2021.02.25 현대위아
현대위아의 멘토링으로 공모전에서 최우수상 받은 비결
현대위아의 멘토링으로 제12회 대학(원)생 공작기계 공모전에서 최우수상을 받은 학생들이 어떤 아이디어를 선보였는지 알아봤습니다.
한국공작기계산업 협회에서는 매년 공작기계산업을 이끌어갈 인재 양성을 위해 대학생과 대학원생을 대상으로 창의 아이디어 공모전을 개최하고 있습니다. 이 공모전은 공작기계 전문가의 멘토링으로 학생의 아이디어를 확장하고, 공학 역량을 키우는 것에 그 취지를 두고 있는데요. 작년에 개최된 공모전에서 현대위아의 멘토링을 받은 경일대학교 기계자동차학부생 4명이 ‘인공지능형 쿨링 모듈 개발’을 주제로 최우수상을 받았습니다. 이 기술은 어떤 기술이고, 공작기계산업에 어떤 변화를 가져올까요? 멘토로 활동했던 현대위아의 장진석 책임연구원과 경일대학교 ‘열받지 마! 나의 사랑 공작기계’팀에게 기술에 대한 궁금증을 물어봤습니다.
공작기계 열(熱)변형 제어의 궁금증에서 출발
경일대학교 기계자동차학부생으로 구성된 ‘열받지 마, 나의 사랑 공작기계’팀은 고정밀 공작기계를 연구하는 이광일 교수의 수업을 듣고, 제조업과 공작기계에 관심을 갖게 되었다고 합니다. 공작기계는 기계 부품을 제작하기 위한 모든 기계를 말하는데요. 공작물의 가공 오차 중 상당 부분은 열변형에 의해 발생합니다. 열 변형을 줄이면 완성도 높은 제품을 생산할 수 있는 셈이죠. 가공 중 공작기계의 열 발생은 불가피하지만 고온부의 온도를 빨리 낮추면 열변형을 줄일 수 있는데요. 이번 공모전에서 경일대학교 학생들은 공작기계의 열변형 제어를 빠르게 할 수 있는 방법에 주목했습니다.
“가공 중 발생하는 공작기계의 열변형은 가공 부위 마찰열에 의해서 발생하는 줄 알았는데, 고속 가공으로 인해 발생하는 고온의 칩에 의해서도 열변형이 일어난다고 하더라고요. 고온 칩 누적에 의한 열변형을 억제할 수 있는 기술을 개발해보고 싶었어요. 그래서 공작기계에 관심 있는 학생들과 팀을 만들었고, 이광일 교수님께 지도 요청을 드렸습니다. 교수님께서 흔쾌히 승낙하셨고, 현대위아에서 근무하고 계신 장진석 책임연구원님을 멘토로 연결해 주셨습니다.”
대학(원)생 창의 아이디어 공모전은 1회의 멘토기업 방문, 3회의 멘토-멘티 회의가 필수였는데요. 경일대학교 학생들은 방역수칙을 철저하게 준수하면서 현대위아의 생산 현장을 방문하고, 장진석 책임연구원의 멘토링으로 아이디어를 발전시키며 과제를 수행했습니다.
열원을 인식해 기계 고온부의 온도를 떨어뜨리는 ‘인공지능 쿨링 모듈’
현대위아 장진석 책임연구원의 멘토링으로 완성된 경일대학교 학생들의 ‘인공지능 쿨링 모듈’은 어떤 기술일까요? 경일대학교 유재욱 학생에게 해당 기술에 대한 설명을 들었습니다.
“저희가 개발한 ‘인공지능 쿨링 모듈’은 스스로 열원을 인식해 실시간으로 열원에 절삭유(절삭부를 냉각시키고 윤활하게 해서 공구의 수명을 늘리고, 다듬어진 곳을 깨끗이 하기 위해 사용하는 윤활유)를 직접 분사합니다. 공작기계 내 고온부의 온도를 낮춰 가공품의 정도 향상을 기대할 수 있죠. ‘인공지능 쿨링 모듈’은 센서부, 구동부, 제어부, 기구부로 구성됩니다. 열화상 카메라로 고온을 측정하고, 절삭유의 방향제어를 위해 모터를 사용합니다. 고온부의 온도 감소를 위해 소형 컴퓨터인 라즈베리파이로 절삭유의 방향을 제어합니다. 기어를 포함한 기구부는 3D 프린팅으로 제작했습니다.”
장진석 책임연구원은 ‘인공지능 쿨링 모듈’이 상용화되면 공작기계 활용에 어떻게 활용되는지 설명했습니다. “고온의 칩으로 발생되는 열변형을 제어하기 때문에 최종 가공품의 품질을 향상시킬 수 있습니다. 또, 기존의 절삭유 분사 장치는 분사 범위 밖의 누적된 칩 제거가 어려워 작업자가 일일이 손으로 제거해야 했는데 ‘인공지능 쿨링 모듈’이 상용화되면 이러한 문제가 해결됩니다. 제품 불량률을 줄이고, 공작기계 운용 시 유지 비용을 절감할 수 있습니다. 크기가 작고, 탈부착이 가능해 절삭유를 사용하는 대부분의 공작기계에 사용할 수 있어 적용 범위도 넓고요. 고속 가공으로 인해 고온의 칩이 발생하는 공작기계와 열변형에 민감한 고정밀 가공을 하는 공작기계에 사용하면 더 유용할 것입니다.”
현대위아의 공작기계를 보면서 아이디어 개발
공작기계는 실생활에서 접하기 쉽지 않죠. ‘인공지능 쿨링 모듈’의 부착 위치와 분사 방식을 고민하는 학생들을 위해 장진석 책임연구원은 현대위아의 다양한 공작기계를 보여줬습니다. 경일대학교 학생들은 과제 수행 기간 동안 3번의 현대위아 현장 방문을 진행했습니다. 공작기계가 전시된 테크센터와 조립 현장, 자동차 부품 가공 라인 투어를 통해 현장의 목소리를 듣고, 공작기계에 대한 이해도를 높였습니다. 장진석 책임연구원은 멘토링 과정 중에 학생들이 현장 방문을 통해 깨달은 것을 적용한 시제품을 가져왔을 때가 가장 기억에 남았다고 합니다.
“3차 회의 때 학생들이 ‘인공지능 쿨링 모듈’의 실물을 가져왔습니다. 학생들이 직접 설계하고 3D 프린터로 제작한 시제품을 보니 그 노력이 느껴져서 뿌듯하더라고요. 아마 경일대학교 팀이 좋은 평가를 받을 수 있었던 이유는 공작기계 분야에서 자동화가 많이 적용되지 않은 절삭유 분사 장치에서 자동화를 구현했다는 점이 아니었을까요? 열화상 카메라를 통한 온도 제어와 소형 PC를 사용해 제품을 제어할 수 있다는 점도 현재의 산업 트렌드인 ‘스마트 팩토리’와 연관 있는 것 같고요. 완성도 높은 결과를 낸 학생들에게 박수를 보내고 싶습니다.”
‘인공지능 쿨링 모듈’은 열심히 개발 중
‘인공지능 쿨링 모듈’은 공모전이 끝난 후에도 계속해서 개발 중입니다. 공모전에 참가한 경일대학교 학생들은 ‘능동 제어가 적용된 공작기계용 쿨링 모듈’ 특허도 출원했습니다. 해당 모듈을 실제 공작기계에 적용하기 위해 학생들과 장진석 책임연구원은 현재까지도 소통을 이어가고 있습니다. 장진석 책임연구원은 학생들에게 용기 있게 내디딘 첫 발자국이 있었으니 다음 발자국이 기대된다며 응원의 한 마디를 남겼습니다.
“어떤 제품이든지 아이디어로 시작해서 제품으로 나오기까지는 개발자들의 노력을 많이 필요로 합니다. 제가 만나본 경일대학교 탐원들은 짧은 시간에도 아이디어를 구체화하고 실물까지 제작했었는데요. 이 열정과 성실함에 이광일 교수님의 지도가 함께한다면 빠른 시일 내에 제품을 만나볼 수 있을 것 같습니다.”
공작기계 업계는 모빌리티 시장의 친환경차 시장 확대로 인해 업계의 변화를 맞이하고 있습니다. 고생산성, 고내구화 공작기계를 개발하고, 생산력 확대를 위해 자동화/무인화 옵션도 확대하려는 움직임을 보이고 있는데요. 현대위아와 미래 공학도들의 협업으로 탄생한 ‘인공지능 쿨링 모듈’도 최근 공작기계 트렌드에 맞는 아이디어인 셈이죠. 해당 제품은 앞으로 스마트 팩토리 분야에서 활발하게 쓰일 전망입니다. 앞으로도 현대위아는 4차 산업혁명 흐름에 맞춰 공작기계 장비만 판매하는 것을 넘어 스마트 팩토리/의료/우주/항공 분야 장비 개발 확대를 시도할 예정인데요. 현대자동차그룹의 신사업 모델인 도심 항공/로보틱스 사업에도 보탬이 될 수 있겠죠. 현대위아의 강하고 스마트한 공작기계는 세상을 어떻게 변화시킬까요? 그 모습을 기대해 주세요.