모빌리티 제조를 보여주는 그래픽 현대위아의 모빌리티 제조 토털 솔루션

2024.05.30 현대위아 분량5분

현대위아의 모빌리티 제조 토털 솔루션

미래의 자동차 생산 방식은 어떻게 변할까? 현대위아의 모빌리티 제조 토털 솔루션을 소개한다.

생산제조기술 전시회의 현대 위아 부스

지난 4월, 현대위아는 ‘생산제조기술 전시회(SIMTOS 2024)’에 참가해 전기차 제조에 특화한 ‘모빌리티 제조 토털 솔루션’을 공개했다. 이는 자율주행 물류로봇(AMR, Autonomous Mobile Robot)과 협동로봇, 공작기계가 어우러져 사람의 개입 없이 전기차 부품을 만드는 솔루션이다. 

현대위아는 해당 전시회에서 모빌리티 제조 토털 솔루션을 이용해 재료 이송에서부터 부품 완성까지 제조 전반의 과정을 시연하기도 했다. 자율주행 물류로봇이 재료를 옮기면, 협동로봇이 이를 공작기계에 넣고, 작업이 끝나면 다시 실어 나른다. 사람이 개입할 필요가 없어진 것이다. 현대위아가 구축한 이와 같은 시스템은 모빌리티 생산 방식에 많은 변화를 가져올 것으로 기대되고 있다. 

미래의 자동차 생산 방식은?

현대위아의 모빌리티 제조 토털 솔루션을 이용하면 기계, 로봇, 지능형 관제 시스템을 통해 작업자 없이도 부품 이송부터 최종 완성까지 모두 자동으로 이뤄지는 제조 공정을 구축할 수 있다. 이러한 모빌리티 제조 토털 솔루션은 컨베이어 등을 활용한 기존의 대량생산 방식과 달리, 다품종 소량생산 방식을 구현하기에 용이하다. 이는 고객의 다양한 요구에 맞춰 만들어야 하는 PBV 등 다양한 모습으로 구현되는 모빌리티 시대에 유리한 부분이다. 

현대위아의 모빌리티 제조 솔루션을 표현한 인포그래픽

셀 방식의 제조 솔루션은 하나의 셀에서 다양한 공정처리가 가능한 것이 특징이다

잘 알려져 있다시피 컨베이어 생산 방식은 하나의 제품을 다량으로 제조하는 데 특화되어 있다. 즉, 다른 제품을 제작하기 위해서는 생산 라인의 전반적인 교체 작업이 필요하다. 반면, 현대자동차그룹 싱가포르 글로벌 혁신센터(HMGICS)에 도입된 셀 방식의 제조 솔루션은 제품 생산에 필요한 조립, 이송, 검사 등 모든 제조 과정을 독립적으로 수행하는 셀을 여럿 두고 있다. 하나의 셀에서 다양한 공정처리가 가능하니 만들 수 있는 제품의 종류도 많다. 현대위아의 모빌리티 제조 토털 솔루션이 추구하는 바도 이와 궤를 같이 한다. 한 자리에서 다양한 부품을 자동으로 만드는 것이다. 

스마트한 제조 현장을 위한 자율주행 물류로봇

현대위아의 모빌리티 제조 토털 솔루션에 쓰이는 자율주행 물류로봇은 주변 환경을 인지해서 스스로 경로를 계획하고 제품을 운송한다. 그래서 다양한 제품 생산을 위한 공정 변경이나 물류 흐름 변경에도 쉽게 대응할 수 있다. 

현대위아의 자율주행 물류로봇

현대위아의 자율주행 물류로봇

자율주행 물류로봇의 핵심 기술 중 하나는 ‘SLAM(Simultaneous Localization And Mapping, 동시적 위치추정 및 지도작성)’ 기술이다. 카메라나 라이다 관측을 통해 로봇이 스스로 자신의 위치를 파악하는 동시에 주변 환경에 대한 지도를 작성해 경로를 계획하고, 회피주행도 가능하게 하는 것이다. 

현대위아 자율주행 물류로봇의 모습

현대위아의 자율주행 물류로봇 1톤 사양의 모습

다수의 자율주행 물류로봇을 효율적으로 제어하기 위한 물류 관제 기술도 중요한 포인트다. 이를 이용하면 각 로봇의 작업 일정과 운송 과정을 제어해 최적의 경로로 움직이게 할 수 있다. 그리고 각 로봇은 사람과 장애물을 감지해 스스로 회피할 수 있다. 이는 사람이 일하는 공간에서 활용하기 위해 꼭 필요한 기술이다. 아울러 안정적인 제품 이송을 위한 기능도 있다. 자율주행 물류로봇 중 1톤 사양은 제품을 싣는 상부의 방향을 고정하고 하부만 움직여 방향을 바꿀 수도 있다. 좌우로 길고 무거운 장비 등을 옮길 때 흔들림과 반경을 줄이기 위해서다.

인간의 손발이 되어줄 협동로봇

현대위아의 모빌리티 제조 토털 솔루션은 근로자의 부담도 덜 수 있다. 무거운 재료를 기계에 투입하고 이송하는 단순 반복 작업을 로봇에게 맡길 수 있기 때문이다. 아울러 산업용 로봇과 달리 사람과 함께 일하기 위해 만들어진 협동로봇을 활용해 사람과 로봇이 합을 맞춰 일할 수도 있다. 

태블릿 PC를 사용하는 남성의 모습

협동로봇은 사람과 같은 공간에서 사람의 일을 대신하거나 돕는다

산업용 로봇은 사람이 할 수 없는 일을 자동으로 처리하기 위해 사용한다. 자동차의 차체처럼 아주 무거운 부품을 들고 용접하는 일이 대표적이다. 로봇의 작업 범위 내 사람의 출입을 금하기 위해 안전 펜스 등으로 분리된 공간에서 작동한다. 반면 협동로봇은 사람과 같은 공간에서 작동한다. 사람의 일을 대신하거나 돕는 쪽이다. 

현대위아의 협동로봇 모습

현대위아가 개발한 협동로봇의 모습

그래서 협동로봇은 안전이 상당히 중요하다. 직접 교시(로봇의 작동 경로를 사용자가 직접 구현해 기억시키는 기술), 힘 제어, 외력 감지, 충돌 방지 등 안전과 협업에 중요한 기술이 핵심인 이유다. 현대위아의 협동로봇은 사람과 살짝만 닿아도 바로 멈추게 설정할 수 있다. 들 수 있는 무게는 5~15kg로, 공작기계와 결합해 사람 대신 작업물을 넣고 빼는 일도 충분히 수행할 수 있다.

현대위아의 고성능 공작기계는 무엇이 다를까?

공작기계의 성능에 따라 부품 제조 능력도 달라진다. 현대위아의 공작기계는 자동차 부품 가공에 최적화된 높은 생산성과 정밀성을 자랑한다. 자체 구조해석기법으로 열변위를 최소화한 구조 설계를 통해 장시간 연속 가공 시에도 높은 정밀도를 유지하는 것이 특징이다. 그리고 MPS(Multi Pallet System, 외부 팔레트 적재함에 세팅한 공작물을 자동으로 교체하는 시스템), PLS(Pallet Line System, 가공을 마친 제품을 라인을 이용해 자동으로 이송하는 시스템) 등 다양한 자동화 솔루션을 적용할 수도 있다.

생산제조기술 전시회의 현대 위아 부스

생산제조기술 전시회(SIMTOS 2024)에 참가한 현대위아 전시관의 전경

현대위아는 생산제조기술 전시회에서 선반과 머시닝센터를 결합한 9축 멀티태스킹 공작기계 XM2600ST와 가격 대비 성능이 뛰어난 수직형 머시닝센터 KF5를 전시했으며, 이러한 공작기계를 이용해 전기차 전용 모터 및 컨버터 부품, 배터리 케이스, 전기차용 경량 휠 등 총 8종의 부품 가공을 시연하기도 했다. 

가공기계의 모습

XM2600ST의 내부. XM2600ST는 단 1회의 공작물 세팅으로도 복합형상의 제품을 빠르고 정밀하게 가공할 수 있다

현대위아의 9축 멀티태스킹 공작기계인 XM2600ST는 2개의 스핀들과 밀헤드에 하부 터렛까지 장착해 단 1회의 공작물 세팅으로도 복합형상의 제품을 빠르고 정밀하게 가공할 수 있다. 2개의 스핀들이 부착된 덕분에 1차 가공 후 두 번째 스핀들이 2차 가공을 곧바로 진행할 수 있어 생산성이 뛰어나다. 밀헤드는 0.0001°의 고정밀 분해능 엔코더를 탑재하고 있다. 분해능은 엔코더가 감지할 수 있는 최소 이동 거리다. 아주 미세한 범위까지 감지하기에 정교한 가공 정밀도를 요구하는 항공부품, 의료부품 등 최첨단 복합가공 분야에서 최적의 성능을 발휘할 수 있다. 

가공기계의 모습

KF5의 내부. KF5는 공정에 필요한 기능만 선택해 저렴하게 구매할 수 있으며 다양한 분야의 부품 가공에 사용할 수 있다

수직형 머시닝센터 KF5는 현대위아 공작기계 라인업의 인기 모델이었던 KF5600II의 구조적 안정성을 향상한 모델이다. KF5의 장점은 다양한 선택지를 제공해 뛰어난 가격 대비 성능을 갖췄다는 점이다. KF5는 여러 라인업은 물론 컬럼, 매거진 등 공작기계의 핵심 유닛도 다양하게 갖추고 있다. 공작기계는 초기 투자비용이 많이 들기 때문에 라인 설계 시 여러 제품을 한 번에 구매하기 어려운데, KF5는 다양한 선택지를 제공하기에 공정에 꼭 필요한 기능만 선택해 저렴하게 구매할 수 있다. KF5는 자동차의 너클, 캐리어, 랙하우징부터 일반 기계류에 들어가는 소형 부품, 전자 부품, 금형 부품 등 다양한 분야의 부품 가공에 사용할 수 있다. 

진화하는 제조 공정

자동차는 지금껏 끊임없이 진화해왔다. 지난 10년 사이의 변화만 봐도 알 수 있다. 첨단 운전자 보조 시스템은 등장과 함께 빠르게 모든 차종에 적용됐고, 생소했던 하이브리드 시스템도 이제는 필수 파워트레인이 되었으며, 전기차가 자동차 시장의 주역으로 떠오르는 등 상당히 많은 변화가 있었다. 그런데 이런 변화는 우리가 일상에서 경험하는 차에만 집중된 것이 아니다. 제조 공정에도 큰폭의 변화가 있었다.  

현대위아의 모빌리티 솔루션 모습

현대위아의 로봇은 자동차 생산 방식의 혁신에 힘을 보태고 있다

현대차그룹은 싱가포르 글로벌 혁신센터를 통해 셀 생산 시스템, 지능형 자동차 제조 플랫폼, 모바일 로봇 배치 등 생산 방식의 혁신을 이뤄냈다. 현대위아 또한 이에 힘을 보태고 있다. 현대위아의 자율주행 물류로봇이 대표적이다. 현대위아의 자율주행 물류로봇은 글로벌 혁신센터를 비롯해 미국에 건설 중인 전기차 전용 공장 메타플랜트 아메리카(HMGMA) 등 다양한 글로벌 생산 거점에서 사용될 예정이다. 이처럼 현대차그룹은 자동차 생산 방식마저 더 편하고 안전하게 바꿔 나아가고 있다. 자동차를 타는 것도 사람이지만, 만드는 것도 사람이기 때문이다.