‘자동화(로봇화)+정보기술(IT)화’가 융합한 8개의 시범 자동화라인 구축

산업부, ‘뿌리기업의 스마트화’ 적극 지원

김미선 기자

산업통상자원부는 ‘2014년도뿌리기업 자동화․첨단화 지원사업’을 통해 뿌리기업들에게 자동화(로봇화)와 정보기술화(IT)를 함께 접목한8개의 시범 생산라인을 올해 5월까지 구축 완료하고,2015년도 사업부터는 중소기업청으로 이관해 지속 지원하기로 했다.

이 지원사업의 경우 지난 2013년에처음 시작해 그해 19개 뿌리기업의 참여를 통해 최대 50% 원가절감과 80%의 생산성 향상 및 안전성 제고 효과를 나타낸 바 있다.

그러나지난 2013년 지원사업이 단순히 수작업으로 진행되던 공정을 연결하거나 일부 공정만을 자동화하는데 그쳤던데 반해, 2014년도 지원사업은 중․대형의 자동화(로봇화) 공정 도입과 함께 정보기술(IT)화도포함한 스마트화된 생산라인을 구축하고자 하는 것이 특징이다.

특히, 2014년도 지원사업으로구축될 8개 자동화라인 중에서도 2개를 선정해 추가적으로생산정보시스템(MES), 공급망관리(SCM) 등을 구축해뿌리산업의 선도적인 스마트공장 모델로 향상시켜 확산하기로 했다.

단순 노무인력의 부족, 낮은 생산성, 품질 향상의 어려움 등을 겪는 뿌리기업에 있어 이번 지원사업은 생산성․품질 향상, 작업환경 개선, 고급 기술인력 대체로 인한 연구개발 능력제고 등뿌리기업의 고부가가치화 및 첨단화를 유도하는 데 있어 큰 효과가 있었다는 평이다.

특히, 이번 지원사업을 통한 8개 유형의 시범 자동화라인이 성공적으로 구축될경우 시범 자동화라인당 평균 6.6개사가 동 자동화라인 모델 도입을 적극 검토하기로 했다.

산업통상자원부는 이 지원사업을 통해 성공적으로 구축된 자동화라인에 대해서는뿌리기업 이행보증사업(자본재공제조합)과 신성장기반자금(중기청) 등을 통해 다른 뿌리기업들도 도입할 수 있도록 지원하기로했다.

산업통상자원부 최태현 소재부품산업정책관은 “뿌리산업은 자동차·조선·IT 등 주력제조업의 글로벌 경쟁력의 근간이 되는 산업으로서 자동화․IT화를 통한 스마트화는 필수적”이라면서, “스마트화로전환을 위한 뿌리기업들의 적극적인 노력을 당부한다”고 말했다.

삼일금속, IT 기반 전기도금 공정제어용 자동화시스템 구축

국내 자동차 표면처리시장은 내수용에서 소진되는 것을 넘어 전 세계 각 지역으로의수출이 지속적으로 증대됨에 따라, 고객사에서는 더욱 안정된 고품질과 세계 초일류 제품의 선도적 역할과생산을 요구하고 있는 상황이다.

도금제품의 고품질 향상을 위해서는 작업의 단순화, 표준화, 전문화 및 작업속도의 규제화에 대한 공정관리가 중요하게작용하며, 도금공정의 품질 보증도 행해져야 할 필요가 있다. 또한시장 요구에 적합한 가능성 및 가격차에 대응하기 위한 도금공정 관리 및 기술 관리도 반드시 필요하다.

이와 관련해 전기도금 공정의 경우 각 단위 공정마다 공정 변수가 존재하며, 하나의 라인에서 제어해야 하는 변수도 50여개에 달한다. 전처리 공정, 세척 공정, 도금및 후처리 공정 등의 단위 공정마다 모터, 펌프, 중량센서, 온도, pH, 농도, 히터, 밸브 등의 적절한 제어가 필요하므로, 이 모든 변수들을 공정 PLC(Product Life Cycle)를 통해 디지털로 신호를 수신하는 시스템을 구축할 필요가 있었다.

삼일금속의 경우 수신된 데이터를 통해 이미 설정된 수치값에 적합 유무를 판단할수 있는 설정치를 지정한 후 운전상황을 실시간으로 모니터링할 수 있도록 구축함과 동시에 시스템의 이상 징후 발생시 관리자들의 스마트기기로 관련내용을 송출해 즉시 대응이 가능하도록 함으로써 제품 생산시 문제가 발생하지 않도록 사전 예방할 수 있는 시스템을 구축했다.

삼일금속은 이번 시스템 구축을 통해 기업의 경쟁력 측면에서 최신 스마트라인설치로 인한 대외 이미지 개선과 제품 품질 향상 및 안정에 따른 대외 신뢰도 제고(불량율 50% 이상 감소), 뿌리기업의 스마트 제어 융합에 따른 선진화 기업으로전환(전국 최초 스마트 도금라인 구축 운영)을 기대했다.

이번 구축으로 인해 생산성 및 품질 제고 효과 측면에서는 자동라인의 설비가동률 증대로 인한 10% 이상 생산성 증대는 물론, 표준값의오차율 5% 이하 축소관리로 인한 원가 5% 이상 감소, 불량률 50% 감소로 인한 생산성5% 이상 증대되는 결과를 가지고 왔다.

또한, 작업환경 개선 효과로는약품 분석의 수동작업을 자동으로 대체해 분석자의 유해공정 노출을 줄임으로써 근로환경 개선(도금조, 전처리조에서의 염화수소, 먼지, 질소산화물) 효과를 비롯해 약품투입의 자동화로 현장 근로자의 유해환경 노출 제거(중량물이동 및 유해가스 노출, 일일 수동 약품투입량을 기존 50kg 가량에서 5kg 내외로 90% 이상 자동화 변경) 등의 효과를 가져왔다.

재영솔루텍, CNC 절삭가공과 LASER 마킹 조각가공의 단일공정 융합시스템

최근 IT기술의 급속한 발전으로금형부품에도 QR 코드, RFID 등을 이용한 금형정보 관리방법을도입 중이다.

절삭가공 종료 후 동일 기계에서 레이저로 QR 코드를부품 표면에 직접 가공한 후 이를 스마트폰으로 촬영하고, 금형의 상세 제조정보를 모바일 기기로 열람하도록하는 뿌리기술과 IT기술의 융합 서비스 개발도입 필요한 상황이다.

금형부품 가공과 레이저 마킹가공(품번, 품명, 기호, 달력, 로고 등의 식별기호)이 융합할 수 있게 된다면, 별도 공간의 두 공정을 소화하기 위한 금형부품의 이동 비용이 저감할 뿐 아니라, 펀치 핀 마킹 공정이 필요없게 되며, IT 연계시스템 구현 및 고객현장에서의 금형정보 직접 확인이 가능함으로써 공정 단축 및 고객서비스를 강화할 수 있는 시스템 구현이 가능해진다.

이를 위해 재영솔루텍은 선행작업으로 절삭가공을 주 기능으로 삼고, 레이저 가공 프로세스가 NC 기계 내부에 탑재돼 각각 독립적으로동작할 수 있도록 하는 하드웨어와 소프트웨어의 융합시스템 개발 제작했다.

상이한 두 공정 중 하나의 가공 공정에서 이상 발생시 절삭헤드와 레이저 헤드의상호교환 부착이 가능한 호환 시스템 및 금형 표면에 레이저 가공된 QR 코드와 무선 접속되며 금형제조정보를수록할 수 있는 웹사이트 제작 및 연관 프로세스도 개발했다.

이번 기술개발로 인해 NC에서의절삭가공 후 외부의 레이저 가공 장소로 이동할 필요가 없어 물류비가 절감되고 이종 기계의 세팅 방법 차이에서 발생하는 불량을 제거할 수 있게 됐을뿐 아니라, 절삭가공 후 곧바로 이어지는 레이저 가공은 품번, 품명, 재질 이외에 달력표, 회사로고 등의 미세가공까지 가능하므로 수작업형태의 화학약품을 사용하는 부식가공에 비해 친환경적이고 재현성이 높으며 가공정밀도를 높일 수 있게 됐다.

최근 친환경적인 레이저 마킹가공을 부분적으로 도입하고 있으나, 이는 극히 일부분이고 현장에서는 여전히 작업자의 순간적인 펀치력을 이용한 타각방식이 대부분을 차지하고 있는상황이다.

이 때문에 숫자(조각/기호) 조각핀을 가격하는 타점이 어긋나 손가락 상해를 입는 사례가빈번히 발생했는데, 이번 기술개발을 통해 절삭가공과 동시에 레이저 마킹을 실시함으로써 현장 작업자의신체상해 안전사고 유발을 사전 차단하는 효과도 창출됐다.

FA Journal 김 미 선 기자 (fa@infothe.com)