한국생산기술연구원이 추진하고 있는 로봇 엔지니어링 서비스 사업이 활기를 띄고 있다. 로봇엔지니어링 서비스 사업은 로봇자동화 시스템을 구축 및 활용하고 있는 중소제조기업을 대상으로 애로기술을 지원하고, 로봇 도입을 희망하는 중소제조기업들에게 공정분석 설계 등 컨설팅 서비스를 제공하는 것을 목표로 한다. 한국생산기술연구원은 전담기관인 한국로봇산업진흥원 ‘로봇 활용 중소제조공정혁신 지원사업’의 지원을 받아 지난 2016년부터 이 사업을 추진해오고 있다. 이 사업은 성숙기에 접어들지 못한 국내 로봇 엔지니어링 컨설팅 사업을 활성화하고, 중소제조기업들의 경쟁력 제고에 일조하고 있다는 평가를 받고 있다. 한국생산기술연구원이 중심이 되어 추진하고 있는 로봇엔지니어링 서비스 사업의 현황과 적용 사례 등을 3회에 걸쳐 살펴본다(편집자)


2. 표준공정 모델 사업
3. 컨설팅 사례

한국생산기술원구원은 로봇산업진흥원의 ‘로봇활용 중소제조 공정혁신 지원사업’에 선정된 수요기업을 대상으로 로봇 도입 활용시 발생하는 '애로기술 지원' 컨설팅 서비스를 제공하고 있다. 이와 함께 로봇 도입을 희망하는 중소·중견 제조기업들을 대상으로 '로봇 도입 타당성 검토' 관련 컨설팅 서비스를 제공하고 있다.

지난해 컨설팅 실적은 ‘애로 기술 지원’ 3건, 로봇 도입 희망 기업 ‘로봇 도입 타당성 검토’ 25건이다. 올해는 연말까지 기업의 현장 애로 기술 지원 및 로봇 도입 희망 기업의 로봇 도입 타당성 검토를 30건 정도 실시한다는 계획을 세워놓고 있다.

지난해 실시된 컨설팅 서비스 가운데 화신정공(애로기술 지원)과 성심정밀(로봇 도입 타당성 검토)의 컨설팅 사례를 살펴본다.

◇ 화신정공

▲ 화신정공에 설치된 로봇자동화 시스템

초정밀 절삭가공 전문기업인 화신정공은 한국로봇산업진흥원의 로봇 활용 중소제조 공정혁신 지원사업의 지원으로 자동변속기 초정밀 자동차 부품 제조라인에 7축 로봇을 설치하는 다공정 자동화시스템을 구축했고, 그 전에 애로 기술 컨설팅 지원을 받았다.

화신정공은 전동 파워트레인 분야에서 현대자동차 등에 납품하는 후륜 8단 초정밀 부품의 절삭 가공업체로, 직원수 140명에 매출 260억원을 달성했다. 생산공정은 CNC, 호빙, 연마 및 복합 가공 등으로 구성되며 기계간 ‘픽 앤 플레이스(Pick & Place)’ 및 이송에 관한 로봇시스템을 적용해 3가지 제품 그룹의 6가지 공정에 로봇 6대를 최적 배치하겠다는 계획을 갖고 있었다.

로봇 시스템을 도입한 이유는 제품 품질 및 성능을 인정받아 추가 수주 물량을 확정받았으나 기존 생산시스템으로는 수주 물량에 맞춘 생산 용량을 확보하기 어렵고 신규 인력의 수급도 힘들어 효과적인 인력 배치가 필요해졌기 때문이다. 공정에 따라서는 작업 동선이 복잡하고 작업 공간이 협소해 근무 피로도가 가중됐다. 또 24시간 생산체제를 유지하면서 직무 만족도가 떨어지고 잦은 이직으로 숙련도 저하 및 제품 품질의 불균일, 산업재해 발생의 위험이 증가했다. 이를 개선하기 위해 로봇 자동화 공정의 도입으로 고객사 수주 물량에 효과적으로 대응해 매출 신장을 꾀하겠다는 전략을 세웠다.

화신정공은 생기원 측에 ▲절삭유 블로잉, 툴 수명 향상, 디버링용 유휴 로봇 활용 방안 ▲로봇 그리퍼 및 파지부, 반전 기구 및 지그 등 설계의 자문 ▲로봇 융합 자동화 검증 및 시간 배분을 위한 시뮬레이션 지원 등 컨설팅 서비스를 요청했다.

▲ 플레이트 가공라인의 수작업(좌측), 자동화 공정의 모습(우측)

생기원은 화신정공의 컨설팅 요청에 따라 플레이트(plate) 가공라인, 베이스(base) 가공라인, 플랜지(plange) 가공라인에 필요한 로봇자동화 시스템 구성을 제안했다. 이 같은 컨설팅을 바탕으로 화신정공은 자동변속기 초정밀자동차 부품 제조라인에 7축 로봇 6대를 도입하고 올해 상반기부터 가동에 들어갔다.

▲ 로봇 자동화 시스템의 설계도

로봇자동화 시스템 도입으로 화신정밀은 수주 물량을 확대할수 있게 됐다. 연간 30만개 이상 추가적으로 제품을 공급할 수 있는 생산체제를 갖춰 올해 3백억원 이상의 매출을 기대할 수 있게 됐다. 화신정공은 내년에 다른 공정에 다관절 로봇을 추가로 도입하기로 하는 등 자동화율을 높인다는 계획이다.

◇ 성심정밀

성심정밀은 400톤급 프레스 공정을 통한 자동차 차체 판넬 및 브래킷 부품을 생산하는 업체다. 프레스간 부품 및 중간 가공품의 수작업 이송으로 생산성 저하, 1인 1프레스 수작업(로딩+언로딩)에 따른 안전사고 위험성, 견본과의 육안 대조작업을 통한 불량검사의 비효율성 등의 이유로 전체 공정 혹은 반공정의 로봇자동화 시스템의 구축을 위한 컨설팅을 요청했다.

현장 공정은 롤타입의 원자재를 프레스에 반자동 로딩하여 1차 프레싱 가공후, 드로잉과 트리밍 등의 2차 프레싱을 통해 가공한 후 반자동 카트 등을 통해 다음 공정에 이송, 연속의 차기 프레스 가공 등을 거쳐 완료후 랜덤 선정된 가공품의 육안을 통한 수동검사를 통해 불량검사를 진행한 후 포장 적재하는 단계로 구성된다.

프레스 크기별 상이한 프레스 작업대 높이에 따라 작업자의 발판을 비규격화된 구조와 높이로 설치하여 작업 안정성이 취약하며, 가공전, 가공후의 모든 자재들이 불규칙 크기의 박스에 보관, 비라벨링에 따른 정확한 생산량의 확인 및 공정 균일화가 거의 불가능한 상태였다. 또한, 전 라인에 걸쳐 이송 및 적재 박스의 작업 및 보관을 위한 안전가이드 미설치 등으로 보행시 혹은 작업시 사고의 위험성이 내포되어 있었다.

▲ 바코드 시스템 구성도

▲ 전자석 로봇 로딩 자동화 시스템 구성도

컨설팅 결과 각 프레스 공정당 1대의 로봇으로 자재 로딩과 언로딩(픽업 및 다음 프레스 금형위로의 로딩)의 두 기능이 가능하도록 구성, 총 4대의 공정별 로봇을 도입하여 최소의 설치 비용과 최적공간 및 공정과정을 확보하도록 했다. 또한 공정 초기와 완료후 바코드 시스템을 장착, 소재 및 가공품의 인식공정을 진행하여 전체 생산라인의 물류전산화를 통한 생산공정의 안정성을 확보하도록 했다.

▲ 연속 프레스 공정별 개선 예상

로봇 시스템 도입시 85%의 생산성 증가와 90%의 공정 불량률 개선, 인건비를 포함하는 생산원가의 75% 비용 절감 등을 기대하고 있다.