한 연도별 특허출원 동향3)을 살펴본 결

과, 항공기 부품 성형기술과 관련된 특허 출원이 가파른 상승 곡선으로

증가하고 있어, 관련 기술 개발이 활발하게 진행되고 있음을 시사하고

있다.

30

31

항공기

부품

생산

및품질인증

- 동

향및

전망

-

2) 항공기분야 기술분류(IPC군)에서 2001년과 2010년 사이 10년간 출원 특허는 평균 26.4% 증가했는데, 평균이상 높게 증가한 세부기술군을 부상 특허군으로 봄

3) IPC분류의 B21~B32(성형기술)에 해당하는 특허를 대상

그림 13. 항공기 분야 로벌 부상 기술


항공기 부품 성형기술 관련 기술분야별 특허출원 동향을 살펴보면

적층체 즉, 복합재에 관한 특허의 출원건수가 가장 많았으며, 플라스틱

성형, 용접, 복합가공, 판금 및 압연 등 소성가공, 보링 등 드릴링 등

에 관한 특허가 다수 출원되고 있다.

그림 14. 항공기 부품 성형기술 특허 출원 추이

표 15. 항공기 부품 성형 분야 최다 특허 출원 분야(IPC sub-class 기준) Top 20

NO 기술분야 출원건수 NO 기술분야 출원건수

1 적층체 4,620 11 공구 276

2 플라스틱 성형 2,275 12 증기터빈 274

3 용접 984 13 플라스틱 성형 제조 192

4 복합 가공 859 14 연삭, 연마 장치 191

5 재료의 제거 없는 금속 가공 623 15 도장 175

6 비행기, 헬리곱터 377 16 링 173

7 선삭, 보링 350 17 고분자 화합물 166

8 공작기계 세부 349 18 매니플레이터 164

9 금속 분말 가공 337 18 주조용 주형 163

10 금속 주조 302 20 단조, 프레스, 리벳팅 156


항공기 부품 성형기술 관련 기술분야별 특허출원 동향을 세부적으로

살펴보면 적층체(복합재)의 세부적인 기술에 대한 특허 출원이 대부분

을 차지하는 등 복합재 성형에 관한 특허 출원이 많음을 알 수 있다.

32

33

항공기

부품

생산

및품질인증

- 동

향및

전망

-

표 16. 항공기 부품 성형 부야 최다 특허 출원 분야(IPC 그룹 기준) Top 20

NO 기술분야 출원건수 NO 기술분야 출원건수

1 합성수지 적층체 847 11 유리섬유 적층체 240

2 비평면 적층체 829 12 레이저 가공 239

3 보강재, 충진재 740 13 동체 236

4 특징적 구조의 적층체 577 14 사출 성형 191

5 금속 적층체 561 15 비평면 적층체 185

6 적층 방법 339 16 금속제품의 복구 및 수리 181

7 기타 적층체 326 17 블레이드 177

8 특이한 층간 관계를가진 적층체 282 18 압축 성형 168

9 압력, 충격 접합(클래드 접합 등) 254 19 특수 물품 제조 166

10 예비 성형품 접합 245 20 (이종)금속 결합 및 분리 166



항공기부품품질인증


개요

항공기는 항공기(Product), 표준부품(Standard part), 부품(Parts)

구성된다. 항공기(Product)는 항공기, 발동기 또는 프로펠러로 구성되

며 표준부품(Standard part)은 규격(KS-W)에 따라 제작된 부품을 말

한다. 부품(Parts)은 항공기 및 기술표준품에 장착 사용되는 소재, 부

품, 장비품이다.

항공기는 다수의 인명과 재산을 안전하게 이송시켜야 하기 때문에

기체 구조로부터 볼트, 너트, 스크류에 이르는 각종 하드웨어 및 운항

에 필요한 능동 부품들이 그 설계에서 정한 품질요건을 만족시켜야 한

다. 항공관련 규정은 미국을 중심으로 발달하여, 1965년 미연방항공

국(FAA)이 감항4)규정(FAR)을 정비하고 EC항공관리국인 JAA(Joint

Aviation Authorities)은 FAR과 유사한 JAR을 제정 유지하고 있다.

기타 국가들도 FAR을 자국의 감항기준으로 채택하여 사용하고 있다.

Boeing, MD, Lockheed-Martin, Northrop, GE, PWA, Allosion 등

대형 항공업체들이 ISO 9000의 요건과 FAR의 요건을 동시 충족하는

기술기준으로 AS 9000 시리즈를 제정하여 사용하고 있다.

항공기 부품 품질인증

4) 감항(Airworthiness, 堪航)이란 항공기가 안전하게 비행할 수 있는 성능(항공법 제15조제1항)을 말하며, 항공에서의 안전은 항공기, 장비품, 승객, 종사자 등이 사고를 당하거나 그럴 위험에 노출되지 않는 것으로정의됨


항공기 인증은 설계, 생산, 운용의 모든 과정에서 이루어지며, 엔진,

프로펠러, 기술표준품 및 부품/기기류 등 공정, 소재, 부품 등이 대상

이 된다. 설계에서는 감항기준에 대한 적합성을 판단하며, 생산에서는

형식설계(TC, Type Certification)와의 합치성을 판단한다. 운용에서

는 안전한 운항 상태를 판단한다.

모든 국가는 자체 항공기 인증 규정을 정비하고 있으며, 국제민간항

공협약인 ICAO 시카고 협약(1944년)을 통해 형식증명(설계단계)→생

산증명(양산단계)→ 감항증명(운용단계) 등 항공기 전(全) Life cycle에

걸친 인증을 강제하고 있다. 한국은 항공법, 항공법시행령, 항공법시행

규칙(운항기술기준, 감항기술기준), 고시, 훈령을 마련하 으며,

『ICAO 시카고 협약 부속서 8』에 형식증명, 생산증명, 감항증명서, 항

공기 감항성 유지, 대형비행기 및 회전익 항공기 등 항공기 감항성을

규정하고 있다.

국가 간 민간항공제품 수출입에 관한 BASA 협정5)을 통해 중복 인증

의 비효율성 최소화 및 항공제품의 안전성 확보를 위한 상호 항공기 인

증체계를 수용하고 있다. 미국은 BASA 미체결국의 수입품에 대해 감

항증명 불허 및 미국내 운용 금지하고 있으며, 한국은 2008년 행정협

정 체결, 기술표준품인 항공기용 타이어가 BASA 대상이 되어 있고,

현재 소형 항공기급을 대상으로 BASA를 추진 중이다.

국내 항공기 인증체계에서 감항당국은 국토해양부이다. 품질인증 전

문기관은 한국항공우주연구원이며, 인증기준은 KAS Part 23, 25,

27, 29, 33, 35, 36 KTSOs 이다. 항공기 인증은 형식증명(TC),

제작증명(PC), 감항증명(AC), 기술표준품 형식승인(TSOA), 부품제작

자증명(PMA) 등으로 구성되며, 형식승인 요건인 적합성 입증은 정성적

및 정량적 방법을 혼용하며, 내부 개발문서와 대응 보고서를 활용(대응

보고서는 해석, 계산, 시험 등)한다.

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항공기

부품

생산

및품질인증

- 동

향및

전망

-

5) Bilateral Aviation Safety Agreement


기술표준품 인증(TSOA, Technical Standard Order

Authorization)은 민간항공기에 사용되는 특정 재료, 부품, 및 장비품

에 대하여 감당 당국이 지정하여 고시한 품목으로 지정된 표준을 준수

한다. 미국은 항공전자 78개, 부품 17개 등 143 종을 지정, 유럽은

119종을 지정하고 있다.

생산승인(PA, Productoin Approval)은 감항당국으로부터 승인된 형

식설계에 합치하는 안전한 제품을 대량으로 복제 생산할 수 있는지에

대하여 해당 생산시설, 생산방법 및 품질시스템을 평가한다. 형식증명

(TC), 부품(Parts)과 기술표준품(TSO)의 인증 및 생산에 대해 품질관

리체계에 대한 평가를 받도록 규정하고 있다.

부품 등 제작자증명(PMA, Parts Manufacturer Approval)은 형식

승인을 받은 제품에 장착하기 위한, 판매용 개조(Modification) 또는

교환(Replacement) 부품에 대한 승인으로 수리용 부품시장(MRO)이

대상이다. PMA 대상부품은 최근 동안에 급격하게 성장하여, FAA가

승인한 PMA 부품 수은 2002년 약 210,000개 품목에서 2006년에

는 약 250,000개 품목으로 증가하여 연간 약 40,000개씩 증가되고

있는 추세이다.

그림 15. 국내 항공기 인증 제도 구성

출처: 진 권, 제3회 항공부품생산시스템연구회 발표자료, 2012


항공기 부품 제작 인증(PMA)

PMA(Parts Manufacturer Approval) 제도는 1950년 중반 이후,

미국 FAA에 의해 처음 도입된 이후, 미국의 주도로 북아메리카 지역에

서 시장을 형성하 다. 민간 항공기 인증에 있어 미국 FAA의 막강한

향력으로 미국 주도의 북아메리카 지역 PMA 시장은 세계 PMA 시

장의 성장에 큰 향을 미치고 있다.

FAA의 PMA 소지자는 2005년 기준으로 약 1,500개 업체에 달하

며 미국 부품시장에서 PMA부품은 약 5%를 차지하고 있는 것으로 추

정되고 있다. 유럽의 경우에는 EPA(European Part Approval) 부품이

유럽시장에서 약 3~4%를 차지하고 있는 것으로 추정되고 있다.

아시아 태평양지역 민간 및 군 MRO 시장에서의 PMA 부품 보급률

은 전체 아시아-태평양지역 항공기 및 엔진 수리용 부품시장

(aftermarket)에서 0.73%~1.41%를 차지하고 있다.

PMA시장은 PMA 생산자와 중간 판매처, MRO 조직, 항공업체 등으

로 구성되어 있다. 이 중에서 MRO 조직은 항공 업체와의 직접적인 연

계가 가능하기 때문에 시장 밸류체인에서 역할 비중이 가장 높다.

아시아태평양에는 80여개의 PMA 업체가 있으며, 이 중에서 메이저

5개 업체는 상용항공기, 군용항공기, MRO기업에 PMA 부품을 제공하

고 있다. 해당업체는 HEICO Corporation, Triumph, Wencor,

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항공기

부품

생산

및품질인증

- 동

향및

전망

-

그림 16. PMA시장의 밸류체인(아시아 태평양 지역)

출처: Frost&Sullivan, 2008


Chromalloy, and Pratt & Whitney 등이며, 그 외 Duncan

Aviatoin, Rotair Aircraft Industry, Belac 등도 있다.

전세계 PMA시장은 2012년 4억 79백만 달러에서 2017년 7억

51백만 달러로 9.4%의 성장률이 예상되며, 미국이 전체시장의 52%

를 차지하고, 엔진분야 PMA 시장이 가장 큰 것으로 분석된다.

국내에서는 PMA 부품과 관련하여 MRO산업 발전 계획을 수립한 상

태이다. 국토해양부는 2010년 3월 항공기 운항지원과 비행안전성 확

보에 필수 분야인 국내 항공정비 산업에 대해 체계적인 발전계획을 수

립하 으며, 2020년까지 우리나라 항공정비 시장점유율을 연간매출액

4조원, 세계시장 점유율을 5%까지 확대를 목표로 항공정비산업을 육

성할 계획을 수립하여 추진하고 있다. 또한 광역지자체 단위로 항공기

제조, 항공정비(MRO), R&D 등 기능별로 육성 방향도 제시하고 있다.

표 17. PMA 섹터별 시장규모 및 전망

Segment 국가 2012 2013 2014 2015 2016 2017

미국 25 27 30 33 37 41

Airframe 유럽 11 12 13 15 16 18

기타 5 5 6 7 8 9

미국 127 136 145 155 166 178

Engine 유럽 83 89 96 104 113 123

기타 44 49 54 60 66 74

미국 8 9 9 10 11 12

Line 유럽 7 8 8 9 10 11

기타 5 5 6 6 7 8

미국 90 98 108 119 131 146

Component 유럽 47 51 57 64 71 80

기타 27 31 35 39 45 51

Total 479 520 567 621 681 751

출처: Global Industry Analysts, PMA PARTS, 2012

(단위 : US$ Million)


생산품질시스템

항공기 부품시장은 높은 신뢰성과 안전성을 요구하는 산업의 특성을

가지고 있으며, 과거 항공산업은 OEM 부품이 주도한 시장이었다. 그

러나 제조기술의 발전, 경기침체, 유가상승 및 아시아-태평양 신흥 시

장의 부각 등의 환경적 변화로 인해, 최근, 항공시장에서의 PMA 부품

에 대한 관심이 지속적으로 증대되면서 항공기 부품 생산업체의 항공기

부품 AS9100C에 대한 생산품질시스템의 구축이 절실해지고 있다

항공산업의 기술사업화 성공률 및 제품경쟁력 제고를 위해, 표준 절

차에 대한 신속한 대응과 고객이 요구하는 AS9100C에 대한 체계적인

프로세스가 필요하고, 기반기술을 축적 지원할 수 있는 종합적 시스템

이 시급한 상태이다. 따라서 항공사의 수주, 생산, 납기의 공급망상의

협업 프로세스 기반의 로벌 데이터와 정보의 통합 관리시스템 구축이

필요한 상태이다. 이에 14 CFR Part21의 요구에 따른 프로젝트 수행

Activity 통합관리와 진행 모니터링, 부품등제작증명(PMA)에 따른 제

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항공기

부품

생산

및품질인증

- 동

향및

전망

-

표 18.항공산업의 지역별 기능별 발전 방향

구 분 지역 특화 분야 선정 사유

핵심거점 경남 완제기, 엔진, 부품(기체) 생산/수출, 핵심기업

항공기 부산 부품(기체, 기계, 소재) 생산/수출, 핵심기업

제조 유망거점 경북 부품(전자) 생산, 핵심기업, 전자부품 인프라

전북 부품(복합체) 탄소소재 및 부품산업, 새만금

핵심거점부산 민수, 군수 생산/수출, 핵심기업, 김해공항

충남 군수, 민수 우수한 시설 및 장비(軍 정비창)

충북 민수 청주국제공항, 지자체 의지MRO

유망거점경남 군수 핵심기업, 사천공항

대구 군수 대구국제공항, 軍 정비창

인천 민수 인천국제공항(국내 최대 물동량)

핵심거점 대전 정부 R&D 연구기관 인프라(항우연, ADD)

R&D유망거점

경기 민간 R&D 고급인력, 다수의 주도기업 입지

전남 시험평가 비행시험센터, 무안공항

출처: 산업연구원, 항공기산업의 지역별 특화방안 연구, 2010.10

:1단계 :2단계 :3단계


작 검사체계 FIS18(Fabrication Inspection System)을 준수할 수 있

는 협업 프로세스 기반의 데이터와 정보의 통합관리 및 로벌 품질경

실현 정보화 체계 지원이 필요하다고 할 수 있다.

14 CFR에 준하는 시스템으로 실질적으로 실행될 수 있는 Framework

구조를 기반으로 하는 프로젝트 특성에 따른 인증조건 적용, 불합격 관

리, 자재수령 및 검사, 자재의 보관 절차에 등에 관한 표준을 만들고,

준수 및 개선할 수 있을 것이다. 이러한 Framework 구조는 표준제

정->표준준수->표준개선->표준 최적화에 의한 원천기술 확보, 기술력

향상, 문제해결 능력 향상을 등을 지원할 수 있을 것이다.

현재 국내에는 자동차산업에서는 다양한 시스템이 적용되어 구축되

어 있으나, 통합생산시스템은 전무한 상태이며, 해양플랜트산업의 경

우 토탈(프랑스)이 자체의 기술을 개선 발전시키고 있는 것으로 알려져

있다.

그림 17. 항공기 부품사 생산품질시스템 구축 개념도

출처: KISTI 항공부품생산시스템연구회, 2013


국내에서는 한국항공우주연구원에서 항공기 및 항공용 제품 인증 사

업로드맵을 구축하여 관련 기업을 지원할 로드맵을 가지고 있다.

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항공기

부품

생산

및품질인증

- 동

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전망

-

그림 18. 토탈(프랑스) 생산품질시스템

그림 19. 항공기 및 항공용 부품 인증 사업로드맵

출처: 한국항공우주연구원, 항공기 인증로드맵 개발 연구, 2011



항공기부품산업전망


전 세계적으로 항공 운송업에 대한 규제가 대폭 완화되면서 항공기

수요 증가 추세는 지속될 것으로 전망되며, 이는 항공기 수요 증가로

이어져 신규 항공기 생산 및 개조 시장의 확대가 예상된다. 이에 대비

하여 각 국가는 전문 역별 차별화로 항공기 산업 구조를 발전시키고

있다.

국내에서는『항공산업발전 기본계획 2010~2019』를 수립하고, 지

역별·기능별 항공기 산업 발전계획을 수립하여 육성할 계획이다.

항공기 부품 산업 전망

표 19. 국가별 항공기 산업 특화 전문분야

항공 선진국 항공 후발국

전투기 시장 훈련기 시장(기본/고등)

미국 프랑스 유럽 한국 이태리 브라질 스위스

F-22, F-35, Rafale Eurofighter T-50, M-346 Super PC-9,F/A-18 KT-1 Tucano PC-21

대형 민항기 시장 중소형 항공기(리저널기/비즈니스기)

미국 유럽 캐나다 브라질

Boeing 747등 Airbus A380 Bombardier CRJ 등 Embraer ERJ 등

출처: 한국항공우주산업(주)


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항공기

부품

생산

및품질인증

- 동

향및

전망

-

표 20.항공산업 발전 비전

2020년 생산 200억불, 수출 100억불 달성을 통한

완제기 개발을 통한 시장선점 및 기술확보1 - 기종별 전략 차별화, 수출 민항기 및 전략 군용기 개발

- 미래형 비행체 선도개발, 탐색개발과 본 개발 분리 수행

4대 전략 2 핵심부품 및 정비서비스 수출 활성화13개 과제 - RSP 참여확대, 민수부품 수출산업화, MRO산업 육성

3 항공기술 R&D 투자 효율성 제고- 민군통합 기술로드맵, 세계 정상급 10대 항공기술 확보

4 인프라 선진화- 금융제도, 지역 클러스터, 인력제도, 관계법렬 정비

표 21.지역별 항공 클러스터 육성 방향

구분 지역 선정사유

-산업집중도와 생산성, 수출이 매우 높음(국내 최대)핵심 경남 * 항공산업 총생산의 70%, 수출 주도(50% 이상)거점 -핵심주도기업 보유 타지역 대비 최대(KAI, 삼성테크윈)

-우수한 교육 훈련 인프라에 의한 인력공급 원활

-항공산업 총생산의 10%이상, 수출의 10% 이상 차지부산 -핵심주도기업 : 대한항공

항공기 -항공산업 인프라 우수: 부산대 등 고급 인력

제조 -산업집중도 : 항공산업 총생산의 10%이상유망 경북 -성장성:최근들어 높은 생산 증가율 시현거점 -핵심주도기업 LIG넥스원, 삼성탈레스

-전기전자부문의 높은 인프라 보유

-탄소소재 및 관련 부품산업 경쟁력 우수전북 -테크항공 등 복합재 무인기 연구개발 추진 중

-새만금 산업단지 등 성장잠재력 우수

-산업집중도 우수 : MRO 총생산의 80% 차지

부산 -핵심주도기업 : 대한항공-수출: 연간 2,000억 원 이상-공항 인프라 우수 : 김해국제공항

MRO 핵심 -서산 정비창 민 화시 우수한 시설 및 장비보유거점 -산업집중도: 민수 전환시 국내 최대의 MRO 기지화,

충남 보유시설 활용 소형 여객기 MRO 가능성-핵심주도기업 : KAI, KAL 등 입주 가능성-서산비행장, 육군비행장 등 5개 비행장 보유-군수MRO 관련 연구기능 우수(ADD 등 입지)

:1단계 :2단계 :3단계


국내 항공기 부품은 친환경, 경량화 추세로 적용이 확대되고 있는 고

성능 경량 복합재 관련한 중요 기술을 다수 확보된 상태이며, 부품산업

과 연관된 국내 MRO 산업은 군용 항공기 성능 개량 및 민간 항공기

경·중정비 및 개조사업을 통해 선진국 수준의 기술 경쟁력을 확보한

상태이다.

하지만 핵심 고부가가치 분야에 대한 해외업체와의 기술격차가 심화

되고, 국내 개발된 부품의 기술을 적용 할수 있는 항공기 물량 확보에

어려움이 있으며, 항공기 모듈부품 개발에 대한 기술 및 자본 투자가

절대적으로 부족한 상태이다.

구분 지역 선정사유

-공항 인프라 우수 : 청주국제공항-성장성: 지자체의 노력으로 우수 업체 유치 가능성 높음

충북 -핵심주도기업: 국내외 유수기업과 MOU 체결-수출: 해외 업체와의 협력으로 높은 수출 가능성-고급인력 조달: 수도권 접근성이 용이, 전문인력 확보가능성 우수

-공항 인프라 우수 : 사천공항 보유경남 -핵심주도기업: KAI, 삼성테크윈

MRO 유망 -산업집중도 우수 : MRO 총생산의 10% 상회

거점 -민 화시 정비창 시설 활용 가능성

대구 -성장성: 군정비수요의 민수화로 매출발생-핵심주도기업: KAI, KAL등 입주가능성-인프라: 대구국제공항 보유, 전문인력 확보 용이

-인천국제공항(국내 물동량 최대) 보유

인천 -수도권 접근성이 우수하여, 시장수요 및 우수인력의활용성 용이

-장기적으로는 제약 요소 던 토지 저가임대 가능

핵심 -연구기관 인프라 우수 : KARI, ADD

거점 대전 -우수 연구인력 집-수도권 접근성 우수하며, 연구인력 확보 용이

-높은 시장수요 및 우수 고급 연구인력 활용성R&D 경기 -삼성테크윈 등 다수의 주도기업 입지

유망 -해외 공동개발 업체와의 협력 등 고려

거점 -공역 우수전남 -KARI 비행시험시설 보유

-무안공항 등 보유 인프라 우수

출처: 산업통상자원부, 항공산업 지역별·기능별 발전계획, 2012


이에 항공기 전략 부품을 선정하여 제품혁신을 위한 전략을 수립하

여 시장 확대 및 진입전략을 구상하고 있다. 예로, 복합재 기체 구조물

과 디스플레이, 컴퓨터, 블랙박스 등 항공전자부품, 비행조종시스템,

착륙장치, 엔진 및 디지털 엔진 제어시스템의 경우 전략적 추진전략을

수립하여 육성하고자 하고 있다.

항공기 부품의 성형기술의 경우 부품 경량화 고강도화에 따라 금속

합금, 복합재 등의 사용이 증가함에 따라 이와 관련된 성형기술 개발이

활발히 수행되고 있다.

예로 복합재 기체 구조물의 경우 중량 절감을 위해 복합소재 응용기

술 및 복합재 spar와 메탈 rib등을 일체화하는 공정에 대한 기술개발이

필요하다. 현재 NASA가 최고 수준으로 한국은 80% 기술수준을 보여

주고 있으며 전략적으로 중형 완제기 개발과 함께 관련 기술개발을 추

진할 예정이다.

티타늄 소재 및 부품 성형기술은 항공기 재료가 복합재료화 되어감

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항공기

부품

생산

및품질인증

- 동

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전망

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그림 20. 항공기 부품 PPM

출처: 산업기술비전 2020


에 따라 부식저항이 크고 비강도가 탁월한 동시에 내열 특성이 있어 사

용이 증대될 것으로 보이며, 강도 및 피로수명에 부합하는 티타늄 단조

품 성형공정 기술 개발이 필요하다. 현재 미국의 Teledyne사가 최고

기술수준을 보여주고 있으며 한국은 60% 기술수준이다.

항공기 핵심 부품으로 친환경 고효율 연소기, 고온고효율 냉각터빈,

다중화 FADEC 플랫폼, 환경제어장치, 정 제어 연료시스템, 착륙 시

스템, Air Data 센서 및 아키텍쳐 설계통합 기술 등을 집중 개발할 예

정이다.

친환경 고효율 연소기는 ICAO의 NOx 규정을 만족시키기 위한 배기

가스 저감기술로 연소기의 고온/고압 성능, 고고도 점화성능, 연소불안

정 향상 기술 등이 핵심 분야로 미국의 P&W가 최고 수준으로 한국은

80% 수준이다.

고온고효율 냉각터빈은 터빈엔진의 입구온도를 높이기 위한 블레이

드의 냉각기술과 블레이드 재질의 고온 특성을 향상시키기 위한 다결정

및 단결정 주조기술 및 TBC 코팅기술이 핵심분야로 미국의 GE사가 최

고 수준으로 한국은 60% 기술 수준이다.

차세대 다중화 FADEC(Full Authority Digital Engine Control) 플

랫폼은 전자식 제어장치가 엔진을 제어하는 것으로 미국의 Hamilton

Sundstrand가 최고 기술을 가지고 있으며, 한국은 60% 기술수준이다.

환경제어장치(ECS)는 고온고압 열교환기 및 고성능 ACM을 개발하

는 것으로 열교환기 설계제조 및 전기-공압 구동 압력-유량 밸브 설계

/제조 및 ECS 컨트롤러 개발이 핵심분야로 현재 미국의 Honeywell이

최고 기술을 보유하고 있고 한국은 60% 기술수준이다.

고성능 연료제어장치 부품 및 모듈은 미국의 Lockheed가 최고 기술

을 보유하고 있으며, 한국은 60% 기술수준이다.

고기능 착륙시스템은 ABS장치를 장착한 휠과 브레이크장치 및 Al단

조기술과 Steering Control System 기술을 확보하는 것이 핵심 분야

이다. 최고 기술수준은 미국의 Goodrich가 보유하고 있으며, 한국은

80%의 기술수준이다.


이러한 항공기 부품 및 소재 성형기술 확보를 위해 정부에서는 단기

간 일류 명품 가능한 부품에 지원을 집중하고 부품의 모듈화 및 신형

항공기에 국산화 목표를 설정하는 등 내수 시장을 기반으로 한 항공기

부품소재 산업을 육성할 방침이다.

또한 국제공동완제기 개발에 RSP(국제공동개발, Risk Share

Partner) 참여를 확대하고, 국내 MRO 전문기업 육성을 통한 3rd

party 시장 참여 확대를 전략적으로 추진할 예정이다.

항공기 부품 생산과 관련한 제조용 로봇은 향후 차세대 첨단 제조업

용 로봇 시스템, 중소기업 지원로봇 시스템, 초소형, 초정 로봇 시스

템 분야에서 기술개발이 진행될 것으로 전망되고 있다.

차세대 첨단 제조업용 로봇 시스템은 스마트 듀얼암 로봇 개발, 고

도 멀티암 로봇 시스템 개발, 1톤급 초중량물 핸들링 로봇 개발 등이

관련되어 있다.

중소기업 지원로봇 시스템은 중소기업 공정기술의 간편한 로봇 재현

기술 개발, 모듈형 PnP 로봇 기술 및 개방향 로봇제어기 개발, 중소기

업지원로봇의 핵심 부품기술 개발, 로봇 안전 기술 개발 등이며, 초정

로봇 시스템은 초소형, 초정 구동 시스템 개발, 초소형, 초정

환경인식 시스템 개발 등이 해당된다.

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항공기

부품

생산

및품질인증

- 동

향및

전망

-



맺음말


세계 항공기 시장은 매년 성장을 거듭하면서 2020년에는 6,000억

불 규모의 매출이 전망되지만 선진국에서 항공 산업 매출액을 과점하고

있는 상황이다. 또한 항공기 산업은 수직적 공급사슬 구조를 가지고 있

어 부품 가공 조립의 중소기업은 항공기 제조사와 모듈 조립사에 종속

적인 관계속에 있어 독자적 제품 개발 적용은 여러운 상황이다.

국내 항공기 기체 가공 및 조립 등 생산기술은 경쟁력을 가지고 있는

분야이나 향후 경량 고강도 금속 합금 및 복합재에 대한 성형 기술을

확보해야 지속적으로 시장에서의 위치를 유지할 수 있을 것이다.

항공기 부품 가공 조립 단계를 벗어나 모듈 조립 단계 진입을 위해서

는 부품 조립 자동화를 위한 로봇 시스템 적용이 필수적일 것으로 보여

진다. 현재 국내에는 아직 항공 부품 조립을 위한 로봇 시스템 구축이

미약한 실정인 것으로 판단된다.

현재 국내 항공기 부품 가공 조립을 위하는 중소기업의 경우 시스

템화 된 내부 통합 품질시스템을 보유하고 있지 못함으로 인해 내부 지

식의 축적이 이루어지지 않아 기술력 제고의 한계가 있는 것으로 파악

되며, 이에 통합형 생산품질시스템의 구축이 필요할 것으로 판단된다.

맺음말


정부에서도 항공산업 발전 비전을 제시하고 이를 육성하기 위한 발

전계획을 수립하여 국내 항공산업의 도약을 위해 노력하고 있다. 이에

항공기 부품 가공 조립 중소기업의 기술 역량 강화를 위해 R&D 지원

및 인프라를 제공이 필요할 것으로 판단된다.

중소기업도 기존 항공산업 가치사슬에서의 대기업의 주문생산이라는

안정적 업활동에서 벗어나 변화하는 미래형 혁신기술을 융합한 신제

품의 개발하기 위한 노력을 해야할 것이다. 이를 위해 자체 R&D역량

을 강화하고 제품기술로드맵 확보를 통한 체계적인 경 전략을 수립해

야 할 것으로 사료된다.

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항공기

부품

생산

및품질인증

- 동

향및

전망

-


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