[기획] 첨단 제조로봇, '자동차 강국' 이끈다

 

민간 자율 비영리법인 자동차부품산업진흥재단(KAP)은 한국로봇산업진흥원이 추진하고 있는 첨단 제조로봇 실증 사업에 총괄주관기관으로 참여해 자동차 부품업계의 첨단 제조 로봇 도입을 주도하고 있다. 올해 자동차부품산업진흥재단(KAP)과 함께 첨단 제조로봇 실증 사업에 참여한 자동차 부품 기업은 금강테크(휴먼텍), 대원공업(이엠에스), 보영금속(코로아이), 에이이엠모빌리티(효창기계), 화신정공(수테크) 등 5개 자동차 부품기업이다(괄호안은 로봇SI 기업). 이들 기업은 첨단 제조 로봇의 도입을 통해 주요 공정을 자동화함으로써 생산성을 제고하고, 인력난에 적극 대응할 수 있는 체계를 마련했다. 첨단 제조로봇 도입 과정과 주요 성과를 사례 별로 살펴본다.(편집자)

 

◆ 첨단 제조로봇 실증 사례(4) 에이이엠모빌리티(수요기업)-효창기계(공급기업)

 

(과제명) 자동차 플라스틱 내장 부품 인쇄 자동화

 

◊ 참여기업 개요

 

1987년 설립된 자동차 부품 전문기업 에이이엠모빌리티는 지난 37년간 금형 ·사출·인쇄·도장·레이저·조립 등 생산 체계를 갖추고, 자동차 내장재 핵심 제품을 공급해왔다. 급변하는 자동차 산업 추세에 발맞춰 운전자 편의성 제고, 안락한 이동성 제공을 목표로 새로운 솔루션 개발에도 힘을 기울여왔다. 주력 제품은 자동차 히터컨트롤(HVAC), 스마트키, 멀티USB 충전장치, 무선충전기, 오디오 컨트롤러 등이다. 우리산업, 콘티넨탈, 대우전자산업, KOSTAL 등을 고객으로 두고 있다.

 

공급기업인 효창기계는 1989년 설립됐으며, 30여년간 인쇄자동화 설비 및 부품자동화 설비를 공급해왔다. 병캡 방수패킹 삽입 자동화시스템 분야의 특허를 갖고 있으며, 과일상자 박스 인쇄 자동화, PSR 인쇄 자동화, 팔레트 인쇄자동화 설비 구축 등 경험을 갖고 있다.

 

◊ 대상공정의 문제점

 

 

 

▲대상 공정 작업 흐름도

 

이번 실증 사업의 적용 대상물은 멀티 USB 충전장치와 잭 어셈블리 제품이다. 제품 투입시 비슷한 형상의 오사양 제품이 혼입될 경우, 작업자가 검사 공정에서 혼입 사실을 발견하지 못하면 그대로 출고되는 문제점이 발생할 수 있다. 인쇄 지그 및 제판 세팅 시 육안으로 양품을 판정하는데, 작업자에 따라 품질 기준이 바뀔 수 있다. 또한 작업자가 하루 평균 3~4천개 정도 육안검사를 반복적으로 수행해야하기 때문에 작업자의 피로도도 증가한다.

 

따라서 작업자 육안검사를 비전검사로 전환해 균일한 품질과 생산성을 유지하고, 반복 작업에 따른 작업자의 피로도를 줄여주어야할 필요성이 제기되고 있다.

 

◊ 실증사업 추진

 

 

 

▲첨단 제조로봇 실증사업 라인

 

이번 실증 사업은 자동차 내장품인 USB 메모리, 스마트폰 연결 장치, 파워 딜리버리(Power Delivery) 충전 잭 어셈블리 부품을 대상으로 진행됐다. 사용자가 직관적으로 확인할 수 있도록 겉면에 기호 또는 문구를 인쇄하는 공정이다. 제품 인쇄시 작업자의 반복 작업 공정과 육안 검사공정, 부품투입 및 배출 공정을 협동로봇으로 자동화함으로써 생산성 향상과 균일한 품질을 추구한다는 계획이다. 적용된 협동 로봇은 뉴로메카의 6축 협동로봇인 ’인디-7‘ 모델이다. 공정은 ’제품 공급 → 컨베이어 정렬 → 인쇄 지그 안착 → 인쇄 작업 진행 → 제품 언로딩 → 건조로 이송 → 제품 포장‘ 등 순으로 이뤄졌다.

 

에이이엠모빌리티는 첨단 제조로봇 도입을 통해 생산성 50% 개선, 불량률 48% 개선, 원가 33% 절감 목표를 제시했다.

 

◊ 검증 결과 및 기대효과

 

 

▲협동 로봇을 활용해 인쇄 공정을 자동화한 모습

 

이번 실증 사업의 성과를 ‘핵심 성과지표(KPI)‘ 기준으로 산출한 결과, 생산성 210.6% 개선, 불량률 52.5% 감소, 원가 67.7% 감소 등 효과를 본 것으로 나타났다.

 

에이이엠모빌리티는 첨단 제조로봇 실증 사업을 통해 사이클 타임 개선과 설비 가동 시간 단축 등 생산성을 제고하고, 작업자의 로봇 도입에 대한 부정적인 인식을 개선할 수 있을 것으로 기대하고 있다. 또한 납기율을 현재 97%에서 100%로 높이고, 혼입 불량, 박스내 수량 부족 등 문제를 해소할 수 있을 것으로 보고 있다.

 

◆ 첨단 제조로봇 실증 사례(5) 금강테크(수요기업)-휴먼텍(공급기업)

 

(과제명) 통전단자 인서트 사출 및 검사/트레이 적재공정 자동화

 

◊ 참여기업 개요

 

지난 2004년 설립된 금강테크는 자동차용 밴드케이블, MQ4 인서트몰드 등 제품을 개발해 공급해왔다. 자동차용 밴드케이블이 전체 매출액의 70%를 차지한다. 전기자동차, 자율주행차 등 미래자동차의 발전 추세에 발맞춰 정밀제어가 필요한 인서트 사출 제품도 공급하고 있다.

 

공급기업인 휴먼텍은 2014년 설립된 플라스틱 사출 자동화 전문기업이다. 사출기용 취출 로봇을 자체 브랜드로 생산 및 판매하고 있으며, 6축 다관절 로봇, 협동로봇, 스카라 로봇, 직교 로봇 등 산업용 로봇을 활용한 자동화 애플리케이션을 공급하고 있다.

 

◊ 대상 공정의 문제점

 

 

▲ 대상공정 작업 흐름도

 

통전용 터미널 인서트 사출 공정(소재 공급-정렬-소재 로딩-인서트 사출-제품 언로딩-제품 검사-배출-트레이 적재)은 인서트 사출 작업시 작업자의 반복 작업에 따른 근골격계 질환 발생 우려가 높다. 작업자의 숙련도에 따라 생산량과 불량률이 차이를 보이면서 후공정 추가 검사 필요성이 있고, 사출 금형에 대한 수리 발생 등 병목 현상도 생길 수 있다.

 

이같은 문제에 대처하기 위해선 인서트 자재 공급, 불량품 검출, 사출 및 검사 후 제품 적재 공정의 자동화를 통해 병목현상 제거 및 불량률 개선이 요구된다.

 

◊ 실증 사업 추진

 

 

 

▲로봇시스템의 구성

 

이번 실증 사업은 ‘인서트 사출 및 검사’, ‘트레이 적재 공정에 피더, 다관절 로봇, 비전시스템, 트레이 적재 시스템 투입’으로 자동화 공정을 구현하는 것이다. 이를 통해 생산성 향상, 제조 품질 확보, 작업자 환경 개선을 모색한다는 계획이다.

 

작업 공정은 ‘피더를 이용한 인서트 터미날 정렬 → 사출금형 내 인서트 삽입 → 사출 → 제품 언로딩 → 검사기 검사 → 게이트 커팅 → 포장트레이 적재 공정’ 순으로 진행된다.

 

이번 실증 사업에는 현대로보틱스의 6축 다관절 로봇, 아이로봇의 직교로봇 등이 활용됐다. 금강테크는 첨단 제조 로봇의 도입으로 생산성 27% 개선, 불량률 53% 감소, 원가 75% 절감을 목표로 제시했다.

 

◊ 검증 결과 및 기대효과

 

 

▲첨단 제조 로봇 도입후 작업 현장

 

이번 실증 사업의 성과를 ‘핵심 성과지표(KPI)‘ 기준으로 산출한 결과, 생산성 26.7% 개선, 불량률 69.7% 감소, 원가 75.2% 감소 등 효과를 본 것으로 나타났다.

 

금강테크는 이번 제조 로봇 실증 사업을 통해 주요 공정을 로봇 자동화 시스템으로 전환함으로써 사이클 타임 개선, 설비 가동율 향상, 직무 전환 및 인력 재배치, 산업 재해 감소, 납기 준수, 품질 향상 등을 기대하고 있다. 또한 사출시스템의 수평 전개를 위한 로봇시스템의 추가 도입도 검토하고 있다.

 

<인터뷰> 서진원 자동차부품산업진흥재단(KAP) 사무총장

 

 

 

▲ 자동차 부품산업의 제조로봇 실증 사업 추진 배경과 올해 주요 사업 성과는 무엇입니까?

 

-자동차부품산업진흥재단은 2002년 7월, 자동차부품산업의 국제경쟁력 제고라는 사명을 띠고 비영리공익법인으로 출범했습니다. 자동차부품사의 현장애로를 해결해주는 기술 지도로 출발해 ▶16개 업종별 전문가의 기술 컨설팅, 경영진단 및 사업 전략 수립 등의 경영컨설팅 ▶자동차부품사에 특화된 품질교육 ▶ 동반성장을 위한 스마트공장, 경쟁력 향상지원 사업의 상생협력 등 부품업계의 품질 및 기술력 향상과 인재 육성을 위한 다각적인 지원사업을 펼쳐오고 있습니다.

 

첨단 제조로봇을 통한 디지털 전환 및 로봇 공정모델 시장 확산의 변화에 자동차부품사들의 선제적인 대응이 필요하다고 생각했습니다. 이에 2024년 총괄주관기관으로 참여해 5개 과제(사출 성형부품 로딩/언로딩 및 검사공정, 머신텐딩 후 검사공정, 주조 후처리공정, 도급품 로딩/언로딩 공정 등)를 수행하며 자동차부품사의 현장 인력수급 안정화, 근로환경 개선, 약 76%의 생산성 향상, 약 71%의 불량률 감소, 약 1.3명의 원가 절감 및 매출 증대의 효과를 거뒀습니다.

 

▲ 실증 사업 추진 과정에서 어려움이 있었다면 무엇이며, 이번 사업에 대해 참여 기업들의 반응은 어떻습니까?

 

-자동차부품사는 현장 인력 수급 부족 및 수작업으로 어려움을 겪고 있습니다. 공정 자동화를 하고 싶어도 어떻게 준비해야하고 어떤 공정에 로봇을 도입해야하는지 막막해 합니다. 재단은 업종별 전문가들의 수요기업별 최적화 공정설계를 위한 맞춤형 기술지도 컨설팅은 물론 생산합리화 및 공정 개선 사항 발굴 및 적용, 기존 설비와의 자동화 연동 방안 수립 자문 등 컨설팅을 지원했습니다.

 

이번 사업에 참여한 자동차부품사들은 “첨단제조로봇을 활용한 공정 자동화로 생산성 향상, 품질 개선, 작업환경 개선 효과를 거뒀고, 신규 고객 및 매출을 확대할 수 있는 발판을 마련했다. 향후 유사 공정에 로봇도입을 확대하고, AI 자율제조공정 도입도 검토하겠다”는 긍정적인 반응을 보이고 있습니다. 한 기업은 실증사업의 효과가 기대 이상으로 좋은 것으로 나타나자 2대의 로봇을 추가 도입했습니다. 이번 실증사업을 통해 벤치마킹 제공 등 동종 업종 및 지역 내 로봇공정모델 활용 확산에도 기여할 것으로 기대하고 있습니다.

 

▲ 향후 자동차 부품업계의 제조로봇 실증 사업 참여 및 지원 계획이 있다면?

 

-향후 자동차부품사 뿐만 아니라 철도·방산 등 미래 모빌리티 기업들이 한국로봇산업진흥원에서 추진하고 있는 첨단제조로봇 및 자율제조로봇 실증사업에 참여하여 지원을 받을 수 있도록 지속적으로 수요기업 발굴 및 사업 홍보를 추진할 계획입니다. 재단은 총괄주관기관으로서 더 많은 기업들이 로봇 도입을 통한 현장 자동화로 미래 경쟁력을 제고하고, `K-로봇' 경제 실현에 조금이나마 보탬이 되도록 최선의 노력을 다하겠습니다.

 

장길수 ksjang@irobotnews.com

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