[특집] 한국생산기술연구원 '2025년 첨단제조슬롯 머신 페이 라인 실증사업 (수출지원형) 도입 사례

첨단제조로봇은 제조공정의 자동화·지능화를 통해 생산성 향상과 원가절감, 품질 균일화를 동시에 실현하는 핵심 인프라다. 인력 의존도를 낮추고 산업 재해를 줄이며, 데이터 기반 공정관리로 디지털 전환을 가속화 해 글로벌 제조 경쟁력 확보에 중요한 역할을 한다. 정부는 제조로봇을 통한 디지털 전환 실수요 대응 및 로봇공정시스템 시장 확산을 위해 ‘첨단제조로봇 실증사업’을 지원하고 있으며, 한국생산기술연구원(원장 이상목)은 2025년 뿌리산업(자동차)을 중심으로 첨단제조로봇 실증사업을 추진했다. 이 사업은 수출지원형 사업으로 해외에 제조시설이 기구축된 수요기업을 대상으로, 로봇공정모델을 보급·실증함과 동시에 SI기업의 글로벌 대응 역량을 제고하기 위한 것이다. 첨단제조로봇 실증 사업 총괄주관기관인 한국생산기술연구원(총괄 책임자:남경태 부문장)은 첨단제조로봇 수요기업과 공급기업을 중심으로 컨소시엄을 구성해 첨단제조로봇 실증 사업을 전개했다. 한국생산기술연구원이 추진한 ‘2025년 첨단제조로봇 실증 사업’ 수출지원형 성공 사례를 소개한다.(편집자)

실증 사례 : 자율주행 모바일 매니플레이터(AMMR)를 활용한 전기자동차 부품 가공 공정 자동화 및 디지털트윈 구축

첨단제조로봇 실증사업이 미래차 부품 제조현장의 자동화 전환을 가속화하고 있다. 수출지원형 트랙에 참여한 서진오토는 ‘자율주행 모바일 매니플레이터(AMMR)를 활용한 전기자동차 부품 가공공정 자동화 및 디지털트윈 구축’ 과제를 통해 스마트 가공·물류 통합 모델을 구현하며 글로벌 생산 경쟁력 확보에 나섰다.

이번 실증은 가공 대상인 전기자동차용 모터 하우징 소재 이송에 자율이동조작로봇(AMMR)과 OHRT(RGV+협동로봇) 및 RGV를 투입하여 자율제조 자동화 및 디지털트윈 구현으로 생산성 및 품질 향상을 도모하여 제조 경쟁력을 강화하고 생산비 절감 등 AI 자율제조 자동화 공정을 구축하는 것이 목표다. 사업비는 총 10억원(국비 50%·민간 50%) 규모다. 이 과제는 RGV가 가공 대상인 모터 하우징을 팔레트에서 가공 작업 공정으로 이송하는 역할을 하며, OHRT가 가공 중 압축공기 분사 작업을 진행, 가공 완료 후 자율이동조작로봇(AMMR)이 가공을 마친 모터 하우징을 OCR 검사기 및 세척기로 공정 이송하는 자율제조 자동화 공정을 구성하는 것으로, 디지털트윈 솔루션을 적용하여 전 공정에 대한 통합관제 시스템을 구축하는 것이 핵심이다.

◊참여 기업 개요...수요기업-서진오토, 공급기업-건솔루션㈜

수요기업인 서진오토(SEOJIN AUTO)는 ㈜서진시스템의 베트남 법인으로 2016년 설립되었다. ㈜서진시스템은 1996년 서진테크로 출발하여, 지속적인 기술개발과 사업 확장을 통해 글로벌 제조업체로 성장하였다. ISO 9001 및 TS 16949 인증을 획득하며 품질경영체계를 확립하고, 국내 자동차 제조사 협력업체 등록 및 연구개발전담부서 인증을 통해 기술력을 강화하였고, 핸드폰 부품을 삼성전자에 납품하며 글로벌 시장에 본격적으로 진출하였다. 2014년 중국 심천 법인을 설립하였고 베트남 무선 공장을 완공하고, 2016년 ㈜텍슨을 인수하면서 사업 포트폴리오를 다변화하였다. 주요 생산 제품으로는 자동차 부품, 통신 장비, 반도체 장비 및 부품, ESS, 컨테이너 등이 있으며, 삼성, SK 하이닉스, 현대, 에릭슨, 후지쯔, 스텔란티스 등 여러 국내외 기업에 제품을 납품하고 있다. 베트남, 유럽(헝가리), 미국 등으로 법인 설립을 통해 글로벌 시장을 확대하고, 물류법인(SJ LOGISTICS)과 미국 영업법인(SJ GLOBAL)을 설립하며 국제적 경쟁력을 강화하고 있다.

공급기업인 건솔루션㈜는 2011년 스마트팩토리 사업을 기반으로 출발한 후, 급변하는 제조분야에서 AI와 제조·물류등의 자율로봇관제, 머신비젼, 디지털트윈 등의 특화된 기술로 국내시장을 선도하고 있으며, 스마트팩토리와 자율제조의 국제표준기술을 한국화하여 AI자율제조분야를 선도하고 있다. 주요 솔루션은 스마트 제조 공정 고도화를 위해 이기종 다수 로봇 공정을 통합 제어하고 트래픽을 분산 제어하는 통합관제 솔루션으로서, 자율제조 무인 자동화시스템과 이기종 설비간 데이터 통신 인터페이스를 통해 데이터 연계를 통한 통합관제 시스템솔루션을 구축하는 것이다. FACON 테크센터의 다양한 장비를 통해 SmartR&D 솔루션개발, 스마트공장시스템 테스트베드, Renishaw Probe 측정, 로봇 머신 텐딩 자동화 시스템 개발, MES/POP/CAP/SPC/EIS, AGV, AMR 연계 솔루션 구축 등 스마트펙토리 솔루션에 멀티AI기반 자율주행로봇 생산시스템과의 통합솔루션 기술로, 생산현장의 AI자율제조솔루션을 구축하고 있다. 2013년 설립한 기업부설연구소에 총 35명의 전문연구개발 인력을 통해, 산업통상부의 ‘첨단제조로봇 실증사업’, ’제조로봇 플러스사업‘ 등 20건 이상의 정부 주도 로봇 자동화 프로젝트 실적을 갖고 있다.

◊ 대상 공정...가공·이송 분절 구조…생산 비효율 상존

도입 전 공정은 소재 생산(다이캐스팅 금형 통한 부품 생산)-소재 이동(작업자 대차 이용한 소재 적재)–디버링(대차 이용 가공 파트 소재 이동)–소재 가공(작업자 소재 투입/배출. 소재 앞면 가공)-소재 가공(작업자 소재 반전/투입/배출. 소재 뒷면가공)-세척, QCR 검사(세척 소재 검사기 내 작업자 투입/배출)–QC 검사, 포장(QC 검사를 통한 합/불 판정 및 소재 포장)으로 되어 있었다. 모든 공정의 이동, 가공, 세척을 위한 소재 투입/배출 시 작업자 배치가 필요(설비 1대당 1인)했고, 증가하는 생산량 요구에 대해서 공정 설비 추가 시 로봇 추가 배치가 필요(설비 2대당 로봇 1대)했다. 고정형 로봇 배치 연계로 공정 내 로봇 에러 시 공정 생산 중단 현상이 발생했고, 소재 적재대가 생산시설과 멀리 떨어져 있어 소재 분배 및 교체에 과도한 시간을 필요로 했으며, 현장 작업 담당자 부재 시 연속생산 불가능 등 생산성 저하 현상이 발생했다. 또한 수작업 압축공기 분사 작업(이물질 및 절삭유 제거)으로 자동화 구축에 어려움이 있었고, 대상물 세팅 시 작업자의 세팅 오류로 인해 불량 발생, 가공 공정의 모니터링 부재로 생산정보 확인 불가, 설비 예지보전이 불가능했다.

실증은 공정의 흐름상 작업 시간 내 병목현상이 발생함에 따라 이송 및 세척, 절삭공정에 원활히 대응하기 위해 제조 물류 공정, 절삭공정에 RGV를 적용하여 병목현상을 없애고 수작업으로 진행하던 OCR 검사와 세척공정을 무인자동화 하여 생산성 향상을 도모했다. 작업자의 개입 없이 소재를 가공기로 이송하여 연속생산이 가능한 자동화 환경을 구축해야 했고, 작업자의 노동환경 개선(피로도 감소, 안전사고 및 근골격계 질환 예방), RGV를 통한 일률적인 대상물 세팅으로 불량률 감소, 통합관제를 통한 디지털트윈을 적용하여 공정 내의 작업환경 모니터링 등 빠른 의사결정 가능한 자율 제조 시스템을 구축할 필요성이 발생했다.

◊실증 사업 추진...핵심은 ‘QR 기반 혼입 방지’와 ‘MES 연동 LOT 분류’

실증 공정은 투입 자재 적재 → 소재 투입 → RGV가 소재 공급장치 이동 후 소재 로딩 → RGV가 1차 가공 대상 장비 이동 후 소재 언로딩 → 가공 및 OHRT 압축공기 분사 작업 → 가공완료 신호 확인된 대상 장비 RGV 이동 후 소재 언로딩 → RGV가 소재 2차 가공 대상 장비 이동 후 소재 로딩 → 가공 및 OHRT 압축공기 분사 작업 → RGV 2차 대상 장비 이동 후 소재 언로딩 → 배출장치 배출 → AMMR OCR 검사기 로딩 → AMMR 세척기 로딩 및 배출 순으로 구성했다. 가공 및 OHRT 압축공기 분사 작업, AMMR OCR 검사기 로딩, AMMR 세척기 로딩 및 배출 공정에 로봇을 투입해 생산성을 확보했다.

슬롯 머신 페이 라인은 AMMR 2대(건솔루션+두산로보틱스. Gr-AMMR50)와 OHRT(건솔루션+두산로보틱스. Gr-OHRT) 4대, RGV(건솔루션. Gr-RGV) 2대 등 총 8대가 투입되어 라인 전체를 슬롯 머신 페이 라인화했다.

◊ 성과 및 기대 효과...핵심성과지표(KPI) 생산성 14.3%↑, 불량률 33.3%↓, 원가 88.2%↓

서진오토가 제시한 필수 KPI 목표는 생산성은 도입전 월 360개에서 420개로 16.6% 향상, 불량률은 1.2%에서 0.8%로 33.3% 감소, 원가절감은 1700만원에서 200만원으로 88.2% 절감을 목표로 한다. 로봇 투입에 따른 야간작업자 대체 및 야간작업이 가능해 설비 가동률 향상, 가공품 불량문제 해소에 따른 품질개선, 근로자의 로봇 도입에 대한 부정적 인식 개선, 고위험 및 단순 반복 작업 대체에 따른 근로 직무만족도 향상도 기대할 수 있다. 실제 공정 도입 후 핵심 성과 지표를 살펴보면 생산성은 시간당 615개로 70.8% 향상, 불량률은 1.2%에서 0.2%로 83.3% 개선, 원가절감은 1700만원에서 200만원으로 88.2% 절감했다. 

수출지원형 과제 특성상 이번 실증은 해외 생산거점 적용 가능성 확보에 초점이 맞춰졌다. 첨단제조로봇 실증사업은 자율주행 로봇과 디지털 제조기술 융합을 통해 제조현장의 패러다임 전환을 이끌고 있다. 서진오토 사례는 미래차 부품 생산에서 ‘이송-가공-데이터’가 통합된 지능형 자동화 모델의 방향성을 제시하는 대표 사례로 평가된다.

한국생산기술연구원은 산업통상자원부와 한국로봇산업진흥원이 추진하는 '2025년 첨단제조로봇 실증사업'의 총괄주관기관으로서 국내외 제조 현장의 디지털 전환을 진두지휘하고 있다. 본지는 이번 3회에 걸친 특집 시리즈를 마무리하며 사업 총괄 책임자인 지역산업혁신부문(제조로봇) 남경태 부문장과의 인터뷰를 통해 올해 사업에 대한 평가와 향후 로봇 산업 발전을 위한 제언을 들어보았다.

사업 총괄 책임자인 지역산업혁신부문(제조로봇) 남경태 부문장은 2025년 첨단제조로봇 실증사업에 대한 전체적인 평가에 대해 "국내 제조업의 디지털 전환(DX)을 가속화하고 로봇 산업의 본질적인 경쟁력을 한 단계 끌어올린 변곡점이다"라고 평가했다.

남 부문장은 "올해 사업은 기계, 자동차 등 뿌리산업부터 바이오·화학, 식음료, 섬유 등 로봇 활용 확산이 시급한 업종을 대상으로 189개의 로봇공정모델을 실증하는 데 주력했다"면서, "단순히 로봇 도입에 그치지 않고, 공정 컨설팅부터 안전인증, 성능검증까지 패키지로 지원함으로써 제조 현장의 실질적인 생산성 향상과 원가 절감을 실현했다"고 밝혔다.

실제로 스누콘(임플란트) 사례에서는 생산성이 99.7% 향상되었고, 아주산업(건자재)은 수작업 중심의 기피 공정을 자동화하여 제조원가를 75% 절감하는 등 가시적인 성과를 거두었다.

올해 처음 시행된 '수출지원형' 사업에 대해서는 "국내 SI(시스템 통합) 기업과 로봇 제조사가 글로벌 시장으로 뻗어나가는 마중물 역할을 했다"고 평가하면서, "해외에 제조 시설을 둔 수요기업을 대상으로 국산 로봇공정모델을 실증함으로써, 국내 SI 기업의 글로벌 대응 역량을 입증한 것이 가장 큰 수확이다"라고 강조했다.

베트남에 진출한 서진오토 사례가 대표적이다. 자율주행 모바일 매니퓰레이터(AMMR)와 디지털 트윈 기술을 융합한 스마트 가공·물류 모델을 성공적으로 구축하며, 해외 생산 거점에서도 지능형 자동화가 가능함을 보여주었다.

그러면서 남 부문장은 "현재 베트남과 체코를 중심으로 진행 중인 수출 지원 사업을 향후 미국과 유럽 등 전 세계 제조 거점으로 확대해야 한다"고 제안하면서, "서진오토가 미국과 유럽에도 법인을 두고 있다. 국산 로봇 시스템이 글로벌 표준으로 자리 잡기 위해서는 더 다양한 국가에서의 실증 레퍼런스 확보가 필수적이다"라고 말했다. 

남 부문장은 "지속 가능한 로봇 생태계 구축을 위해 정부와 정책기관의 적극적인 뒷받침이 필요하다"고도 제언했다. 그는 "로봇 도입은 이제 단순한 설비 투자가 아닌 글로벌 제조 경쟁력 확보를 위한 필수 인프라 구축"이라며, "중소·중견기업이 로봇 도입 시 겪는 재정적 부담을 완화하기 위한 정부출연금 매칭 비율의 유연한 적용과 세제 혜택이 확대되었으면 좋겠다"고 요청했다. 그리고 "급격히 발전하는 기술 속도에 맞춰 현행 규제 및 산업 안전 기준을 고도화하고, 공급기업(SI)들이 해외 시장에 안정적으로 진출할 수 있도록 전략 국가별 맞춤형 지원 체계를 더욱 촘촘히 설계해야 할 것 같다"고 설명했다.

또한 남 부문장은 "향후 로봇 자동화의 차세대 비전으로 '피지컬 AI(Physical AI)'도 중요하다"고 강조했다. 그는 "현재의 공정모델은 정형화된 작업에서 큰 성과를 내고 있지만, 앞으로는 비정형 환경이나 고난이도 정밀 공정에서도 로봇이 스스로 판단하고 움직여야 한다"며, "물리적 세계를 인지하고 상호작용하는 피지컬 AI 기술을 활용한 로봇공정모델 개발과 실증이 반드시 필요하다"고 역설했다.

마지막으로 남 부문장은 "한국생산기술연구원은 앞으로 국내 AI 및 SI기업과 역량을 모아 단순 반복 작업을 넘어, 인공지능과 로봇 기술이 물리적으로 결합된 고도화된 자율제조 시스템을 개발할 계획"이라며, "이를 통해 국내 제조업이 베트남을 넘어 미국 등 글로벌 시장에서 초격차 경쟁력을 유지할 수 있도록 피지컬AI 기반 지능형 표준공정모델 확산에 총력을 기울일 예정이다"라고 밝혔다.