'숙련공 노하우' 품은 AI로봇…조선소까지 파고든 M.AX

[울산=뉴시스]이수정 기자 = 미국이 자국 조선업 부흥을 위한 이른바 'MASGA(미국 조선업을 다시 위대하게)' 프로젝트를 추진하며 글로벌 조선 경쟁이 다시 치열해지고 있다.

중국이 막대한 생산능력을 앞세워 세계 시장 점유율을 확대하는 가운데, 한국 조선업계는 인공지능(AI)과 자동화를 새로운 경쟁력으로 내세우고 있다.

지난 12일 찾은 울산 HD현대중공업 조선소에서는 용접 불꽃을 내뿜는 로봇들이 쉴 새 없이 움직이고 있었다.

거대한 철판과 부재를 이어붙이는 작업은 더 이상 숙련공 만의 영역이 아니었다. AI와 디지털 기술이 결합된 자율제조 시스템이 조선소 생산 방식을 바꾸고 있었다.

HD현대중공업은 산업통상부 제조업 AI 전환 프로젝트 'M.AX(Manufacturing AI Transformation)'의 일환으로 선박 조립공정에 적용할 협동로봇 기반의 AI 자율제조 시스템을 개발 중이다.

조선업은 자동차나 반도체처럼 동일한 제품을 대량 생산하는 산업이 아니다. 선박마다 크기와 구조가 다르고, 작업 환경도 제각각이라 자동화가 쉽지 않은 분야로 꼽힌다.

실제로 조선소 현장에 자동화 기술이 본격 도입된 것은 최근 4~5년 정도에 불과하다.

이날 가장 먼저 찾은 곳은 협동로봇 용접 작업 현장이었다.

현장에서는 작업자 옆에서 협동로봇이 실제 선박 블록 용접 작업을 수행하고 있었다.

이 협동로봇은 '도수형'으로 작업자가 위치와 조건을 입력하면 로봇이 정해진 경로를 따라 자동으로 용접을 진행하는 방식이다.

용접을 마친 뒤에는 작업자가 로봇을 다음 작업 위치로 이동시켜 다시 조건을 입력하면 된다.

기존에는 5년 이상의 경력자가 직접 수행하던 작업이었지만, 협동로봇이 반복 작업을 담당하면서 비교적 짧은 경력의 작업자도 투입될 수 있게 됐다.

현재 작업자 1명이 협동로봇 2대를 운영하고 있으며, 수작업 중심 공정과 비교하면 생산성은 약 70% 향상됐다.

협동로봇은 축적된 용접 조건을 기반으로 일정한 품질을 구현해 숙련도에 따른 편차를 줄이고 비숙련 작업자의 활용 범위를 넓히고 있다.

HD현대중공업은 현재 현장에서 활용 중인 도수형 협동로봇을 넘어 작업자의 개입을 최소화한 레일형 협동로봇 시스템도 개발해 실증 중이다.

1인당 최대 6대의 로봇을 운영할 수 있도록 한 시스템으로, 로봇이 도면 정보를 기반으로 자동 이동하며 용접을 수행해 큰 폭의 생산성 향상이 기대된다.

이어 방문한 곳은 러그(Lug) 자율제조 시스템이다.

러그는 선박 블록을 크레인으로 들어 올릴 때 사용하는 고리 형태의 부품이다. 조선소에서 반복적으로 사용되는 대표적인 표준 부품 가운데 하나다.

조선소 생산 공정 전반에서 대량으로 사용되기 때문에, 다품종 러그를 제때 공급할 수 있는 생산 체계와 반복 사용 후 재생·관리 체계 구축이 필수적이다.

과거에는 작업자가 직접 절단과 용접을 수행하며 제작했지만, 현재는 로봇과 자동화 설비가 대부분 공정을 담당하고 있다. 지난해 5월부터 산업용 로봇 8대와 자율이동로봇(AMR) 2대가 현장에 투입됐다.

제작 공정에서는 로봇이 용접선을 자동으로 인식해 작업을 수행하고, 재생 공정에서는 사용 후 회수된 러그를 자동 절단해 재사용할 수 있도록 처리한다.

부품 이송 역시 AMR이 담당한다. 현장에서는 로봇이 예열과 절단 작업을 수행하고, AMR이 부품을 다음 공정으로 이송하는 모습을 확인할 수 있었다.

기존에는 작업자 6명이 하루 약 100개의 러그를 생산했지만, 현재는 2명이 비슷한 수준의 생산량을 관리하고 있다.

다품종 생산 대응력도 크게 높아졌다. HD현대중공업은 기존 수동용접 방식에서 3종 러그 자율제조 체계로 전환한 뒤 현재 전체 품목의 95% 수준인 43종까지 자율제조 가능 품목을 확대했다.

생산 현장에서 발생하는 데이터는 디지털 트윈 시스템과 연계된다.

관리자는 사무실에서도 작업 진행 상황과 생산 실적, 설비 상태를 실시간으로 확인할 수 있다. 여기에 최근 품질 검사 공정까지 추가하면서 생산 전 과정에 대한 통합 관리 체계를 구축해 나가고 있다.

HD현대중공업은 이 같은 기술을 자사 생산 현장에 적용하는 데 그치지 않고 협력사와 중소 조선업체에도 확산할 계획이다.

산업부 지원을 통해 대학과 연구기관, 중소 소프트웨어 기업 등이 함께 개발에 참여하고 있으며, 구축된 시스템을 플랫폼화해 조선업 전반의 생산성 향상으로 연결하겠다는 구상이다.

윤대규 HD현대중공업 상무는 "조선업은 자동화하기 어려운 분야였지만, 그럼에도 생산성을 높이기 위한 노력은 반드시 필요하다"며 "경쟁력을 놓치지 않기 위해 자동화를 지속적으로 추진해나가겠다"고 말했다.

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