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2021년 04월 23일 (금)
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[경제기획] 경남TP ‘로봇활용 지역특화 제조업 활성화’ 성과

로봇으로 ‘제조 혁신’… 생산성 '쑥' · 불량률 '뚝'

  • 기사입력 : 2021-03-08 21:35:09
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  • 경남의 주력산업은 조선, 항공, 자동차, 기계 등 제조업이다. 이 제조업의 근간에는 뿌리산업이 자리하고 있다. 뿌리산업은 주조와 금형, 용접 등을 통해 소재를 부품으로, 부품을 다시 완제품을 생산하는 기초 공정 산업이다. 하지만 열악한 작업 환경과 낮은 임금, 그리고 이에 따른 인력 부족 심화 등으로 위기 상황을 맞고 있다. 시설 투자 어려움으로 수작업 위주의 공정을 개선하지 못하는 것도 현실이다.

    한국로봇산업진흥원의 ‘지자체연계 제조로봇 선도보급사업’에 선정된 경남테크노파크는 이에 경남도와 창원시 지원을 받아 ‘경남 로봇활용 지역특화 제조업 활성화 지원사업’을 추진하고 있다.

    경남 로봇활용 지원사업은 도내 제조업 근간인 뿌리산업의 어려움을 해소하기 위한 사업이다. 이번 지원사업에서는 로봇활용 공정 모델 가운데 머신텐딩 8건, 용접 2건, 부품조립 1건에 대해 보급·실증했으며, 본지에서는 이 중 우수사례로 선정된 3개 업체를 소개해 이 사업의 성과를 살펴보고자 한다.


    ▲머신텐딩 분야 우수업체- 창원 (주)현대정밀

    ◇머신텐딩(Machine tending) 분야는 금속 가공 기계 또는 플라스틱 사출 기계 등 기계류에 가공물을 넣고, 완성품을 꺼내는 공정이다. 단순 반복적이며, 위험한 기계를 다루는 과정이다. 특히 작업자들이 쉽게 지루함을 느끼고, 피로로 연결돼 산업재해 발생률이 높은 편이다.

    1979년 창원에 설립된 (주)현대정밀(대표 오춘길)은 굴삭기, 지게차 등 건설 중장비 하부 부품을 생산하는 전문기업이다. 설립 초기 삼성중공업 중장비 부문 공급을 시작으로 1998년 볼보건설기계 협력업체로 선정돼 대·중·소형 굴삭기에 장착되는 무한궤도 장력 조정장치인 ‘압축 스프링’을 볼보그룹코리아에 납품하고 있다. 지게차 조향장치도 클라크에 납품하는 등 세계적인 경쟁력을 확보하고 있는 기업이다. 새로운 시장 개척을 위해 지난 2005년 12월 중국 상해에 중국 법인을 설립했고, 현재 산둥성으로 주요 생산 거점을 이전해 볼보 상하이 공장, 칭다오 클라크 공장 등에 주요 제품을 공급하고 있다.

    현대정밀 관계자가 수작업에서 로봇으로 구축된 공정을 가리키고 있다./현대정밀/
    현대정밀 관계자가 수작업에서 로봇으로 구축된 공정을 가리키고 있다./현대정밀/

    이번 제조로봇이 적용된 공정은 굴삭기용 선회감속장치인 스윙 드라이브 샤프트 가공이다. 선회 모터는 굴삭기 작업에 필요한 핵심요소다. 현대정밀에서는 선회모터의 동력을 전달하는 메인 스윙 드라이브 샤프트를 제작하고 있다. 기존에는 고중량물(20~40㎏)을 작업자가 수동크레인을 이용, 가공기에 소재를 투입·취출하는 방식이었다. 이로 인해 낙하 사고와 근골격계 질환 등 작업자의 산업재해 노출이 심했다. 반복 작업에 따른 피로도 누적으로 불량률이 높았고, 절삭유와 비산 등에 따른 피부병 발생으로 기피 현상도 심했다. 이 공정에 로봇이 활용되면서 작업 환경이 개선되는 등 현장이 사뭇 달라졌다. 체계적으로 제품 생산과 계획이 수립되면서 생산량은 늘고, 불량률은 줄어들었다. 로봇 자동화를 도입한 현대정밀은 건설장비 가공 분야의 로봇 자동화 도입으로 추후 스마트팩토리 사업과 연계한 기업 이미지 상승도 긍정적으로 바라보고 있다.

    굴삭기 작업에 핵심요소인 선회감속장치에 적용
    도입 전 수동크레인 이용 땐 사고·질환 등 노출 많아
    도입 후 제품생산… 체계적 스마트팩토리 사업 연계
    기업 이미지 상승도 기대

    현대정밀 박종영 전무는 “기존 고중량물 소재 작업 때에는 생산성이 불규칙했지만, 로봇 도입 후 균일한 생산성을 유지하고 있다”며 “매출 및 수출액의 증가와 함께 로봇 자동화에 따른 신규 수요처를 확보할 수 있어 추가 라인 증설도 계획하고 있다”고 말했다.

    제조로봇을 공급한 영창로보테크도 윈윈효과를 누리고 있다. 국내 자동차 부품 제조업과 건설장비 제조업 등 다양한 분야에 로봇을 적용하고 있는 영창로보테크는 이번 공급으로 3명 이상의 고용과 5억원 가까운 매출을 올렸으며, 수요기업인 현대정밀의 추가 설비 투자에 따라 매출 증가에 대한 기대감도 걸고 있다.


    ▲용접 분야 우수업체- 김해 정아정밀(주)

    ◇용접 분야는 금속재료를 붙이는 방법 중의 하나로 익히 알려져 있다. 이번에 지원된 용접분야는 스터드 용접(Stud Welding)이다. 이는 볼트나 둥근 막대 등의 앞 끝과 모재(母材) 사이에 아크를 발생시켜 가압해 행하는 용접을 말하며, 주로 판금에서 많이 사용되고 있다.

    김해 주촌에 있는 정아정밀(주)은 자동차 차체부품과 전기자동차 배터리 케이스를 만드는 전문 기업이다. 지난 1982년 설립해 1991년 대우 국민차 사업부분 거래 개설을 시작으로 티코와 마티즈, 스파크에 이르기까지 GM 1차 협력사로 차체를 부품을 생산하고 있다. 또 현대·기아차그룹에 2014년부터 전기차 배터리 케이스와 차량의 뼈대 역할을 하는 샤시 부품류를 생산·공급하고 있는 우수 중소기업이다.

    김용진 정아정밀 대표가 로봇 활용 공정으로 나온 제품을 소개하고 있다./정아정밀/
    김용진 정아정밀 대표가 로봇 활용 공정으로 나온 제품을 소개하고 있다./정아정밀/

    경남테크노파크의 지원으로 구축한 공정은 다양한 차종에 적용되는 프레스 성형부품(소성가공)이다. 스터드 용접 공정은 ‘소재 투입→소재 정렬→스터드 용접→공정 완료품 배출’로, 정아정밀에서는 로봇이 투입되기 전 자동차 차체(판금)에 볼트 등을 붙이는 과정을 수작업으로 진행했다. 단순·반복되는 과정으로 생산율이 낮았고, 이직률과 불량률도 높은 게 현실이었다. 하지만 이 공정에 제조로봇을 활용함으로써 자동화에 따른 생산성 향상과 품질 안정, 작업 환경을 개선하는 긍정적인 효과를 누리고 있다.

    다양한 차종에 적용되는 프레스 성형부품에 구축
    로봇 투입 전 수작업 진행… 생산 낮고 이직·불량 높아
    생산라인 개선으로 연간 4800만원 원가절감
    로봇 생산라인 확대 모색도

    정아정밀 관계자는 “그 동안 외국인 인력을 고용했는데, 불량률이 적지 않았다”면서 “이번 생산 라인의 개선으로 절반가량 인건비가 줄었고, 불량률도 줄어 연간 4800만원 이상의 원가 절감이 예상되며, 그에 따른 인원 재배치로 생산성 향상을 도모할 수 있다”고 전했다.

    지난해 코로나 사태로 창사 이래 처음으로 당기순이익 적자를 기록할 만큼 어려웠지만 올해 로봇 생산라인의 확대 등을 모색하며 재도약의 기회로 삼고 있다. 올 하반기에는 GM 창원공장 CCUV(프로젝트 명) 라인 투자도 계획 중이다. 특히 지난 2012년 대형 차체 생산을 위한 라인을 설치하고, 2500톤 유압 구매를 계기로 배터리 케이스를 양산하면서 전기차로의 전환기가 성장의 기폭제가 되길 희망하고 있다. 때문에 공장 증축과 함께 이번에 도입한 로봇 공정의 확대도 계획하고 있다.

    김용진 정아정밀 대표는 “스터드 용접의 로봇 자동화로 제조 방식을 개선해 기존 고객 뿐 아니라 신규 메이커에서의 공급도 지속적으로 들어올 것으로 기대된다”며 “열심히 노력해 회사를 키우는 동시에 고용을 늘리고 지역사회에 이바지할 수 있도록 하겠다”고 말했다.


    ▲용접 분야 우수업체- 김해 (주)유니크

    ◇조립 분야는 단어 자체로는 여러 부품들을 하나의 구조물로 맞춰 짜는 것을 말한다. 산업계에서는 대량 생산 과정에서 동작할 산업용 기계 및 장비를 완성하는 한 분야다. 특히 제조업에서는 최종 공정에 해당한다.

    김해 진영에 있는 (주)유니크는 자동차 부품 전문생산 업체다. 지난 1971년 일반시계 제작에서 시작해 현재는 배기가스저감용 밸브, 자동변속기용 솔레노이드 밸브, 자동차용 시계, 센서 등을 생산하는 자동차 핵심부품 제조 기업으로 발돋움했다.

    유니크에서 가장 많은 비중을 차지하고 있는 제품은 유압 솔레노이드 밸브다. 자동변속기의 핵심 부품인 유압 솔레노이드 밸브는 국내 시장의 약 70% 점유율을, 자동변속기 제어 솔레노이드 밸브는 45.3%의 점유율을 보이고 있다. 특히 DCT(Dual Clutch Transmission) 제어 솔레노이드 밸브와 배기가스 제어 솔레노이드 밸브의 경우, 국내 시장을 독점할 정도의 기술력을 갖추고 있다.

    유니크 회사의 조립 공정에 로봇이 구축된 모습./유니크/
    유니크 회사의 조립 공정에 로봇이 구축된 모습./유니크/

    자동차 배기가스 내보내는 바이패스 밸브 조립에 도입
    작업 기피 따른 채용 해결… 생산성 향상·불량률 감소
    품질안정으로 경쟁력 높아져… 시스템 운영 기술 확보
    높은 수준 인력 전환 효과도

    회사는 친환경차 산업의 수소연료전지 자동차의 핵심부품인 수소제어모듈을 개발, 상용화했으며, 시가 라이터 삽입형 운행거리 측정장치인 ‘캐롯 플러그’ 등 신제품을 양산하는 등 사업영역도 다각화하고 있다.

    이번에 로봇이 도입된 공정은 바이패스 밸브 조립의 부분이다. 바이패스 밸브는 고온 배기가스를 냉각기로 보내거나 엔진룸, 흡기다기관으로 보내는 역할을 한다. 바이패스 밸브를 조립하는 공정 가운데 레이저마킹과 베어링 압입, Shafe seal & Seal plate 조립에 수작업 대신 로봇이 활용됐다. 컨베이어밸트 중간에 가반중량 10㎏의 6축 산업용 로봇 2대가 설치돼 마킹과 압입, 조립으로 이어지는 공정을 자동화한 것이다. 이 시스템 구축으로 그동안 작업 기피에 따른 채용 등 문제점들이 사라졌으며, 생산성 향상과 동시에 불량률 감소로 경쟁력도 높아졌다는 게 회사 측의 설명이다.

    유니크 김진수 대리는 “로봇자동화 시스템으로 제품 품질의 안정성과 생산성 증가를 꾀했다”며 “시스템 운영 기술 확보와 함께 자동화에 따른 인력을 더 높은 수준의 기술 인력을 전환할 수 있는 점도 효과”라고 말했다.

    로봇자동화에 따른 효율이 높은 만큼 회사는 다른 공정에도 로봇자동화시스템 구축을 검토하고 있다.

    김정민 기자 jmkim@knnews.co.kr

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