[스케치] "로봇과 인간의 공존"…현대차·기아가 꿈꾸는 미래 모빌리티 공장은

현대자동차·기아가 로봇과 인간이 공존하는 미래 모빌리티 공장 청사진을 제시했다. 로봇을 활용해 작업자 환경을 개선할 뿐만 아니라, 넘어 업무 능률까지 끌어올리겠다는 계획이다. 회사는 인재를 적재적소에 배치하게 됨에 따라 최대 3분의 1에 달하는 비용 절감 효과도 거둘 것으로 보고 있다.

현대차·기아는 21일 경기도에 있는 현대차∙기아 의왕연구소에서 스마트 팩토리 혁신 제조 기술을 공유하는 신기술 전시회 ‘E-FOREST TECH DAY(이포레스트 테크데이) 2024’를 열었다.

올해로 5회차를 맞은 이포레스트 테크데이는 현대차·기아 제조솔루션본부와 협력사가 SDF(Software Defined Factory, 소프트웨어 중심 공장) 구현을 가속하기 위해 연구개발 중인 성과를 공유하는 행사다.

현대차·기아는 신 제조 기술 200여건을 전시한다. SDF, 미래항공모빌리티(AAM), 로보틱스, 스타트업 등 4개의 테마관을 운영한다.

200여건의 전시 중 현대모비스, 현대로템, 현대위아, 현대오토에버, 현대글로비스, 현대트랜시스 등 6개의 그룹사가 28건, 스타트업이 5건의 전시에 참여한다.

이포레스트는 기존 자동차 제조시스템에 혁신을 추구하기 위해 세운 현대차와 기아의 스마트공장 브랜드다. 

과거에는 짧은 시간 안에 동일한 제품을 많이 생산해 자동차 생산 비용을 절감했다. 포드의 '컨베이어 벨트'와 토요타의 '적시 생산'이 대표적 예시다.

그러나 최근 들어 소비자 니즈가 다양해졌다. 하나의 라인에서도 다양한 자동차를 제작할 수 있어야 하거니와, 비용 절감, 품질 향상, 탄소 배출 저감 등 복합적 문제를 해결해야 하는 상황이다. 

이에 인공지능(AI)과 로봇을 활용한 자동화 기술 및 인간 친화적인 스마트 기술을 도입한다.

특히 휴대전화가 스마트폰으로 진화하며 AI와 데이터의 중요성이 커졌듯이, 자동차도 향후 하나의 '스마트폰'화 될 방침이다. 현대차·기아 또한 이에 발맞춰 AI와 데이터를 활용한 '스마트 팩토리'를 구축한다는 방침이다.

첫 글자인 ‘E’에는 보다 효율적(Efficient)이고 경제적(Economical)으로 모빌리티 산업 환경(Environment) 전체의 진보를 달성하겠다는 의미와 함께 고객 및 파트너사에 최고의 만족(Excellence)을 선사하기 위해 인공지능, 로봇 기술, DX(디지털 트랜스포메이션), ICT(정보통신기술) 등의 요소와 가치를 연결해 모두(Everyone)를 위한 혁신을 이루겠다는 뜻을 담았다.

이포레스트가 기반으로 삼는 SDF는 데이터 연결 및 디지털 전환을 통해 고객의 요구사항이 반영된 제품을 누구보다 빠르게 제공하는 생산공장이다. SDV(Software Defined Vehicle, 소프트웨어 중심의 자동차)를 생산하는 기지 역할을 수행하게 된다.

향후 SDF가 구축되면 제조지능이 고도화되고 유연성이 확보된다. 이에 데이터와 소프트웨어를 기반으로 한 의사결정 및 공장 운영이 가능해지며, 생산 준비기간 단축, 생산속도 향상, 신차 투입 시 투자 비용 절감, 품질 향상 등의 효과를 일으킬 것으로 기대된다.

핵심 기술로는 ▲물류로봇(AMR) 주행 제어 내재화 기술 ▲비정형 부품 조립 자동화 기술 ▲무한 다축 홀딩 픽스처(고정장치) 기술 ▲SPOT(스팟) 인더스트리 와이드 솔루션 ▲UAM 날개, 동체 자동 정렬 시스템 등이 꼽힌다.

물류로봇(AMR) 주행 제어 내재화 기술은 물류로봇 활용에 필요한 제어 및 관제 소프트웨어 알고리즘을 내재화한 기술이다.

해당 기술을 이용하면 기존 전진 및 직진 이동만 가능하던 것과 달리 앞뒤 관계없이 전 방향을 매끄럽게 이동한다. 좌우 바퀴 회전수를 제어해 중량물을 올린 상태에서도 물류로봇이 매끄럽게 곡선 주행을 할 수 있게 지원하기 때문이다.

‘비정형 부품 조립 자동화 기술’은 AI 비전 알고리즘을 통해 호스류, 와이어류 등 형태가 고정되지 않은 비정형 부품도 인식하고 피킹 포인트를 자동으로 산출해 제어 명령을 내리는 프로그램이다.

기존에는 작은 부품의 경우, 숙련공이 일일이 수작업으로 조립했다. 작은 부품일수록 자동화하기 어려운 데다가, 사람의 손 끝에 의지하게 되는 경향이 있었다. 

비정형 부품 조립 자동화 기술은 향후 전동화 전환 시기에 숙련공의 적재적소 배치를 가속화하기 위해 개발됐다. 가령, 내연기관차 생산이 줄게 되면 해당 작업은 비정형 부품 조립 기계가 맡는다. 기존 숙련공보다 작업 속도는 느리지만, 숙련공을 전기차 제작을 위한 핵심 작업에 투입할 수 있게 된다.

‘무한 다축 홀딩 픽스처(고정장치) 기술’은 판타지 영화에서나 보던 로봇 팔을 떠올리게 한다. 

기존에는 도어, 후드, 휠 등 각종 파트를 조립하기 위해 기존에는 각 파트에 맞는 기계가 별도로 필요했다. 각 제품의 쓰임새가 다른 데다가, 크기 등도 다양하기 때문이다. 

무한 다축 홀딩 픽스처는 이를 하나의 기계로 조립할 수 있도록 제작됐다. 제작 비용 절감은 물론 공장 유연화에 매우 효과적인 기술이다. 또한, 조립 정보가 바뀌면 해당 정보가 PC에 자동 입력되고, 이를 통해 픽스처의 파트 고정 포인트가 자동으로 이동돼 해당 파트를 고정할 수 있다.

사족 보행 로봇 'SPOT(스팟)'에는 인더스트리 와이드 솔루션을 적용했다. 인공지능과 비전 처리, 빅데이터 처리 등을 활용한 지능형 점검 기술로, 스팟이 눈, 코, 입에 해당하는 각종 센서를 통해 공장 환경에서 실시간 안전 점검과 설비 점검을 수행할 수 있는 기술이다.

마지막으로 ‘UAM 동체, 날개 자동 정렬 시스템’은 차량 대비 10~100배 이상의 조립 정밀도를 요구하는 UAM의 특성을 고려해 고중량의 UAM 동체와 날개를 0.001㎛(마이크로미터) 단위로 자동 정렬해 가며 정밀 체결하는 기술이다. 통상 3~5일 소요되는 과정을 단 몇 시간 작업으로 단축할 수 있다.

현대차·기아 관계자는 “약 9000명의 현대차그룹 임직원, 협력사, 대학 및 정부 연구기관 등이 이포레스트 테크데이에 참가해 미래 제조 공장을 선도할 신기술을 공유할 것으로 기대한다”며 “이번 행사를 계기로 생산 공장에 신기술 활용 분야를 더욱 확대해 나갈 계획”이라고 밝혔다.

한편, 현대차·기아는 참가자들이 원활하게 정보를 공유하고 소통할 수 있도록 신제조기술 발표대회, 소프트웨어 유저 컨퍼런스, 빅테크 전문기업 세미나 등도 마련했다. 행사는 오는 10월 22일부터 24일까지 3일간 열린다.