[첨단 헬로티]

* 본 콘텐츠는 10월 10일 ‘2019 로보월드’ 전시회의 부대행사로 열린 ‘2019 국제로봇컨퍼런스에서 한화정밀기계 라종성 로봇사업부장이 발표한 내용을 정리한 것이다.

한국 제조산업은 90년대 자동화 바람이 불기 시작했다. 당시 자동화는 무인화 개념이었다. 대다수 기업들은 소품종 대량생산 방식의 제조라인을 구축하고 있었고 제품은 공급자 중심이었다.

소비자들은 공급자(제조기업)가 만들어놓은 제품을 선택해 사용하는 형태였다. 때문에 단순 반복 작업을 어떻게 더 효율화 시킬 것인가에 대한 고민이 자동화 시스템을 개선하는 핵심이었다.

하지만 최근에는 제품의 변화에 따라 제조의 패러다임이 바뀌었다. 이제는 소비자 중심의 제조업이다. 품종은 다양해졌으며, 설령 같은 제품이라 해도 여러 옵션이 있기 때문에 기존 자동화 시스템은 효율성이 떨어질 수밖에 없다.

결국 제조 현장에서 유연성을 가지고 시장의 요구, 고객의 요구에 대응할 수 있어야 현재의 제조 환경에 적응할 수 있다. 앞으로도 이러한 흐름은 계속될 것이다.

이 시기와 협동로봇의 등장은 시기가 적절했다. 협동로봇은 기존 자동화 시스템보다 속도 측면에서는 약하지만 현재 제조 환경이 요구하는 부분을 충분히 수용할 수 있다.

▲한화정밀기계 라종성 로봇사업부장(상무)

왜 협동로봇을 사용하는가?

▪ 협동로봇은 사용이 쉽다. 기존 산업용 로봇은 전문가들이 있어야 했다. 전문가들이 사용법을 가르치고 프로그램도 운영해야 했다. 운영도 어렵지만 유지보수도 어려웠다. 반면 협동로봇은 크게 전문성이 필요 없다. 구조적으로 단순하기 때문에 운영 프로그램도 쉽게 구성돼 있다.

디스플레이에서 여러 가지 구동 아이콘을 간단히 배열하면 원하는 공정을 만들 수 있다. 뿐만 아니라 직접 로봇을 움직여 원하는 모션을 만들 수 있는 이른바 다이렉트 티칭이 가능하다. 협동로봇은 운영은 4시간 정도만 교육 받아도 가능하며, 2일 정도 교육 받으면 유지관리까지 할 수 있다.

▪ 기계와 사람을 분리시키지 않고 융통성 있게 솔루션을 구현할 수 있다. 로봇과 사람의 몫을 각각 설정해 같이 일할 수 있는 공정을 만들 수 있다.

▪ 공간의 제약을 크게 받지 않으며 사람과 함께 작업하기 때문에 안전하다. 물론 아직 안전 부분에 대해서는 논의가 계속 되고는 있지만, 협동로봇은 기본적으로 센서를 통한 안전관리가 되고 있으며, 굳이 센서가 없어도 사람을 보호할 수 있는 기능을 가지고 있다.

▲한화정밀기계의 협동로봇 시리즈

한화정밀기계 로보틱스의 차별점은?

한화정밀기계의 로보틱스는 기존 환화가 보유하고 있는 모션에 대한 기술을 고스란히 가져가고 있다. 모션 기술은 고속과 저속 구동에 있어 우수한 성능을 발휘한다. 이는 SMT 장비, 반도체 장비 제작을 통해 쌓은 기술이다.

또 소프트웨어 역량이 높다. 한화정밀기계는 사용자가 쉽게 사용할 수 있는 UX(User Experience)를 가지고 있다. 이와 같이 기존 모션컨트롤 기술, 운영 소프트웨어, 인공지능 기술, 모빌리티 기술을 보유하고 있었기 때문에 협동로봇 사업을 시작했던 것이다.

협동로봇 적용 사례

▪ 공작기계 공정 – 머신탠딩 제품의 경우 기존에는 정해진 시간에 문 열고, 가공물 넣고 빼고, 문 닫고 스위치 누르는 과정을 기존에는 사람이 했다. 정해진 시간에 정확한 작업을 하기 위해 HCR-12를 적용했다. 공간 제약이 적기 때문에 더 효율적이다. 최근에는 로봇 암 자체를 공작기계 안에 넣는 프로젝트를 진행하고 있다.

▪ 전자부품의 배열 공정 - 기존 대량 생산 방식에서는 사전에 프로그래밍 해놓은 값에 맞춰 부품을 배열했다. 부품을 담고 있는 트레이나 위치 등이 딱 맞춰져 있기 때문이 반복적으로 동일한 작업을 할 수 있었다. 하지만 다품종 소량 생산에서는 일일이 사전 설정을 할 수 없는 경우가 많다. 이 경우 협동로봇과 머신비전, AI 기술을 융합시킬 수 있다. 협동로봇은 머신비전을 통해 부품 위치를 파악하고 부품을 집는 최적의 거리와 방향을 강화학습하여 스스로 작업을 할 수 있게 된다.

▪ 용접 환경 - 최근에는 용접에 대한 니즈가 많다. 협동로봇 기업들, 관련 업체들은 용접에 협동로봇이 적용되는 사례를 보여주고 있다. 아직 본격 상용화 단계라고는 볼 수 없지만 용접 기술 인력이 줄고 있는 현재 한국 용접 환경에는 반드시 필요한 요소라고 볼 수 있다.

협동로봇과 머신비전, AI 기술이 접목되면 용접 기술자의 경험치를 로봇에 학습시켜 로봇이 용접물에 대해 판단하고 작업을 하는 솔루션이 가능하다.

▲협동로봇과 공작기계 시스템을 결합시킨 작업 모델

협동로봇이 앞으로 풀어야 할 과제

협동로봇은 머신탠딩, 포장, 배열, 적재, 조립, 픽앤플레이스, 검사 등 다양한 작업에 사용되고 있다. 하지만 지금까지는 로봇암을 비교적 단순하게 이용하는 작업이 거의 전부였다. 하지만 다양한 기술들과 접목하면 기존 산업로봇에서 할 수 없었던 분야까지 폭넓게 활용될 수 있다.

최근 협동로봇에 머신비전, 그리퍼, 모빌리티 등을 융합해 한층 진화된 솔루션이 각광받고 있는 것도 이 때문이다. 사람처럼 머신비전은 눈, 그리퍼는 손, 모빌리티는 다리, 인공지능은 뇌 역할을 하게 되는 것이다.

물론 풀어야 할 과제도 있다. 특히 다리 역할을 하는 모빌리티 부분이다. 협동로봇의 모빌리티는 물류에서 적용되고 있는 AGV(자동이송차량, Automated Guided Vehicle)다. 협동로봇의 작업은 정밀도가 매우 중요하다.

하지만 AGV의 위치정밀도는 세밀한 작업을 하는 수준까지는 안 된다. AGV 자체적으로도 정밀도가 향상되어야 하지만 근본적으로는 협동로봇이 이를 해결해줘야 한다고 본다.

또 AGV를 활용하려면 로봇과는 전혀 관련 없는 운영 시스템의 경험치를 가지고 있어야 한다. 현장 내 많은 AGV가 돌아다니는데 이를 모니터링 하고 효율적으로 컨트롤 할 수 있어야 하기 때문이다.

▲협동로봇과 AGV가 결합된 모습

한화정밀기계는 그동안 로봇암에 집중을 많이 했다. 더 견고하고 좋게 만들기 위해 노력했다. 협동로봇 기업들도 크게 다르지 않다. 어떤 기업의 경우 로봇의 6개 관절 모두에 토크센서를 적용해서 정밀도를 높이고 있다.

반면 저희는 토크센서를 아직 적용하지 않고 있다. 6개 관절에 토크센서가 들어가면 성능은 더 좋아지지만 ROI 측면에서 아직은 시기상조가 아닌가 생각한다.

한화정밀기계는 로봇암을 작업 공정에 솔루션을 적용하는 데 있어 하나의 수단, 즉 로봇암을 시스템 베이스로 삼고 소비자에게 그 이상이 솔루션을 제공하고자 한다.

마지막으로 협동로봇에 대한 오해를 좀 해소시켜보려고 한다. 처음 협동로봇이 나왔을 때 많은 관심을 받았지만 그 관심만큼 사용률이 나오지는 않고 있다. 이유는 협동로봇에 대한 두려움이 아직 존재하는 것 같다. 기존 산업로봇처럼 전문가를 둘 필요도 없고, 앞서 언급했듯 4시간 정도만 교육 받으면 사용할 수 있다. 또 장소의 제약도 낮으며, 공정 변화에 따른 이동성도 좋기 때문에 큰 부담이 없다.

서비스를 제공하는 업계 측면에서도 정말 사용자가 필요로 하거나 지금보다 더 나은 결과물을 제공할 수 있는 혁신적인 솔루션을 구축해야 한다고 본다. 다시 말하면, 여러 기술들이 융복합 된 후의 협동로봇 솔루션이 사용자들에게 답을 줄 수 있을 것이다.