53개 뿌리기업 로봇 구축…500억 매출 효과
3년간 시범사업으로 생산성 향상·인력 개선·제조환경 개선 이뤄

중소제조업용 로봇시범사업의 성과가 공개됐다. 로봇시범사업이 진행된 지난 3년간 약 110억원이 투입됐으며 총 매출액은 500억원에 이를 전망이다. 로봇시범사업 전담기관인 한국기계연구원은 뿌리기업의 로봇 도입을 통해 생산성 향상과 인력 개선 효과, 제조환경 개선, 품질 및 신뢰성 향상을 기대할 수 있게 됐다고 말했다. 로봇기술 포럼에서 한국기계연구원 경진호 책임연구원이 발표한 ‘중소제조업용 로봇시범사업 추진 현황과 사례’에 대한 강연 내용을 정리했다.

정리 임근난 기자 (fa@hellot.net)



중소제조업용 로봇시범사업은 제조업용 로봇의 시장 확산 일환으로 산업통상자원부가 주도하고 한국로봇산업진흥원이 총괄을 맡았으며, 한국기계연구원과 생산기술연구원이 공동 추진하는 형태로 사업을 진행했다.

뿌리산업 로봇 우선 적용…인력 개선 등 고질적 문제 해결

로봇시범사업은 3년간 총 110억 원을 들여, 주조·금형·용접·소성가공 등 뿌리산업 6대 분야 현장에 로봇 시스템을 적용했다. 이들 뿌리산업은 대표적인 3D 산업이며 작업자들이 기피하는 분야이다. 그러나 뿌리산업은 제조업에서 없어서는 안 될 기반 공정들이므로 우선적으로 채택했다.
중소기업이 로봇 시스템 도입에 관심 두게 된 배경은 여러 가지가 있겠으나 노동력 감소가 가장 큰 것 같다. 전 세계적으로 보더라도 거의 60%대로 노동 가능 인구가 감소하고 있다. 국내도 노령화에 따른 65세 이상 인구 비율이 1970년 3.1%에서 2030년이 되면 24.3%로 증가할 것으로 예상된다. 생산 환경 변화도 무시할 수 없는 요인이다. 소비자의 기호가 구체화, 개인화되면서 제품의 종류가 다양해지고 제품의 라이프사이클도 매우 짧아지고 있다. 따라서 신속한 재배치와 유연한 생산 시스템이 요구되고 있다.
좀 더 부연 설명하면, 최근 코렌 교수가 내놓은 자동차 분야의 생산 패러다임 예측에 관한 보고서가 있다. 그 보고서에 따르면, 시대의 변화에 따라 다품종 소량으로 자동차를 만들다가 소품종 대량으로, 다시 다품종 소량으로 바뀌어 가는 패러다임을 확인할 수 있다.
그 중심에는 로봇 시스템이 한몫을 했다. 1962년 우니메슬사가 로봇을 만들면서 이때 산업용 로봇 시초가 됐다. 그 후 산업용 로봇이 본격적으로 생산 현장에 투입되고 유연적 제조 시스템이 구축되면서 로봇 수요는 폭발적으로 증가했다. 1970년대만 해도 전 세계적으로 몇천 대에 불과했던 로봇 수요가 1980년대에 대량 맞춤의 패러다임으로 바뀌고 유연적 제조 시스템이 도입되면서 수십만 대로 늘어났다. 최근에는 생산 시스템이 재구성형 제조 시스템으로 바뀌어 가고 있다.
로봇 측면에서 봤을 때 생산기계는 곧 로봇이라는 생각이 든다. 현대사회는 다품종 소량생산의 시대다. 중소기업이 다품종 소량생산을 하는 데는 노동인력 문제 등 여러 가지 사회 현안들이 있어 결국 로봇 시스템을 활용하고자 하는 수요가 매우 증가할 수밖에 없었다. 어찌 보면 이번 중소제조업용 로봇시범사업이 시기적절했다고 본다.

국산 로봇 발굴 차원 탑다운 방식 진행

중소제조업용 로봇시범사업은 그동안 로봇시범사업추진단에서 1차, 2차, 3차에 걸쳐 공모를 내고 사업자 컨소시엄 업체를 선정, 사업이 잘 진행되도록 관리하는 업무를 진행해 왔다. 1차와 2차까지는 자유공모 형태로 사업 공모를 했다. 그런데 사업 수행을 하다 보니 이 사업을 적용할 수 있는 국내 로봇 플랫폼이 많지 않았다. 대부분 외산 로봇이 산업 분야에 적용되고 있었다. 추진단은 국산 로봇을 발굴하는 차원에서 탑다운 방식으로 병렬로봇과 디버링 공정 등 2개 분야를 지정했다. 특히 디버링 공정 분야는 일본 메이커가 로봇 자동화 대부분을 잠식하고 있어 국산화가 시급했다.
로봇시범사업 참여 기업으로 1차 년도는 동부로봇 컨소시엄, 유진엠에스 컨소시엄 등에서 도장 분야, 단조 분야, 주조 분야 현장에 로봇 적용 사업을 추진했다. 2차 년도에는 4개 컨소시엄을 선정했다. 주로 소성가공 분야, 용접 분야, 그리고 다양한 이적재 관련 분야 현장에 로봇 적용 사업을 추진했다. 올해 3차 년도에는 2개의 지정 공모와 하나의 자유 공모로 사업을 추진했다. 이들 3개 컨소시엄은 병렬로봇 시스템을 활용해서 사출 공정과 포장 공정, 그리고 디버링 공정 등을 지원하고 있다.
시범사업 추진단은 로봇 시스템을 구축하기 위해 실제로 사전 공정 시뮬레이션을 통해서 레이아웃을 갖출 수 있도록 프로그램 관련된 일을 하고 있다. 다만, 로봇과 제어장치는 상용 제품을 구매해서 활용했고, 나머지 필요한 구성품에 대해서는 기존에 있는 것을 활용하거나 사업비로 개발하여 충당했다.

중소 제조업체, 로봇 시스템 도입 필요성 느낀다

몇 가지 구축 사례를 들면, 먼저 자동차 내장재 제조업체 두올산업은 이번 시범사업으로 승용차 트림공정 무인절단 시스템을 구축했다. 이들 시스템은 수직다관절 6축 로봇 2대, 고출력 초음파 컷팅기 2대, 고속 엔드밀장치 2대, 싱글베이스 무빙 시스템 1세트, Mat-floor Ftx Jig 1세트, 오토 스크랩 토출장치 1세트, 로봇제어 초음파 커팅 소프트웨어 등으로 구성됐다. 시범사업 후 이 업체는 작업인원 8명에서 5명으로 줄어 구인난을 해소했으며, 프레스성형 후 후가공 시간을 기존 180초에서 80초로 단축해 대량생산이 용이해 졌다. 또한, 24시간 가동과 공정인력 개선 등으로 연간 15만대 생산을 꾀할 수 있었다. 뿐만 아니라 흠집발생이 없어 품질 안정화에도 기여할 수 있었다.
서우산업 또한 중형차 수출 차종 외곽트림과 홀가공 무인자동화 시스템을 구축했다. 시스템에는 수직다관절 6축 로봇 2대, 하이브리드, 고속스핀들 더블헤드 초음파 시스템 2대, 싱글무빙 시스템 1세트, Carpet Ftx Jig 1세트, 오토 스크랩 토출장치 1세트, 로봇제어 초음파 커팅 소프트웨어 등으로 구성됐다. 시범사업 후 이 업체는 작업인원 10명에서 2명으로 줄어 인력난을 해소했으며, 프레스성형 후 후가공은 160초에서 81초로 대폭 줄여 수출사양  모델 변경 시 즉각 대응이 용이해졌다. 이 업체는 연간 18만대의 생산목표를 세웠다.
로봇시범사업이 쉬운 일만은 아녔다. 단조부품을 이적재하는 현장에 로봇 시스템을 적용한 예가 있다. 이 사례는 사람이 수작업하던 현장에 로봇 시스템을 구축하는 작업이기 때문에 레이아웃을 짜는 데 많은 어려움이 있었다. 디버링의 경우는 디버링 툴을 개발하는 것부터가 매우 중요하다고 할 수 있다. 왜냐하면, 디버링 과정에서 채터 문제 등이 발생하지 않도록 관련된 알고리즘을 개발해서 탑재해야하기 때문이다. 또한, 자동차부품을 용접할 때 지그를 만들어 잡아주는데 사람이 하던 일을 로봇이 대신하다 보니 지그 작업이 매우 복잡했다. 그러나 이 사업을 진행하면서 많은 노하우와 경험을 쌓을 기회였던 것 같다. 이번 로봇시범사업이 로봇 보급 확산에 상당히 좋은 비즈니스 모델이 될 것으로 판단된다.
로봇시범사업은 지난 3년 동안 110억원 정도 들여서 전국 53개 뿌리기업에 로봇 시스템을 구축했다. 수행 결과, 2012년 46억원, 2013년 190억원이었으며, 2014년엔 264억원 매출액에 이를 것으로 예상된다. 이번 시범사업을 추진하면서 중소 제조업체에서도 로봇 시스템 도입의 필요성을 많이 느끼고 있었음을 알 수 있었다.