[기획]생산기술연구원 첨단 제조로봇 실증사업

 

인공지능(AI)과 빅데이터 기술의 발전, 글로벌 공급망의 개편으로 제조 환경의 디지털 전환 필요성이 갈수록 높아지고 있다. 특히 첨단 제조 로봇의 역할과 중요성이 그 어느때보다 강조되고 있다. 한국생산기술연구원은 올해 뿌리산업(금속/플라스틱)과 바이오화학산업을 중심으로 첨단 제조로봇 실증사업을 추진했다. 이 사업은 로봇 공정모델을 바탕으로 국내 제조업의 디지털 전환을 촉진하고, 로봇산업의 경쟁력을 강화하기위한 것이다. 첨단 제조로봇 실증 사업 총괄주관기관인 한국생산기술연구원은 첨단 제조 로봇 수요기업과 로봇SI기업(공급기업)을 중심으로 컨소시엄을 구성해 2024년 첨단 제조로봇 실증 사업을 전개했다. 한국생산기술연구원이 올해 추진한 ‘2024년 첨단 제조로봇 실증 사업’ 성공 사례를 두차례에 걸쳐 소개한다.(편집자)

 

실증 사례(1) 구산(수요기업)-성신에프에이(공급기업)

 

(과제명) 자동화 구동 자동차 엔진부품 가공기 로봇자동화 라인

 

◊참여 기업 개요

수요기업 ㈜구산은 1991년 설립된 프레스 부품 전문기업이다. 신개념 금형 기술 혁신, 지속적인 품질 혁신, 최적 생산시스템 구축을 통해 자동차용 프레스 부품 고객들로부터 신뢰를 얻어왔다. 특히 프레스 공법 최적화를 위한 끊임없는 기술개발 노력으로 고객의 다양한 요구에 유연하게 대처해왔다. 구산은 지난 30여년간 축적한 경험을 바탕으로 프레스 부품 전문 메이커에서 롤포밍 등 소성가공 전문 기업으로 도약하겠다는 목표를 갖고 있다. 구산의 주요 생산 제품은 변속기 핵심 부품과 풀리(Pully) 등 자동차부품이다. 변속기 핵심 부품을 현대자동차에 납품하고 있다.

 

공급 기업인 성신에프에이는 25년 경력의 공장 자동화 전문기업이다. 소재 공급 배출기 및 물류 이송 컨베이어 시스템 등 공장 자동화 설비, 직교 로봇·다관절 로봇·용접 로봇 등 로봇자동화 시스템 설치 및 유지보수 등 사업을 추진하고 있다. 대구기계부품연구원의 로봇산업 시장 창출 및 부품 경쟁력 강화사업, 로봇산업 가치사슬 확장 및 상생 시스템 구축 사업을 추진했다.

 

◊대상 공정의 문제점

 

 

▲ 대상 공정의 작업 흐름도

 

대상공정은 공작기계(CNC, MCT)와 연동하여 가공물을 로딩-언로딩 하는 단순 반복적인 공정이다. 엔진 부품(클러치 피스톤, 허리케인, 워터펌프 등) 소재를 CNC 가공기에 투입해 이물질을 제거하고, 검사 및 측정 작업을 수행해야한다. 작업자가 수동으로 소재를 픽업하고, 가공기에 안착시키며, 검사 작업을 진행해야하기 때문에 작업자의 피로도 증가와 근골격계 질환의 우려가 제기되고 있다. CNC 가공기 투입 및 취출이 반복적으로 이뤄져 목, 어깨, 허리 등의 근골격계 질환을 호소하는 작업자가 적지 않다. 야간 작업시 작업자의 집중력이 떨어지면서 안전 사고 위험성도 있다. 단순 반복 작업에 따른 제품의 불량률 증가, 일정하지않은 제품 품질 등도 수작업 시 생길 수 있는 문제점으로 지적되고 있다.

 

◊실증 사업 추진

 

 

▲ 로봇시스템 레이아웃

 

이번 실증 사업은 자동차엔진부품 가공 공정에 다관절 로봇과 검사시스템을 투입해 자동화 공정을 구현하는 것이다. 이를 통해 제조 경쟁력을 강화하고, 생산비 절감 등을 실현하는 데 목표를 두고 있다.

 

실증 공정은 자동차 엔진부품 소재를 로딩-가공-검사(측정)하는 단순 반복적인 공정이다. 머신텐딩공정 표준 모델을 적용했다. 이 모델은 로봇 도입 시 핵심 고려사항으로 ▲로봇의 가반하중을 고려한 경량화 설계 ▲로봇 이송시 흔들림 없는 프로파일 레일 설계 ▲팔레트 셔틀 이송시 제품의 회전 및 쓰러짐 없는 설계 ▲ 혼류 투입 방지를 위한 설계 ▲로봇의 이동시 통신장비 설치의 간편성 ▲설비별 품종별 로딩/언로딩 방법의 DB화 ▲설치후 티칭 정밀도를 보장할 수 있는 비젼을 이용한 자동 세팅을 제시하고 있다.

 

실증 공정은 ‘소재 로딩 → 가공기 투입 및 배출 → 검사기(측정) 투입 → 슈트→ 적재’ 등 순으로 진행된다. 제조로봇은 현대로보틱스의 산업용 로봇 ‘HH020’ 모델이 투입됐다. 구산은 이번 실증 사업을 통해 생산성 20% 제고, 원가 22.3% 절감을 목표로 하고 있다.

 

◊ 검증 및 기대효과

 

 

▲ 가공기 투입/배출 공정에 도입된 산업용 로봇

 

이번 실증 사업의 성과를 ‘핵심 성과지표(KPI)‘ 기준으로 산출한 결과, 생산성 22.4% 개선, 원가 45.5% 감소의 효과를 본 것으로 나타났다. 월 생산량이 월 4만7283개에서 5만7860개로 증가했다.

 

구산은 이번 첨단 제조로봇 실증 사업을 통해 사이클 타임 개선, 산업 재해 감소, 신규 고객 확보 등 효과를 기대하고 있다. 특히 로봇 공정 모델 실증 및 활용 성과에 따른 기업 신뢰도 제고로 올해 2개 이상의 신규 고객 확보를 기대하고 있다. 공급기업인 성신에프에이는 로봇SI 분석 및 설계 기간 단축, 수요기업의 로봇 SI 품질 만족도 제고 등 효과를 기대하고 있다.

 

장길수 ksjang@irobotnews.com

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