[트윔 제공] 검사자동화가 대세로 기울고 있지만 현장에서는 여전히 검사공정에 적지 않은 인력을 투입하고 있다. 특히, 난반사가 심한 자동차 부품, 금속 제품은 기존의 룰 기반 머신비전을 거쳤다 하더라도 육안으로 재작업을 해야 하는 경우가 허다해 계속해서 검사원 투입이 불가피한 실정이다.

제각기 다른 비정형 불량도 샅샅이 잡아내는 AI 기반 검사시스템이 각광받게 된 배경이다. AI 검사자동화 솔루션 국내 최다 레퍼런스를 자랑하는 트윔(대표 정한섭)은 자동차 부품 제조기업 구축사례를 통해 인건비 절감과 품질 향상 방안을 제시하고 있다. 

2D비전검사에 육안검사로 진행률 저하

1986년 설립된 S사는 자동차 시트 및 도어용 리벳에 사용되는 헤더 제품을 생산하는 기업이다. 자동차 부품을 생산하는 기업으로는 초정밀 냉간 단조분야에 있어 세계 최고 수준의 경쟁력을 갖춘 기업으로 알려졌다. 특히, S사는 현대·기아자동차에서 요구하는 품질인증 제도인 에스큐(SQ· SUPPLIER QUALITY) 인증을 받는 등 꾸준히 업계 신뢰도를 쌓고 있다.

S사 생산 공정은 원소재 포밍을 거쳐 프레스, 이후 CNC 선반 또는 MCT 가공을 통해 열처리 작업를 진행하는 순으로 전개된다. 이어서, 초음파 세척 이후 비전검사를 통해 불량 여부를 확인해 정품만 출하한다. 검사 부분에는 치수 검사, 홀(hole) 위치 검사, 외관 불량 검사, 내관 불량 검사 등 8가지 공정과 더불어 마지막 검사원의 육안 검사가 수반된다. 

금속에서 주로 발생하는 불량은 찍힘, 눌림, 스크래치 등 비정형 결함들이다. 2D비전검사로는 이 같은 불량 유형들의 깊이 및 정도까지 짚어낼 수 없기에, S사는 1차적으로 2D비전검사 시 가성불량까지 검출해 육안 검사를 덧붙이는 방식으로 대응했다. 미세 홀 성형을 단조로 피어싱하는 방식으로 제품을 생산해 치수 정밀도가 우수했음에도 S사는 진성불량은 물론 가성불량까지 모두 검사하는 프로세스를 채택한 것이다.

현장에 딱 맞춘 검사시스템 구축

문제는 검사원들의 피로가 누적돼 검사를 온전히 진행하는데도 지장을 줄 수밖에 없었다. 또, 가성불량까지 포함하다 보니 불량률이 높게 나오기 일쑤였다. 

S사는 이 같은 난제들을 극복하기 위해 트윔과 손을 잡았다. S사는 8개의 검사 공정 및 육안 검사를 하나의 공정으로 처리하길 바랬다. 또한, 육안검사로 인한 개당 약 3초의 시간 소요를 1.3초로 줄이길 원했다. 아울러, 미검율은 0%, 마지막으로 가동률 85%를 요구했다(타 금속의 경우 99.9% 직행율까지 진행한 제품들도 있으나 해당 제품은 검사 항목 및 가공 특성상 85%로 협의해 진행했으며, 제품에 따라 90% 이상 상회하는 성능을 나타내고 있다). 

대량으로 생산되는 S사의 제품에 발맞춰 위해 빠른 검수 작업이 필요했다. 이에 트윔은 차량용 ABS 부품 제조에 불량 검수를 위해 AI 및 광학비전 기술을 이용한 비정형 금속 부품 외형 검사 장비 ‘T-MEGA’를 제안했다. T-MEGA의 강점은 타켓된 제품을 균일하게 공급함과 동시에 균일하게 배출이 가능하다는 점이다. 트윔은 비정형적인 금속 제질 검사를 위해 이 같은 정밀한 장비를 배치한 것이다. 또한, 7초 만에 불량 여부를 판독 및 검출 진행을 위해 고속 이동 중에서도 균일한 영상 획득을 위한 제어 기술도 가미했다. 

트윔은 AI 검사를 위한 필수 솔루션인 MOAI4.0을 적용했다. MOAI4.0은 트윔이 자체 개발한 딥러닝 기반의 AI검사 소프트웨어로 제품 결함을 신속하고 정확하게 검사해 기업이 룰기반 검사와 육안 검사의 한계를 넘는데 일조한다. 불량 검출율 100%, 미검율 0%라는 놀라운 성과를 자랑한다. 

트윔은 현장에 바로 적용할 수 있게 MOAI4.0을 제공한다. 전문 인력 또는 AI에 대한 숙련된 연구원이 아닌, 기존 작업자도 현장 교육만으로도 쉽게 다룰 수 있다.

품질 향상, 근무의 질 개선에 주효

트윔은 S사가 요구한 개당 1.3초의 검사 시간을 맞추기 위해 턴테이블 형식으로 T-MEGA 내부를 설계했다. 1사이클에 6가지 동시 검사가 진행되도록 구현해, 택타임(Tact Time)은 7.8초로 개당 1.3초 기준에 부합하는데 성공했다. 

또 다른 요구사항인 미검율 0%와 가동률 85%를 만족시키기 위해서는 검사 정확도가 관건이었다. 정확한 시료 판독을 위해서는 다량의 이미지 수집이 전제돼야 해 시료당 258장의 이미지를 3초 이내에 수집할 수 있도록 30개 카메라를 장착했다. 듀얼 GPU로 사양 업그레이드한 PC도 3대 구축했다. 소프트웨어 부분에서는 검사 모델을 MOAI 학습을 통해 업그레이드하면서, SW 가속기를 통해, S사는 빠르고 정확한 검사 공정을 구현할 수 있었다.

현재 S사는 분당 50개의 불량을 검출하며, 직행율 90%, 미검율 0%이라는 실적을 이어가고 있다. 기존 공정에서 가성불량율은 40%였으나, T-MEGA를 도입한 후로는 약 15%로 현저히 낮아졌다. 

주간 8시간 기준, 3교대 시 9명의 역할을 하게 됨에 따라 검사원 9명을 대체하는 ROI 성과를 거둘 수 있었다. 주52시간 근무환경 및 최저 시급에 영향을 받지 않고 24시간 가동이 가능해 인사관리에서도 ‘리스크 제로’를 달성했다. 일정한 기준의 품질 및 검사량을 확보해 ‘미검 제로’ 결실을 맺은 S사는 현미경을 통한 정밀 검사를 비전으로 대체함에 따라 정확성이 더욱 높아지고 품질의 신뢰도도 높아지는 선순환을 그리고 있다.

이 프로젝트를 진행한 트윔 조성호 책임연구원은 “트윔은 이미 여러 산업분야에 T-MEGA를 공급하며 국내 최대의 구축사례를 보유하고 있다. 이는 각각 고객사가 원하는 바에 맞춰 개발하기에 가능했다고 본다”고 밝혔다. 

트윔 정동환 전략영업마케팅실장은 “트윔은 공장자동화 도입이 필요한 중소·중견기업을 대상으로 자사의 AI검사 SW를 무료로 제공하는 ‘AI 바우처 사업’을 진행하고 있다”며, “이를 통해 중소·중견기업이 대기업과 견줘 손색없는 공장자동화 경쟁력을 갖출 수 있길 기대한다”고 말했다.

최정훈 기자 다른기사 보기