英 노팅엄대 연구진, 숙련 기술 학습하는 로봇 용접 시스템 개발

영국 노팅엄대학교 연구진이 숙련된 용접 기술을 학습하고 적용할 수 있는 로봇 용접 시스템을 개발했다. 현재 영국 전역에서 심각한 문제로 떠오른 용접공 부족 문제를 해결할 수 있는 획기적인 기술로 평가된다.

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영국은 현재 건설, 항공우주 등 다양한 산업 분야에서 용접공 부족에 시달리고 있다. 브렉시트 이후 EU 인력 수급이 어려워지고, 직업 교육의 위축과 함께 기술 인력의 고령화까지 겹치면서 상황은 더욱 악화됐다. 인력 서비스 기업 '액시엄 퍼스넬(Axiom Personnel)'에 따르면, 영국 용접공의 절반 가량이 2027년까지 은퇴할 것으로 전망된다.

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노팅엄대 연구팀은 “로봇이 과연 숙련 용접사의 기술을 모방하고, 이를 바탕으로 새로운 작업을 수행할 수 있을까?”라는 물음에서 출발해 연구를 진행했다. 연구팀은 숙련 용접사가 단순한 직선이나 곡선 용접 작업을 수행할 때, 그 과정을 추적해 토치 속도, 아크 길이, 용접 각도, 전류, 와이어 공급 속도 등 핵심 데이터를 수집해 '기술 라이브러리(skill library)'로 저장했다.

▲ 로봇이 용접공으로부터 용접 기술을 배우고 있다.

이후 이 데이터를 바탕으로 로봇은 이전에 학습하지 않은 새로운 곡선 용접 작업을 계획하고 수행했다. 특히 곡선이 여러 번 꺾이고 굽은 '다항 곡선(polynomial curves)'과 같은 복잡한 용접 경로도 정밀하게 수행해냈으며, 그 품질은 숙련 용접사 수준에 근접한 것으로 나타났다.

▲ 숙련 용접공의 용접 기술을 라이브러리로 만들고 있는 과정

이번 연구를 주도한 압델칼릭 모하메드(Abdelkhalick Mohammad) 박사는 “우리는 로봇이 숙련 인력을 대체하길 원하는 것이 아니다. 반복적이거나 위험한 작업을 로봇이 대신 수행함으로써 숙련 기술자가 더 창의적인 업무에 집중할 수 있게 돕는 것이 목적”이라며, “이번 연구에서 제안한 방식은 조립, 연마 등 다양한 수작업 공정에도 확장 적용할 수 있어 여러 산업 분야에 활용 가능성이 크다”고 밝혔다.

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이번 연구 결과는 국제 저널 '로보틱스 앤 컴퓨터-통합 매뉴팩처링(Robotics and Computer-Integrated Manufacturing)'에 게재됐다.(논문 제목:Teaching robots to weld by leveraging human expertise)

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로봇 용접 시스템은 기존에도 항공우주, 자동차, 조선, 건설 산업 등에서 사용되어 왔지만, 공정 계획의 복잡성과 적응력 부족으로 인해 여전히 많은 부분에서 숙련자의 개입이 필요한 상황이었다. 노팅엄대의 이번 연구는 로봇이 직접 사람의 작업을 학습하고 유연하게 대응할 수 있는 가능성을 열었다는 점에서 산업계의 큰 기대를 모으고 있다.

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