[르포]"스마트 팩토리"...현대·기아 제조 경쟁력 한 눈에

[아이뉴스24 김종성 기자] 모니터 화면에 현대차그룹의 첫 전기차(EV) 전용 공장인 '기아 광명 EVO 플랜트'의 차체 공장 부품 물류 공간에서 현재 작업 중인 상황이 펼쳐진다. 적재된 부품이 제조 공정에 투입되는 과정과 재고 현황 등 각종 데이터를 한눈에 확인하고 제어할 수 있는 현대차그룹의 '디지털 트윈 시스템'이다.

현대차·기아 관계자는 "데이터의 저장은 물론 기록된 특정 시점을 다시 재생해 확인할 수 있는 '디지털 블랙박스' 기능도 있어 생산 라인에 문제가 발생하면 원인을 분석해 조치할 수 있다"고 설명했다.

현대차그룹은 21일 경기도 현대차∙기아 의왕연구소에서 '이포레스트 테크데이(E-FOREST TECH DAY) 2024' 개최를 하루 앞두고 열린 미디어 초청 행사에서 스마트 팩토리 혁신 제조 기술을 공유하고, 신기술을 선보였다.

올해로 5회차를 맞은 '이포레스트 테크데이'는 현대차·기아 제조솔루션본부 및 협력사가 제조 기술 혁신을 통해 소프트웨어 중심 공장(SDF)으로의 전환을 위한 미래 비전을 제시하고, 현재 연구개발하고 있는 성과를 공유하는 행사다. 올해 행사는 오는 22일부터 24일까지 열린다.

현대차그룹은 스마트 팩토리 관련 신제조 기술 200여 건을 전시한다. 미래 신기술 방향성을 제시하기 위해 SDF, 미래항공모빌리티(AAM), 로보틱스, 스타트업 등 4개의 테마관을 운영한다. 특히 200여 건의 전시 중 현대모비스, 현대로템, 현대위아, 현대오토에버, 현대글로비스, 현대트랜시스 등 6개의 그룹사가 28건, 스타트업이 5건의 전시에 참여한다.

◇ 현대차그룹의 스마트팩토리 브랜드 '이포레스트(E-FOREST)'…SDF 전환 가속

이포레스트는 고객의 가치를 실현하기 위해 모든 것을 유기적으로 연결해 제조시스템의 혁신을 추구하는 현대차와 기아의 스마트공장 브랜드다. 인공지능(AI)과 로봇을 활용한 자동화 기술과 인간 친화적인 스마트 기술을 도입해 제조 시스템을 혁신하고 나아가 모빌리티 산업 전체를 고도화하는 것을 목표하고 있다.

첫 글자인 'E'에는 보다 효율적(Efficient)이고 경제적(Economical)으로 모빌리티 산업 환경(Environment) 전체의 진보를 달성하겠다는 의미를 담았다. 아울러 고객과 파트너사에 최고의 만족(Excellence)을 선사하기 위해 인공지능, 로봇 기술, 디지털 트랜스포메이션(DX), 정보통신기술(ICT) 등의 요소와 가치를 연결해 모두(Everyone)를 위한 혁신을 이루겠다는 뜻을 담았다.

이포레스트가 기반으로 삼는 SDF는 데이터 연결 및 디지털 전환을 통해 고객의 요구사항이 반영된 제품을 누구보다 빠르게 제공하는 생산공장으로, 소프트웨어 중심의 자동차(SDV)를 생산하는 기지 역할을 수행하게 된다.

향후 SDF가 구축되면 제조 지능이 고도화되고 유연성이 확보되는 만큼 데이터와 소프트웨어를 기반으로 한 의사결정과 공장 운영이 가능해진다. 이를 통해 생산 준비기간 단축을 비롯해 생산속도 향상, 신차 투입 시 투자 비용 절감, 품질 향상 등의 효과를 일으킬 것으로 회사는 기대하고 있다.

◇ "혁신 기술로 AI 자율제조 산업 이끈다"

'이포레스트 테크데이 2024'에서는 제조 AI와 디지털 트윈, 물류·조립 자동화, 로보틱스 솔루션, AAM 제조기술 등 다양한 혁신 기술 200여 건을 전시한다. 핵심 기술로는 △물류로봇(AMR) 주행 제어 내재화 기술 △비정형 부품 조립 자동화 기술 △무한 다축 홀딩 픽스처(고정장치) 기술 △스팟(SPOT) 인더스트리 와이드 솔루션 △도심항공모빌리티(UAM) 날개, 동체 자동 정렬 시스템 등이 있다.

'물류로봇(AMR) 주행 제어 내재화 기술'은 물류로봇 활용에 필요한 제어와 관제 소프트웨어 알고리즘을 내재화한 기술이다. 기존에 전진과 직진 이동만 가능하던 것과 달리 앞뒤 관계없이 전 방향 이동이 가능하며, 좌우 바퀴 회전수를 제어해 중량물을 올린 상태에서도 물류로봇이 매끄럽게 곡선 주행을 할 수 있도록 해주는 기술이다.

이날 화물의 입고부터 제조 공정 현장으로 AMR이 이동하는 것을 시연했다. 화물이 입고되면 중량 관리 시스템으로 이동시켜야 하는 화물에 데이터를 분석한다. 이후 AMR이 부품 등 화물이 놓인 팔레트로 이동해 위에 얹고, 최적화된 경로(루트)를 따라 이동해 목적지로 화물을 배송한다.

'비정형 부품 조립 자동화 기술'은 AI 비전 알고리즘을 통해 호스나 와이어 등 형태가 고정되지 않은 비정형 부품도 인식하고 피킹(집는) 포인트를 자동으로 산출해 제어 명령을 내리는 프로그램이다. 휴머노이드 로봇이 공장에 본격 도입될 경우 자율적인 공장 운영을 위해 필수적인 기술이다.

실제로 3-핑거(3개의 집개손가락)로 구현된 휴머노이드 로봇이 엔진 호스를 잡아 매우 매끄럽게 엔진에 연결했다. 휴머노이드의 3-핑거는 집은 부품이 어떤 방향으로 놓여있든 위치를 조정해 정확한 곳에 조립을 할 수 있다. 현재는 비정형 부품 조립의 경우, 작업자에 의존하고 있어 작업 피로도 가중은 물론, 휴먼 에러에 대한 우려도 상존한다. 그러나 자동화 기술을 통해 이러한 문제를 해결하고, 효율과 정확성을 높일 수 있다는 설명이다.

'무한 다축 홀딩 픽스처(고정장치) 기술'도 눈에 띈다. 기존에는 도어, 후드, 휠 등 각종 파트를 조립하기 위해서는 각 파트에 맞는 픽스처가 별도로 필요했다. 이를 하나의 픽스처로 조립할 수 있도록 해줘 매번 별도로 제작하고 세팅하는 데 따른 비용을 절감하는 것은 물론, 설계 데이터값만 입력하면 되기 때문에 어떤 파트에도 쉽게 적용가능해 공장 유연화에 매우 효과적인 기술이다. 파트가 바뀔 때마다 해당 정보가 PC에 자동 입력되고 이를 통해 픽스처의 파트 고정 포인트가 자동으로 이동돼 해당 파트를 고정할 수 있다.

현대차그룹의 로보틱스 자회사 보스톤다이나믹스의 로봇개 '스팟(SPOT)'을 활용한 '스팟 인더스트리 와이드 솔루션'의 신기술도 선보였다. AI와 비전(vision) 처리, 빅데이터 처리 등을 활용한 지능형 점검 기술을 도입해 스팟이 눈, 코, 입에 해당하는 각종 센서를 통해 공장 환경에서 실시간 안전 점검과 설비 점검을 수행할 수 있는 기술이다.

로봇개 '스팟'은 현대차와 기아의 싱가포르, 미국 등 제조 공장에서 현재 품질을 높이기 위한 작업을 하는 데 활용되고 있다. 그 외에도 사람이 작업하기에 위험하거나 어려운 지역의 안전 등을 점검하고 순찰, 조치할 수 있는 패트롤 솔루션, 토마토 등 농작물 수확을 할 수 있는 스마트팜 분야에서도 활용될 수 있도록 개발 중이다.

'UAM 동체, 날개 자동 정렬 시스템'은 차량 대비 10~100배 이상의 조립 정밀도를 요구하는 UAM의 특성을 고려해 고중량의 UAM 동체와 날개를 1㎛(마이크로미터) 단위로 자동 정렬해가며 정밀 체결하는 기술이다. 이를 통해 통상 3~5일 소요되는 과정을 단 몇 시간 작업으로 단축할 수 있다.

이재민 현대차·기아 제조솔루션본부 이포레스트센터 상무는 "SDV는 소프트웨어 중심으로 진화하는 자동차로, 고객에게 새로운 경험을 줄 수 있는 차량"이라며 "소프트웨어로 정의되는 공장(SDF)은 데이터 기반의 의사결정 운영을 통해 민첩하고 똑똑한 공장을 구축한다는 것으로, 생산공정의 데이터 연결과 디지털 전환을 통해 고객 요구사항이 반영된 제품을 누구보다 빠르게 제공할 것"이라고 말했다.

이어 "스마트 팩토리 브랜드 이포레스트는 고객의 가치 실현을 위해 제조 환경을 구성하는 모든 요소를 유기적으로 연결해 제조 시스템의 혁신을 추구하고 있다"며 "모든 시스템이 유기적으로 연결된 생산 시스템 혁신 생태계 구축을 통해 자율 제조 산업을 리딩(선도)하고, 지속가능한 협업 생태계 구축에 기여하는 것이 목표"라고 밝혔다.