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연구성과 사례
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占쏙옙占쏙옙占� 용접자동화의 눈, ‘레이저 비전 센서’ 개발 |
占쏙옙占쏙옙占쏙옙 열전도도 600W/mK급 세계 최고 수준의 메탈하이브리드 방열소재 개발 |
# 연구책임자 : 동남지역본부 정밀가공제어그룹 문형순 그룹장
용접기술은 여러 산업 분야에서 기반이 되는 뿌리기술이다. 하지만 전문 인력 부족, 원가 절감 등의 이유로 용접자동화에 대한 요구가 높아지고 있다. 조선해양 분야에서는 반자동을 포함하면 70% 수준까지 용접자동화가 진행되었다. 플랜트와 정유 등 다양한 분야에서도 용접자동화를 추진하고 있지만 여러 산업 현장별 용접자동화에 대응할 국내 기술이 없어 어려움을 겪고 있다.
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비싸고 기술 전수 어려운 외산 대체
생산 현장에서 용접자동화 설비를 갖추기 위해서는 외산 제품을 들여와 사용할 수밖에 없다. 하지만 외산 제품은 가격이 매우 고가이다. 또한 제품을 현장에 맞게 커스터마이징(Customizing) 하는 과정이 필요한데, 충분한 기술 협력과 노하우 전수가 이뤄지지 않아 설치 후 연속적인 기능 보완이 어렵다. 게다가 고장이 날 경우 신속한 수리도 불가능하다.
이러한 상황에서 외산 제품보다 가격은 훨씬 저렴하면서 기능은 떨어지지 않는 용접자동화 기술이 개발되었다. 생기원 정밀가공제어그룹 문형순 수석연구원 팀이 선보인 용접선 자동 추적용 레이저 비전 센서 시스템이다.
▲ 용접부의 모양을 인식하고 자동 추적하는 레이저 비전 센서 시스템 ⓒ한국생산기술연구원
용접선을 자동 추적하는 센서 개발
용접자동화 기술의 핵심은 구조물의 용접선을 자동으로 추적해서 용접 토치의 위치를 잡아주는 센서에 있다. 용접선 자동 추적 센서는 접촉식과 비접촉식으로 나뉘는데, 접촉식 센서는 내구성이 떨어지기 때문에 해외 선진 기업에서도 비접촉식인 레이저 비전 센서를 채택하고 있다.
문 수석연구원 팀이 개발한 기술 역시 레이저 비전 센서 기반의 용접자동화 시스템이다. 이번 기술 개발은 단순히 가격을 낮춘 것뿐 아니라 사용 편의성을 높였다는 점에서 성과가 더욱 두드러진다.
“소형 레이저 비전 모듈로 만들었기 때문에 산업 현장에서 사용하는 자동용접캐리지, 로봇, 대형 자동화 장비 어디에든 바로 적용 가능합니다. 임의의 형상이 있으면 자동으로 추적하는 원리라 복잡한 매뉴얼 없이도 사용할 수 있습니다. 또 용접부의 중심선을 노이즈 없이 깨끗하게 볼 수 있어 작업의 품질을 높일 수 있다는 것도 장점입니다.”
문 수석연구원 팀은 이번 제품을 위해 자체 개발한 영상처리 알고리즘을 적용했다. 이에 따라 용접선 추적 신뢰성을 높이고 고품질의 용접이 가능해 해외 선진 기업 제품의 기능과 비교해도 손색이 없다.
작업 특성에 따라 다양하게 적용 가능
용접자동화 제품을 판매하는 해외 기업의 경우 레이저 비전 센서와 용접 모니터링 시스템을 별도로 판매하고 있다. 하지만 이번에 개발된 제품은 두 가지를 패키지화하여 자동화 설비 구축의 편의성을 높였다.
▲ 용접선 자동 추적용 레이저 비전 센서 시스템 보급형 ⓒ한국생산기술연구원
또 작업 현장에 따라 기능을 고기능과 단순기능으로 나눠 구매 비용을 절감하게 한 것도 중소․중견기업을 배려한 점이다. 고기능이 필요하지 않은 기업에서 굳이 비싼 고기능용 재품을 구입해 사용할 필요가 없기 때문이다.
문 수석연구원은 “제품으로 만들 경우 센서와 모니터링 프로그램을 하나로 묶은 일체형인 보급형 모델은 1000~1500만 원 선에, 모니터링 프로그램을 뺀 저가형 모델은 300~500만 원 선에 판매 가능할 것”으로 예상했다.
이번에 개발된 기술은 사용자 요구에 따라 고객이 선택해야 할 변수를 최소화했고, 센서와 추적시스템의 일체화를 통해 시운전 기간을 단축했으며, 문제가 발생할 경우에도 신속한 대응이 가능하다.
연구팀은 용접자동화 기계 전문기업으로부터 기술 개발을 요청받아 1년 만에 개발을 완료하고 기술 이전을 완료한 상태다. 상용화될 경우 조선해양을 비롯해 자동차, 정유, 건축, 풍력발전 등 용접자동화가 필요한 산업 분야에서 두루 활용될 것으로 기대를 모으고 있다.