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| (사진=브라더공업) |
[알파경제=(고베) 우소연 특파원] 카네마츠가 오는 2027년 세계 최초로 구형(球形) 톱니바퀴의 양산에 착수한다고 니혼게이자이신문(닛케이)이 8일 전했다.
제조는 브라더공업(6448JP) 산하 톱니바퀴 전문업체 닛세이가 담당하며, 최근 안정적 품질의 양산 공법을 확립했다고 8일 밝혔다.
구형 톱니바퀴는 기존 원판형 기어와 달리 상하·좌우·전후 360도 회전이 가능해 가동 범위가 대폭 확대된다.
부품 수를 줄여 경량화와 에너지 효율성 개선도 가능해, 인간형 로봇과 인공위성 태양전지 패널 등 첨단 산업 발전을 가속할 기술로 주목받고 있다.
브라더공업 산하 톱니바퀴 전문업체인 닛세이가 안정적 품질의 구형 톱니바퀴 양산 공법을 확립했다.
카네마츠는 이미 산업기기와 정밀기기 분야 3개 업체와 장치부품 채용을 위한 협의를 시작했으며, 로봇 용도 채용을 검토하는 아시아 기업들로부터도 문의가 이어지고 있다고 밝혔다.
카네마츠는 2022년부터 야마가타대학과 금속제 구형 톱니바퀴를 공동 개발해왔다. 기존 수지 재료에서 금속 재료로 전환하면서 내구성이 크게 향상돼 공업 부품 채용이 가능해졌다.
2025년 3월 야마가타대학으로부터 독점 생산·판매권을 취득한 후 닛세이와 서브라이선스 계약을 체결해 제조와 판매권을 부여했다.
야마가타대학 다다쿠마 리이치로 교수팀이 개발한 구형 톱니바퀴는 돌기가 부착된 구형 부품과 이를 회전시키는 2개의 '구라상 톱니바퀴'로 구성된 3개 부품이 1세트로 작동하는 구조다.
일반 톱니바퀴가 한 방향으로만 회전하는 반면, 구형 톱니바퀴는 360도 상하좌우 전후 어떤 방향으로도 무제한 회전이 가능해 가동 범위를 획기적으로 확장한다.
여러 부품 조합으로 구현했던 움직임을 하나의 톱니바퀴로 대체할 수 있어 장치 부품 수가 대폭 감소한다.
구동원 부하 경감을 통해 이산화탄소 배출 감축에도 기여할 수 있다고 업체 측은 설명했다.
카메라 흔들림 방지용 짐벌 기구의 경우 상하좌우 전후 3축 회전을 위해 각 방향별 프레임 조합이 필요하지만, 구형 톱니바퀴 하나로 대체하면 30% 경량화가 가능하다.
인간형 로봇 팔 관절 부분에 적용해 보다 인간에 가까운 움직임을 구현하거나, 드론용 카메라를 구체 부분에 설치해 기체 움직임을 최소화하면서 360도 촬영을 가능하게 하는 활용도 검토되고 있다.
특히 우주 공간에서의 활용 가능성이 주목받고 있다. 유지보수에 제약이 있는 우주 환경에서 에너지 효율 개선과 고장 위험 저감 효과가 클 것으로 예상된다.
인공위성 태양전지 패들 축 부분에 적용하면 광원을 향해 패널을 자유롭게 회전·기울여 발전 효율을 높일 수 있다.
화학·의약 분야 연구 기기로의 응용도 기대된다. 구의 회전 속도와 방향을 프로그램으로 정교하게 제어해 구체 내부 중력에 변화를 줄 수 있어, 액체 혼합이나 교반 실험에서 조건을 세밀하게 설정할 수 있다.
조사업체 글로벌인포메이션에(4171 JP) 따르면 세계 톱니바퀴 시장 규모는 2025년 2221억달러(약 33조원)에서 2030년 2940억달러로 32% 성장할 전망이다.
자동차 부품 채용 확대와 아시아 중심의 기계화 진전, 전 세계 풍력발전 설비 증가가 수요 확대를 견인하고 있다.
당분간 카네마츠와 닛세이가 중심이 되어 용도별 톱니바퀴 개발과 제조를 담당한다.
다만 자동차 변속기 등 동력 전달 장치용 대량 생산 제품으로 수요가 확산되면 생산 능력 한계로 일부 공정을 다른 제조업체에 위탁하는 방안도 검토하고 있다고 일본 언론에 밝혔다.
알파경제 우소연 특파원(wsy0327@alphabiz.co.kr)
