‘현대자동차그룹 글로벌 혁신센터(Hyundai Motor Group Innovation Center Singapore, 이하 HMGICS)’는 다양한 소프트웨어 기반의 기술을 유기적으로 연결한 제조 테스트베드다. 특히 HMGICS에서 연구 중인 다양한 과제 중 ‘로보틱스(Robotics)’는 스마트 팩토리의 대표적인 기술 중 하나다. 전통적인 컨베이어 벨트의 역할을 대신하고, 작업자와 협업을 통해 생산 효율을 높이기 때문이다. 이번 편에서는 고도화된 로보틱스 기술이 HMGICS에서 어떻게 활용되고 있는지 살펴본다.
오늘날 우리는 자동차 공장 뿐만 아니라 다양한 산업 현장에서 로봇을 쉽게 마주할 수 있다. 산업 전반에서 로봇이 꼭 필요한 존재로 자리매김했기 때문이다. 로봇은 사람이 작업하기에 위험한 일을 대신하고, 반복적으로 빠르게 움직여 생산 효율을 높인다.
하지만 지금보다 로봇의 업무 수행 능력을 고도화하고, 활용 범위를 넓히기 위해서는 많은 노력과 자원이 필요하다. 각 공정마다 조건에 적합한 로봇을 배치하고, 로봇의 움직임을 정확히 제어하는 프로그램을 설계해야 하기 때문이다. 따라서 이와 같은 환경을 구현하는 것은 결국 수준 높은 로보틱스 기술에 달려 있다.
현대차그룹 최초의 스마트 팩토리인 HMGICS에서는 로봇을 어떻게 활용하고 있을까? 실제 HMGICS의 생산 현장은 수 많은 로봇들이 바쁘게 움직이는 모습으로 가득하다. 무거운 차체를 싣고 생산 셀을 드나드는 로봇, 물류 창고에서 부품을 실어 나르는 로봇, 차량 부품을 집어 작업 부위에 정교하게 조립하는 로봇 등 다양한 형태의 로봇들이 일련의 공정 사이를 촘촘히 메우고 있다. 다양한 로봇들이 바쁘게 움직이는 HMGICS의 생산 현장은 마치 미래의 자동차 공장을 방불케 한다.
HMGICS의 생산 현장에서 가장 먼저 눈길을 끄는 로봇은 바로 AGV(Automated Guided Vehicle)다. AGV는 운전자 없이 자동으로 움직이는 산업용 로봇으로 HMGICS에서는 차체의 이송을 담당한다. 기존의 자동차 공장은 한 방향으로 움직이는 컨베이어 벨트 위에 차체가 놓여있고, 이 벨트를 따라 차량이 고정적으로 생산된다.
하지만 여러 차종을 동시에 생산 가능한 HMGICS에서는 셀마다 다른 공정이 독립적으로 이뤄진다. 따라서 시시각각으로 정해지는 작업 공정에 따라 차체가 셀로 이동해야 한다. AGV는 차체를 생산 셀에 빠르고 정확하게 이동시키는 역할을 한다. 기존 공장의 컨베이어 벨트 역할을 AGV가 대신하는 셈이다. 이처럼 AGV의 자유로운 기동성 덕분에 셀 생산 방식에서는 혼류 생산이 가능하다.
HMGICS의 생산 현장 바닥에는 QR 코드가 부착돼 있는데, AGV는 이 QR코드를 참고해 정해진 동선에 따라 목적지로 이동한다. 이동 중에 사람이나 장애물을 만나면 안전 센서가 이를 인식해 스스로 정차한다. 이들은 모바일 로봇 통합 관제 시스템을 통해 정교하게 제어된다.
AGV가 차체의 이송을 맡았다면, AMR(Autonomous Mobile Robot)은 차량 생산에 필요한 부품을 이송한다. AMR은 셀마다 필요한 부품을 유기적으로 이동시키는 등 셀 생산 공정을 촘촘하게 뒷받침하고 있다. AMR이 AGV와 구분되는 점은 로봇의 몸체에 라이다 센서가 부착돼 있다는 점이다. 즉, AMR은 주변 환경과 사물을 인식해 생산 현장을 자율 주행한다. 출발지와 목적지만 입력하면 스스로 최적의 경로를 생성하는 것이다. 만약 이동 중 작업자와 마주치거나 장애물을 발견한다면 별도 제어 없이도 대체 경로를 탐색한다.
모든 AMR은 로봇 통합 관제 시스템과 연동되기 때문에 AMR끼리 충돌하는 경우는 없다. 이들은 충돌을 피하기 위해 경로를 자동적으로 탐색하고 변경한다. 흡사 수많은 차량이 오가는 교차로에서 교통 신호에 의해 순서대로 주행하는 차량의 모습과도 같다. AMR의 영리한 주행 덕분에 작업자는 생산 공정에서 보다 창의적인 업무에 집중할 수 있다.
현대차그룹은 생산 현장에 셀 생산 방식을 적용하기 위해 컨베이어 벨트를 대신할 다수의 로봇을 적용했다. 이들은 자동화된 공정을 구현하는 데 도움이 되고, 보다 정교하고 효율적인 공정을 완성한다. 대표적으로 자동 셀에서는 무거운 루프나 도어 등의 부품을 들어 올리고 차량에 정확하게 조립하는 생산 로봇이 있다. 이 로봇은 다차종 생산 체제에서 서로 다른 형태의 부품도 문제없이 장착할 수 있다. 또한 차량의 휠 얼라인먼트나 헤드램프 조사각을 자동으로 조정하고 차량의 조립 품질을 검사하는 협동 로봇도 주목할 만하다. 이 로봇은 다양한 차종에 맞춰 작업자의 육안보다 더욱 정확하게 검사해 차량의 품질과 완성도를 높인다.
HMGICS의 대표적인 로봇을 소개할 때에는 품질 검사 로봇인 ‘AI 키퍼(AI Keeper)’의 활약도 빼놓을 수 없다. HMGICS에서는 보스턴 다이내믹스의 4족 보행 로봇인 스팟(SPOT)을 활용해 조립 품질을 검사한다. 작업자와 AI 키퍼는 마치 수 년간 호흡을 맞춰온 작업 파트너처럼 협동한다. 작업자가 차량에 다양한 부품을 조립하고 나면 AI 키퍼가 차량에 다가가 조립 부위를 촬영하고, 이를 비전 AI로 분석해 조립이 잘 되었는지 확인하는 식이다. 컨베이어 생산 시스템 기준으로 다양한 작업 공정을 하나의 셀에 모아 놓은 만큼, 작업자는 복잡한 공정에 집중하고 이를 AI 키퍼가 보완한다. 특히 어둡고 복잡한 차체 내부를 조립할 때 AI 키퍼는 인간이 미처 볼 수 없는 오류까지 잡아낸다.
AI 키퍼가 다른 로봇과 가장 차별화된 점은 바로 기동성과 정교함이다. 4개의 다리로 움직이는 AI 키퍼는 협동 로봇으로도 불리는데, 작업자와 같은 공간에서 이동하고 차량에 접근하기에 가장 적합하다. 뿐만 아니라 AI 키퍼의 목에 달린 카메라는 유연하게 움직여 차량의 내부도 손쉽게 촬영할 수 있다.
마지막으로 소개할 로봇은 HMGICS 생산 라인의 다양한 설비를 점검하는 보전 로봇이다. 현대차그룹의 PnD(Plug and Drive) 모듈을 활용한 보전 로봇은 3층의 생산 라인을 자유롭게 돌아다니며 64개 시설을 점검하는 감독관 역할을 한다. 보전 로봇은 2개의 라이다 센서와 4개의 카메라를 통해 자율주행이 가능하고, 정해진 시간에 알아서 공간을 이동한다. 그리고 몸체에 부착된 3개의 카메라로 꼼꼼하게 생산 라인의 상황을 점검한다.
가령 설비 이상으로 빨간 램프가 점등돼 있거나, 게이지 바늘이 정상 범위를 벗어난 경우 보전 로봇이 이를 인식해 설비 관리자에게 이상 상황을 알린다. 아울러 바닥에 떨어진 볼트와 너트와 같은 고체 부품이나 오염물 등도 인식하고 보고해, 작업자들이 안전한 환경에서 작업할 수 있는 생산 현장을 조성한다.
현대차그룹은 다양한 모빌리티를 생산하는 데 필요한 로보틱스 기술을 끊임없이 고도화하고 있다. 특히 로봇과 작업자, 그리고 로봇과 로봇이 연계되는 작업을 원활히 수행할 수 있도록 정교하게 움직이는 로봇 개발에 초점을 맞추고 있다. 대표적으로 비전 측정 기능은 현대차그룹의 차별화된 로봇 기술 중 하나다. 물류 로봇이 이송한 부품을 정확한 지점에 내려놓는 작업, 그리고 생산 로봇이 이송된 부품을 정확히 집는 과정에 모두 비전 측정 기능이 활용된다.
또한 HMGICS에서는 사람과 로봇이 이상적인 비율로 구성되어 있다. 사람이 잘할 수 있는 작업과 로봇이 능률적으로 작업할 수 있는 공정에 각각 작업자와 로봇을 배치하고 있는 것이다. 이를 통해 사람과 로봇은 각각의 강점을 발휘하며 공정의 효율과 품질을 극대화한다. 이처럼 HMGICS는 사람과 로봇의 협동에서 비롯되는 시너지 효과에 집중하고 있다. 이와 같이 지속 연구하고 개발한 로보틱스 기술은 향후 글로벌 생산 기지로 확대 적용될 계획이다.
지금까지 5편의 시리즈를 통해 HMGICS에 적용된 셀 생산 방식, 디지털 트윈, AI, 데이터, 로보틱스 기술에 대해 자세히 살펴봤다. 현대차그룹은 이와 같은 혁신 기술을 바탕으로 ‘인류의 삶을 편안하게 한다’는 비전을 향해 끊임없이 나아갈 예정이다. 우리가 상상하는 다양한 스마트 모빌리티, 나아가 스마트 시티에서 누릴 수 있는 편리하고 윤택한 이동 경험이 하루 빨리 현실이 되길 기대해 본다.
HMGICS 혁신 기술 시리즈 모아보기
HMG 저널 운영팀
group@hyundai.comHMG 저널에서 제공되는 정보는 크리에이티브 커먼즈(CCL) 2.0 정책에 따라 콘텐츠의 복제와 배포, 전송, 전시 및 공연 등에 활용할 수 있으며, 저작권에 의해 보호됩니다. 단, 정보 사용자는 HMG 저널에서 제공하는 정보를 개인 목적으로만 사용할 수 있습니다.
HMG 운영정책 알아보기