지난 2016년부터 한국생산기술연구원이 주도적으로 추진 중인 로봇엔지니어링 컨설팅 사업은 ‘로봇활용 중소제조 공정혁신 지원사업(전담 기관:한국로봇산업진흥원)’의 일환으로 진행되고 있다. 중소 및 중견 제조기업을 대상으로 로봇 도입 및 활용시 발생하는 애로기술 지원과 로봇 도입의 타당성에 관해 컨설팅 서비스를 제공하는 것을 주요 내용으로 하고 있다. 이 사업은 성숙기에 접어들지 못한 국내 로봇 엔지니어링 컨설팅 사업을 활성화하고, 중소제조기업들의 경쟁력 제고에 일조하고 있다는 평가를 받고 있다. 대동산업에 이어 이번에 적용 사례로 소개할 업체는 클래드코리아다.

순서

1)로봇엔지니어링 컨설팅 사업의 개요와 작용 사례(대동산업)

2)로봇엔지니어링 컨설팅 사업 적용 사례(클래드코리아)

3)로봇엔지니어링 컨설팅 사업 적용 사례(위너텍)

▲로봇엔지니어링 컨설팅 사업 적용 사례(클래드코리아의 용접 자동화 공정)

클래드코리아 개요

클래드코리아(대표 이유철)는 원주, 포항, 경주 등 3개의 공장에서 세계 최고 품질의 용접재료 및 용접시공은 물론 국내에서 유일하게 클래드 파이프를 생산하고 있는 전문기업이다. 2006년 설립이후 포스코, 두산중공업 등에 오버레이(Overlay), 하드페이싱(Hard Sur-Facing) 임가공 작업을 수행하면서 그동안 축적해온 기술력과 노하우를 바탕으로 2011년 특수 배관제작 등 순수 제조업에 뛰어들었다. Oil & Gas 분야에서 지금까지 꾸준한 성장을 일궈왔다.

특히, 지속적인 R&D 투자와 선진기술 연구, 해외 유수 기업들과의 기술 라이센스 체결 등을 통해 국내 최초로 양산에 성공한 ‘클래드 파이프(Clad Pipe)’는 국내·외 산업계로부터 그 품질을 인정받고 있다.

▲ 이유철 대표

‘CRA(Corrosion Resistant Alloy)’ 재료로 만들어진 파이프는 우수한 내구성과 내부식성, 물리적 특성으로 인해 수송용 파이프, 가스플랜트, 원자력발전, 해양구조물, 조선 등의 고압력·고부식 환경에서 널리 사용되어 왔다. 그러나 그동안 국내 기술력이 미흡한 탓에 전량 해외에 의존해야만 했으며, 독과점에 의한 높은 가격과 관리 및 피드백의 어려움을 감수해야만 했다.

그럼에도 불구하고 클래드코리아는 국내 기업 최초로 캐나다 선코 에너지(SUNCOR ENERGY)에 160억 규모의 해외 프로젝트 계약을 체결하여 불량률 0% 로 공급하는 등 세계 시장에서도 그 우수성을 인정받았다. 뿐만 아니라 삼성엔지니어링㈜-PT PETRONAS(말레이지아), 현대건설-ADMA(UAE) 등의 해외플랜트 건설 현장에도 제품을 공급하며 국내 기업의 글로벌 경쟁력 강화에도 일조했다는 평가를 받고 있다.

더 나아가 해외 수요기업들과의 직수출을 위해 쿠웨이트의 KOC, 인도네시아의 PT PERTAMINA 등 Oil & Gas 발주처 벤더 등록도 성공적으로 진행 중이며 PETROFAC(영국), Technicas Reunidas(스페인)과 같은 해외 EPC 입찰에도 꾸준히 참여하고 있다.

또한 하드페이싱과 오버레이 용접 분야에서 쌓아온 풍부한 경험과 특화된 기술력을 기반으로 국내 굴지의 기간 설비 분야에서 최상의 특수 용접 서비스를 제공하는 동시에 시공 방법, 특화된 용접 자동화 설비 시스템 운영 및 특수 테스트 대행 등의 기술 컨설팅을 제공하며, 고객사들과 긴밀한 파트너십을 유지하고 있다.

클래드코리아는 지난 2009년 지식경제부 선정 ‘부품·소재 전문기업’으로 지정됐으며, 2013년 기술혁신형 중소기업 및 경영혁신형 중소기업 선정, 2014년 벤처기업 인증, 2016년 포항시 유망중소기업인증, 고용노동부 청년친화강소기업 인증 등을 획득했다. 또한 2015년 경북테크노파크 에너지소재부품산업 기술기반 역량강화 지원사업 선정, 2016년 산업통상자원부 주관 경북지역주력육성산업 R&D 지원사업 선정, 포항시 단기기술 컨설팅 과제 지원사업 선정, 2017년 중소기업벤처부 주관 구매조건부 신제품개발사업 선정 등으로 기술력을 인정받고 있다.

▲ 클래드코리아 포항(주) 생산공장

국내 연구 전문기관과 제휴해 공동 R&D 사업도 추진하고 있다. 한국생산기술연구원(KITECH)의 파트너 기업으로 선정되며 공동 R&D 및 전문인력 활용 등 긴밀한 기술협력을 통해 국내뿐만 아니라 글로벌 시장에서 테크닉 리딩 기업으로 도약하고 있다. 클래드코리아는 직원들 개인의 전문역량을 강화하기 위해 일학습 병행제, 산업현장 교수 초빙 교육, 사업주 자체 훈련 등 체계적인 교육시스템으로 기술인력 양성에 박차를 가하고 있다. 2016년에는 인재육성형 중소기업으로 선정되기도 했다.

핵심 기술

클래드코리아는 스마트배관 자동화 샵 운영시스템(Smart Pipe Spool Shop:SPSS)을 개발해 주목받고 있다. 현재 국내 조선해양 플랜트건설 분야 업체를 대상으로 시스템 도입 및 스마트공장 신축을 진행하고 있다. 사우디아라비아, UAE 등 해외에서도 도입을 검토하고 있다.

스마트배관 생산자동화 시스템(Smart Pipe Spool System:SPSS), 스마트 철의장품 생산자동화 시스템(Smart Steel Out-fittings Automation System:SSAS), 스마트 블록물류 운영시스템(Smart Block Logistics System:SBLS)으로 구성되어 있다. 센서, IoT, 빅데이터, 클라우드, 디지털트윈 등 4차 산업혁명의 요소기술들을 모두 활용해 개발된다. 총 사업비 120억 규모로 진행되는 이 사업은 클래드코리아 원주(주)에서 60억 이상을 현금 투자한다. 해당기술을 실증하기 위한 SLAS 스마트실증훈련센터도 클래드코리아 포항(주) 경주공장에 건립해 4차 산업혁명을 주도하겠다는 계획이다.클래드코리아는 지난해 8월 산업통상자원부에서 실시하는 조선해양 산업핵심 기술개발사업에 주관기업으로 선정되었다. 이 기술은 ‘조선해양플랜트 건설부문 스마트 생산협업 시스템(Smart Logistics & Production Automation System:SLAS)’으로, 조선해양플랜트건설 부문 배관·철의장·블록의 스마트생산 제조혁신을 위해 필요한 기술이다.

엔지니어링 컨설팅 사업의 개요 및 기대 효과

클래드코리아가 생산기술연구원으로부터 로봇 엔지니어링 컨설팅을 받은 부분은 ‘엘보 파이프 내면 클래딩 용접 자동화 공정’이다. 한국로봇산업진흥원과 기계연구원이 공동 수행중인 로봇 자동화 분야의 용접 분야에서 대표 유망공정으로 선정되었다.

▲ 엘보 파이프의 클래딩 수동 용접 작업 현장. 엘보 파이프 내면 형상은 아래 그림과 같이 직선 파이프와는 달리 내/외경 차이로 클래딩 해야 하는 면적이 달라 용접 자동화가 어려워 전량 수작업 공정에 의존했다

엘보 파이프는 서로 다른 곡률이 존재하기 때문에 단순한 시스템으로는 용접 자동화가 어렵다. 이에 따라 현재 전량 수작업에 의존하여 생산하고 있다. 작업의 난이도가 다른 용접작업에 비해 매우 높아 용접 작업자의 숙련도와 작업 당일 컨디션에 따라 작업 품질의 편차가 크게 발생하는 문제가 있다. 현재 전체 생산 제품의 30~40%에 달하는 불량품이 발생하고 있는데 불량이 발생하면 폐기 또는 재활용하고 있다. 이 같은 이유 때문에 생산효율이 매우 낮아 로봇 자동화를 통한 생산 품질의 균일화가 시급한 실정이다.

▲ 엘보와 직선 파이프의 특징

이번 컨설팅은 엘보 파이프를 대상으로 로봇 자동화 시스템을 도입해 제품의 생산성 향상, 품질 확보 및 불량률 감소 효과를 얻기위해 추진됐다. 클래드코리아는 6축 다관절 로봇과 포지셔너를 개발해 자동화 시스템을 구성할 예정이다. 수동 용접에서 자동 용접으로 100% 전환해 150~250%의 생산성 향상 및 불량 요소 제거를 꾀한다는 계획이다. 불량 변수 제어로 불량률을 50% 이상 감소할 수 있을 것으로 기대하고 있다. 또한 노동자들의 근무환경 개선으로 흄, 분진 등에 노출되는 시간을 줄이고, 안전사고를 예방하겠다는 계획이다.

클래드코리아는 이번 컨설팅 결과에 따라 향후 한국로봇산업진흥원에서 시행하는 2019년 중소제조 로봇사업에 참여해 로봇 자동화 시스템을 도입한다는 계획이다.

이유철 대표는 “이번 컨설팅을 통해 그동안 숙원 과제였던 파이프 내면 클래딩 용접에 로봇 자동화에 대한 기대가 높아졌다”며 “올해 중소제조 로봇사업의 수행을 기대하고 있다”고 말했다. 또 “생산성 향상 및 불량률 감소 이외에 안전, 보건, 환경에 획기적인 전환점을 마련하고, 로봇 사용을 통한 용접 빅데이터 활용 가능으로 4차 산업혁명 시대에 적극 대비할수 있을 것으로 기대하고 있다”고 지적했다.