‘산업지식IN’은 급변하는 산업 현장의 실무자들이 겪는 실제적인 질문에 최고 전문가들이 직접 심층적인 답변을 제공하는 특별 기획 콘텐츠입니다. 각 주제별로 진행된 온라인 세미나(웨비나) 현장에서 발표자와 참관객이 실시간으로 주고받은 핵심 질의응답을 엄선해 독자들에게 전달합니다. 이는 독자들이 당면한 문제에 대한 깊이 있는 통찰을 얻고, 실질적인 해결 방안을 모색하는 데 큰 도움이 될 것입니다. 이 콘텐츠는 복잡한 이론보다 실제 사례와 구체적인 해법을 제시해, 제조 현장의 디지털 전환(DX)과 혁신을 위한 로드맵 구축을 지원합니다.
제조 산업의 정밀도 요구 수준이 한층 높아지고 있습니다. 고부가가치 제품의 비중이 커지고 글로벌 OEM의 품질 기준도 강화되면서 기존의 표본검사나 수작업 중심 검사 체계로는 대응이 어려운 시점에 이르렀습니다. 특히 자동차, 항공, 중공업 분야에서는 복잡한 곡면, 다양한 재질, 빠른 생산 속도에 맞춰 인라인 품질 관리의 자동화와 지능화가 핵심 과제로 부상하고 있습니다.
이를 해결하기 위한 대안으로 3차원 측정 기술과 AI 기반 검사 시스템이 주목받고 있습니다. 머신비전 기술에 정밀도를 더한 3D 스캐너는 비접촉 방식으로 데이터를 실시간 수집하고 AI 알고리즘은 이를 분석해 결함을 자동으로 판단합니다. 반복성과 신뢰도를 확보하는 동시에 작업자 의존도를 줄일 수 있어 스마트팩토리 고도화에 있어 필수적인 기술로 떠오르고 있습니다.
이러한 흐름을 짚기 위해 열린 ‘차체 스폿 용접 첨단 기술과 3D In-line 검사 솔루션: 접합 품질 관리의 새로운 기준’ 웨비나에서는 박영도 동의대학교 신소재공학과 교수, 김건아 크레아폼 아미텍코리아 지사장이 발표자로 참여해 인사이트를 나눴습니다. 해당 웨비나는 산업 현장의 현실적인 요구를 기반으로 기술 적용 사례와 구현 방안을 공유하며 3차원 스캐닝 기술이 실제 제조 혁신에 어떤 변화를 일으키고 있는지를 다각도로 조망했습니다.
Q & A
Q1. 3D 인라인 품질검사 기술은 어떤 방향으로 발전하고 있으며 기존 방식 대비 어떤 효과를 기대할 수 있나요?
A1. 3D 인라인 품질검사는 기존 수작업 및 CMM(좌표측정기) 기반의 검사 방식보다 빠르고 일관된 검사 결과를 제공하면서, 점차 제조 현장 전반으로 확산되고 있습니다. 크레아폼 스캐너는 인라인 자동화 환경에서 최대 78μm의 정확도와 200mm/s의 로봇 속도를 지원해 검사 속도와 정밀도 모두 확보할 수 있습니다. 복수의 스캐닝 장치를 병렬로 운용하면 전체 측정 시간을 약 30% 줄일 수 있으며 비접촉 방식이기 때문에 제품의 마모 없이 반복 검사가 가능합니다. 기존 2D 방식에 비해 정밀 형상 비교와 자동화된 NG 판정이 가능하다는 점에서 확실한 차별점을 갖습니다.
Q2. AI와의 연계를 통해 3D 스캐너의 검사 정확도나 품질 판단이 고도화되는 방식은 어떤 것이 있나요?
A2. AI는 스캐너 내부의 이미지 프로세싱 알고리즘에 탑재되어 있으며 표면 데이터 정밀도 향상에 실질적 기여를 하고 있습니다. 예를 들어, 자동 셔터 조정 모드로 반사도나 조명 변화에 대응하고 스캔된 데이터에서 이상값을 학습하는 방식으로 결함 인식 정확도를 개선하고 있습니다. 또한 테스원 솔루션은 특정 형상이나 재질에 대한 표본 데이터를 학습해 용접부의 결함 자동 분류 및 임계값 초과 시 불량 판정이 가능하도록 되어 있습니다.
Q3. 다양한 소재·형상에 대해 안정적인 검사 성능을 유지하기 위한 기술적 보완은 어떻게 이루어지고 있나요?
A3. 크레아폼 스캐너는 자동 포커싱 기능과 셔터 보정 기능을 내장해 다양한 금속 재질, 반사도, 곡률 등 복잡한 형상에도 안정적으로 대응합니다. 스캐너는 표면 normal 방향에서 ±30도까지 인식할 수 있으며 이 범위를 초과하면 데이터 신뢰도 저하를 방지하기 위해 자동 필터링됩니다. 온도 변화나 장비 노후화에 대응하기 위해 1~2개월 주기의 기준 아티펙트 검정 및 공장 검교정을 권장하고 있으며 환경 보상 기능을 통해 실시간으로 오차를 보정할 수 있습니다.
Q4. 3D 스캐너 기반 품질검사 솔루션은 자동차 산업 외에 어떤 분야에서 활용되고 있나요?
A4. 자동차 산업 외에도 항공우주, 중공업, 파이프라인, 금형, 외관검사 등 정밀한 외형 품질 검사가 필요한 모든 산업군에서 활용 중입니다. 특히 Oil & Gas 분야에서는 비파괴 검사 방식으로 3D 스캐너가 널리 사용되고 있으며, 디지털 트윈 기반의 금형 정합 분석 등에도 도입 사례가 늘고 있습니다. 금속 외 다양한 재질의 부품도 자동 셔터 조정 기능 등을 통해 안정적으로 스캔할 수 있으며 우편·물류 등의 분류에는 2D 비전과 소터가 더 적합하다는 판단도 병행 제시되었습니다.
Q5. 3D 스캐너 기반 인라인 검사 도입 시 기업이 고려해야 할 핵심 요소는 무엇인가요?
A5. 스캐너 도입 시 제품 형상, 측정 목표치, 공정 위치의 일관성, 스캔 범위, 진동 및 조도 환경 등을 종합적으로 고려해야 합니다. 특히 반복 정밀도를 요하는 공정에서는 레이저 반사 조건과 포인트 해상도가 매우 중요하며 비정형 또는 복잡한 형상의 경우 타겟 기반 기준 좌표 설정이 핵심입니다. 도입 전에는 스캐너로 해결 가능한 공차 범위인지, CMM이 필요한 수준인지를 먼저 구분하고 스캔 대상물의 형상 정보, 공정 조건 공유 후 레이아웃 설계가 선행되어야 합니다.
Q6. 3D 인라인 품질검사 시스템의 도입 ROI는 어떻게 분석되며, 비용 대비 이점은 무엇인가요?
A6. ROI는 기업의 환경, 도입 범위, 기존 품질관리 방식에 따라 다르게 산정됩니다. 크레아폼은 이를 위해 전용 ROI 계산기를 개발 중이며 홈페이지를 통해 직접 활용할 수 있도록 합니다. 기본적으로는 CMM 대비 검사 시간 단축, 작업자 수 감소, 측정 정밀도 향상 등을 고려해 비용 효과성을 분석합니다.
Q7. 복수의 3D 스캐닝 장치를 병렬로 사용할 경우 데이터 통합은 어떻게 이루어지며, 오류는 어떻게 방지하나요?
A7. 다수의 스캐너 또는 로봇 셀을 동시에 사용할 경우 가장 큰 과제는 기준 좌표의 일관성 확보입니다. 이를 해결하기 위해 좌표 측정 카메라 시스템(C-Track)을 활용해 기준점을 공유하고, 스캐닝 결과를 통합 관리할 수 있도록 설계됩니다. 각 스캐너 간의 동기화 오류 방지를 위한 공간 좌표 기반 경로 설정과 자동 캘리브레이션도 병행됩니다.
Q8. 스팟 용접 부위 검사에서 스캐너가 탐지할 수 있는 주요 결함 유형과 해결 방안은 무엇인가요?
A8. 스팟 용접 시 가장 흔한 결함은 용접 위치 이탈, 깊이 부족, 표면 압흔 이상이며 3D 스캐너는 도면 대비 실제 표면을 비교해 임계값 설정을 통해 NG 판정을 수행합니다. 결함의 정량 데이터화(스팟 밀림 거리 등)가 가능하여 품질기준에 따라 자동 분석되고 결과는 클라우드 또는 서버에 저장되어 사후 검수도 가능합니다.
Q9. 스캐너와 로봇의 동기화 방식과 다기능 로봇 셀 도입 시 효율 유지 방법은 무엇인가요?
A9. 로봇 공정 중 툴 교체나 위치 이동은 툴 체인저 최적화와 반복 위치 정확도 유지가 핵심입니다. VXscan-R 시스템은 경로 설정 시 장애물 회피, 작업 간 전환 시간 최소화, 진동 보정 등을 고려하며 티칭 과정은 자동화되어 있어 설정 시간을 줄일 수 있습니다. 스캐너는 타겟 기준으로 데이터를 수집하므로 제품의 위치 재현성도 높아집니다.
Q10. 품질 검사 자동화 도입 시 작업자 교육 및 도입까지 소요되는 시간과 비용은 어느 정도인가요?
A10. 장비 교육 2일, 소프트웨어 교육 3일 등 기본적으로 5일간의 교육 기간이 필요하며 2주 이상 활용하여 현장 적응 기간을 확보하는 것이 권장됩니다. 도입 기간은 산업군, 공정 조건, 시운전 범위에 따라 다르지만 일반적으로 3개월 이상의 준비 및 시뮬레이션 기간이 필요하며 레이아웃 및 라인 적용에 따라 유동적입니다.
이번 웨비나에서는 기업의 혁신을 위한 다양한 질문과 고민들에 대한 생생한 질의응답이 오갔는데요. 아직 해소되지 않은 궁금증이나, 더 깊이 논의하고 싶은 부분이 있다면, 주저하지 말고 하단 댓글창에 질문을 남기기 바랍니다. 해당 분야 전문가가 직접 나서서, 질문에 대해 자세하고 명쾌한 답변을 제공합니다. 또한 이번 웨비나에서 다뤄진 발표 자료를 받고 싶다면, 댓글창에 메일 주소를 남겨주세요.
헬로티 구서경 기자 |
