국내 용접로봇 기술, 어디까지 왔나?

“레이저 용접로봇부터 용접검사 시스템까지…

우리만의 기술 선보여”

오랫동안 로봇시장의 안방마님처럼 자리했던 용접로봇도 변화하기 시작했다. 새로운 시장을 찾거나 신소재 용접을 통한 기술을 업그레이드하고 있는 것이다. 로봇에 있어서 후발주자일 수밖에 없었던 한국이 가장 근접하게 따라잡았던 로봇인 용접로봇의 이 같은 변화에 국내 용접로봇 관계자들의 관심이 모아지고 있다. 그런 와중에 한편에서는 언제까지 뒤쫓아 갈 수 없다며 우리만의 기술력으로 만들어진 용접로봇과 관련 제품을 선보이기 시작했는데, 본 내용에서는 국내기술로 개발된 용접로봇에 대해 살펴보도록 하겠다.

한국기계연구원 로봇기반 원격 레이저 용접기술

지난해 한국기계연구원(원장 이상천) 지능형생산기계연구본부 서정 박사팀은 차세대성장동력사업(지능로봇사업단)의 지원을 받아 (주)성우하이텍과 공동으로 차세대 차체 용접기술로 각광받고 있는 「로봇기반 원격 고속 레이저 용접시스템 기술」을 개발했다.

이 기술은 현대중공업(주)에서 지원한 제조업용 로봇에 스캐너와 레이저를 장착한 기술로 작업자가 원하는 용접지점에 동시다발적으로 레이저 용접을 가능하게 해주는 기술로 관심을 모았다.

또한 기존의 저항 점(Spot) 용접방식은 차체 부품 용접 시 활동영역이 한정되어 불편하고, 다량의 단품 용접으로 많은 시간이 소비되었지만, 이번 기술은 자동차의 Side Inner, Side Outer와 같은 대면적 부품의 고속 용접이 가능함에 따라 용접시간을 단축할 수 있어 기존방식의 경제적?기술적 한계를 극복했다는 점에서 그 의미가 크다.
개발을 담당한 서정 박사는 자동차 관련 세계적인 기술 컨퍼런스인 EALA와 2007년 레이저 박람회에서 원격 레이저 용접기술이 각광을 받기 시작하며 이 시장의 급격한 변화를예상해 개발했다고 전했다.
원격 레이저 용접로봇 시스템의 키워드는 표현 그대로 원격장치와 로봇, 레이저 용접을 장치로 통합하는 것이다. 따라서 원격 레이저 용접로봇 시스템은 스캐너 레이저 로봇을 어떻게 융합하여 장치화할 것인가가 관건이 된다. 스캐너와 로봇의 연동은 100m 정도의 용접부위를 로봇과 레이저로만 용접을 수행하기 힘들기 때문인데 스캐너를 통하면 로봇 경로를 생성할 수 있어 용접속도가 향상된다. 단순화하면 비전센서로부터 정보를 받은 컨트롤러가 레이저 스캐너에 출력을 내면서 로봇 제어기를 통해 로봇에 전달하는, 스캐너와 로봇의 연동이라고 할 수 있다.

특히, 이번 기술은 1999년에 한국기계연구원에서 개발하여 상용화한 TWB(Tailor Welded Blank) 레이저 용접기술을 기반으로 제품의 생산성 향상뿐만 아니라 차체 경량화와 고강도화에 크게 기여할 것으로 기대되고 있다.
이 기술개발로 국내 원격 레이저 용접용 로봇의 실용화를 앞당길 수 있을 것이라는 기대를 받았던 이 로봇시스템은 생산라인에 적용되면 제품 생산성이 5배 이상 향상될 것이라는 기대를 받았다.
원격 레이저 용접시스템 기술은 앞으로 자동차 차체뿐만 아니라 조선 및 항공, 고속철도 등에 적용될 예정이다.

동주웰딩 無레일 자율주행 용접로봇

울산시 울주군에서 용접 기자재와 부품을 생산하던 동주웰딩(대표 손동주)이 올해 초 세계 최초로 레일 없이 작동하는 ‘자주식 자동용접 로봇’ 개발에 성공했다. 단순 용접 소모재 생산에서 벗어나 기술집약적인 용접 자동화장비사업에 뛰어든 지 4년 만에 거둔 성과다.

이 로봇은 용접 부위에 정확히 맞춘 레일 위에서만 작업이 가능한 기존 제품과 달리, 레일 없이도 용접이 필요한 곳을 찾아다니며 스스로 작업을 하는 신개념 용접 로봇이다. 영구자석의 힘으로 용접면에 달라붙어 4륜 바퀴로 주행하며, 레이저 센서로 용접부의 용접선을 추적해 필요한 작업을 한다.

따라서 레일 탈부착에 따른 시간 손실이 없고, 작업 공정도 축소된다. 용접 속도도 기존 자동용접기보다 3배 이상 빠르다. 레일 설치가 불가능한 강관 등 곡면 블록이나 벽면, 천장 등 장소를 가리지 않고 사용할 수 있다.
‘Pipe 자율주행 용접 시스템(강관식 용접로봇)’으로 이름 붙여진 이 로봇은 12.5kg의 무게에 430×515×235mm(내면용 기준)의 작은 크기와 무게를 바탕으로 대형 석유관, 가스관, 숟관 등의 내외부에서 자율주행하며 스스로 용접 위치를 찾아 용ㅈ버을 하는 기능을 가진 로봇이다. 파이프뿐 아니라 조선소 선박, 플랜트 등 용접이 쓰이는 곳이라면 어디든 손쉽게 사용이 가능하다.

현재 동주웰딩은 용접 자동화 시스템을 비롯해 용접 절단부품, 수동 용접 절단장비, 노즐, 토치, 헤드 등의 용접 기자재 1600여 가지를 생산하고 있다. 특히 2008년 초 착수해 올해 개발한 ‘무(無)레일 자동용접 로봇’은 동주웰딩을 본격적인 수출기업으로 변신할 수 있게 했다. 국내는 물론 미국, 일본, 캐나다, 중국, 프랑스 등 5개국에 특허를 출원했다.

코닥트 실시간 용접검사 시스템 Spot Eye

케이블베어 전문기업 (주)코닥트가 용접검사 시스템 「Spot Eye」를 필드에서의 테스트를 마치고 드디어 시장에 첫 선을 보였다.
Spot Eye는 무인 자동화 시스템에 꼭 맞는 제품으로, 실시간 용접품질에 대한 정보를 실시간 피드백 받을 수 있고, 공정 PLC 및 로봇 컨트롤러와의 정보 공유가 용의하다. 또한 한 달 동안의 용접 데이터를 메모리 스틱(Memory Stick) 저장 출력하며, Spot Eye 간 네트워킹으로 실시간 ‘용접품질관리’를 가능케 한다.

이 제품을 통해서 ▲용접조건 정보를 실시간으로 피드백 받을 수 있고, 장비 간 네트워킹으로 실시간 용접품질관리가 용이하며, 조립라인 특성상 분기별 용접전류 실측관리에서 실시간 모니터링으로 용접품질관리 신뢰도를 상승시킬 수 있다. 또한 ▲공정간 PLC & 로봇와의 정보공유가 용이하며, 실측전류 상/하한을 설정하여 이상 경보 및 라인정지로 품질수준을 유지시킬 수 있다. 또한 30일 간의 용접 데이터를 USB로 저장 및 출력하여 설비 문제점 사전감지할 수 있어 차체 용접품질 문제 예방보전에 용이하다.

▲스패터 감소에도 유리하다. 실시간 라인 감시로 설비별 적정 용접조건 설정으로 스패터(Spatter) 발생을 최소화 할 수 있고, 3정 5행 활동으로 유/무형 효과를 창출한다. 예를 들면 용접시간 및 전류를 낮춤으로 전력비 및 스패터를 낮춰 분진이 감소되어 라인의 청결을 유지한다.케이블베어 전문기업 (주)코닥트가 용접검사 시스템 「Spot Eye」를 필드에서의 테스트를 마치고 드디어 시장에 첫 선을 보였다.

Spot Eye는 무인 자동화 시스템에 꼭 맞는 제품으로, 실시간 용접품질에 대한 정보를 실시간 피드백 받을 수 있고, 공정 PLC 및 로봇 컨트롤러와의 정보 공유가 용의하다. 또한 한 달 동안의 용접 데이터를 메모리 스틱(Memory Stick) 저장 출력하며, Spot Eye 간 네트워킹으로 실시간 ‘용접품질관리’를 가능케 한다.
이 제품을 통해서 ▲용접조건 정보를 실시간으로 피드백 받을 수 있고, 장비 간 네트워킹으로 실시간 용접품질관리가 용이하며, 조립라인 특성상 분기별 용접전류 실측관리에서 실시간 모니터링으로 용접품질관리 신뢰도를 상승시킬 수 있다.

또한 ▲공정간 PLC & 로봇와의 정보공유가 용이하며, 실측전류 상/하한을 설정하여 이상 경보 및 라인정지로 품질수준을 유지시킬 수 있다. 또한 30일 간의 용접 데이터를 USB로 저장 및 출력하여 설비 문제점 사전감지할 수 있어 차체 용접품질 문제 예방보전에 용이하다.
▲스패터 감소에도 유리하다. 실시간 라인 감시로 설비별 적정 용접조건 설정으로 스패터(Spatter) 발생을 최소화 할 수 있고, 3정 5행 활동으로 유/무형 효과를 창출한다. 예를 들면 용접시간 및 전류를 낮춤으로 전력비 및 스패터를 낮춰 분진이 감소되어 라인의 청결을 유지한다.

동양철관 자율주행 강관 용접로봇

동양철관은 대구경 강관을 인력 없이 자동으로 균일하게 용접하는 ‘자주식 강관 용접로봇장치’로 지난 8월 국토해양부로부터 신기술(NET) 인증 610호로 지정됐다.
동양철관의 이 설비는 용접전문 인력의 수급과 숙련도에 따라 품질 편차가 생기면서 누수가 발생하는 문제점을 개선하기 위해 개발된 것으로 자석바퀴가 달린 로봇이 내?외면 용접을 동시에 진행하며 이동하는 점이 특징이다.
내부에 장착된 2개의 프레임과 16개~24개의 유압 고정 장치가 강관과 강관 사이의 이음새(수구, 삽구)를 촘촘히 메워주고 일정한 범위의 진원을 유지해 주는 것.

특히 이제까지는 배관 내면 용접의 경우 사람이 안에 들어가 작업해야 했지만 로봇 설비를 이용하면 이 같은 불편함이 해소되고 작업 속도도 빨라져 공사비 4.7%, 공사기간 31.1%를 단축하는 효과가 있다.
현재 동양철관은 외경 2천400파이까지 작업 가능한 기계 3대를 보유, 시공사 등으로의 영업망 확대를 위해 배관사업부를 신설?운영 중이며 신기술 인증에 따라 관급 공사 등에 수주가 탄력을 받을 것으로 기대하고 있다.
한편, 동양철관은 최근 미국에서 폴리우레아강관에 마시는 물 인증인 ‘NSF61’을 획득하는 등 해외 시장 진출에도 가속도를 붙이고 있다.

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