용접 자동화·무인화서 ‘용접로봇’의 역할과 전망은?

 

필요수요 대부분 충족된 상태서 대규모 설비투자 기대하기 힘들 듯

기술집약적 산업임에도 불구 ‘가격경쟁’ 심각한 수준

 

글 / 메탈넷코리아(월간 용접저널) 김가애 기자(Journalist Kim Ga Ae)

 

 

전 세계 산업의 고도화에 따라 1960년대 초반부터 산업현장에 적용돼 왔던 산업용 로봇은 당시까지 인간이 해왔던 단순반복 작업을 대신했다. 이때까지만 하더라도 로봇은 간단한 이송 등의 작업만을 수행했을 뿐이었다. 그러나 1970년부터 컴퓨터 기술을 응용한 프로그램화된 고기능의 로봇이 개발되고, 1980년대 이후에는 인지기능을 가진 인공지능 로봇까지 등장하기에 이르렀다.

 

산업이 점차 고도화될수록 더욱 정밀한 작업을 요하게 되고, 소득 수준이 향상될수록 열악한 작업환경을 꺼리게 되면서 용접로봇의 기능은 증가하는 수요만큼 더욱 발전하게 됐다. 한국경제는 1989년대에 접어들면서 산업구조가 급격히 고도화됐고, 새로운 상황에 직면했다.

 

값싼 인적자원에 의존하는 경제체질을 업그레이드하기 위해 자동화 기술, 로봇이 절실히 필요해졌다. 용접로봇의 가장 많이 적용되는 산업군으로 알려진 우리나라의 자동차 산업은 2000년에만 해도 세계 12위 정도의 규모였지만, 지난해 세계 5위 자동차 생산국으로 급부상해 국가 경제를 이끌고 있다. 이 같은 한국 자동차 산업의 성장에는 ‘용접로봇’이 뒷받침 하고 있었음을 무시할 수 없다.

 

신장 56m, 무게 1400t의 몸으로 날개도 없이 자유자재로 비행하며 12m 크기의 로켓 주먹을 날릴 수 있는 거대로봇 ‘로봇태권V’. 추억의 애니메이션 영화다. 어린이들에게 꿈을 심고, 그렇게 상상력을 키웠던 세대가 훗날 우리나라 로봇산업 발전의 주역이 됐음을 치하하는 의미였다고. 이처럼 과거 공상과학영화나 만화를 통해서만 가능하리라 여겼던 로봇이 점차 현실에서도 실현되고 있다. 로봇의 적용은 무궁무진하다. 단순한 작업에서부터 복잡하고 섬세한 작업까지.

 

최근 로봇산업은 세계 각국의 국가전략산업으로 부상하면서 미래의 핵심산업으로 떠오르고 있다. 일각에서는 2020년경이면 우리나라도 1가구 1로봇, 시장규모 100조 원 시대가 도래할 것으로 예상하기도 한다.

 

용접 자동화는 인력부족과 인건비 상승을 극복하기 위해 시도됐으며, 용접자동화를 통해 인건비 절감 뿐만 아니라 용접 품질을 향상시킬 수 있기 때문에 다양한 자동화 방법들이 개발되고 있다. 그 중에서 용접로봇을 이용한 용접자동화의 현황과 전망은 어떨지, 용접저널 2월호에서 자세히 짚어봤다.

 

Ⅰ. 용접자동화의 정의 및 개요

1. 용접자동화란?

용접은 산업 전반에 걸쳐 활용된다. 과거에는 용접사들이 용접을 했다면 오늘날에는 사람이 직접 하던 작업들이 점차 자동화 돼가는 과정에 있다.

이는 용접분야가 훨씬 다양해졌음을 의미함과 동시에 용접이 이용되는 산업의 규모가 사람이 하기에는 벅찰 정도로 커졌다는 것을 뜻한다.

 

일반적인 수동 용접은 인간이 직접 안면 등 보호 장비를 착용한 채 건을 들고 직접 용접을 하는 것을 뜻한다. 그리고 자동용접은 조작자가 계속해서 조작하지 않고 연속적으로 용접을 진행하도록 장치를 사용해서 하는 용접의 총칭으로, ‘용접자동화’는 이러한 자동용접이 가능토록 하는 시스템을 말한다.

산업용 로봇에 용접기를 부착해 지그에 고정된 피용접물을 용접하는 시스템으로, 크게 6관절 로봇과 지그를 이용한 용접자동화 시스템 등으로 나뉜다.

 

2. 용접자동화의 분류

(1) 용접캐리지를 이용한 용접자동화

(2) 용접모니터링

(3) 용접로봇을 이용한 용접자동화

 

Ⅱ. 용접로봇 산업의 정의 및 개요

1. 로봇(Robot): 강제적인 노동

2. 산업용 로봇과 용접로봇의 구분

(1) 산업용 로봇

1) 산업용 로봇의 특징

2) 산업용 로봇의 분류

① 용도에 따른 분류

② 기계적인 구조에 의한 분류

③ 제어방법에 따른 분류

3) 산업용 로봇의 구성

(2) 용접로봇

1) 용접로봇의 구분

① Spot(스폿) 용접용 로봇

② 아크(Arc) 용접용 로봇

③ 레이저(Laser) 용접용 로봇

2) 용접로봇의 종류

① 직교 좌표형 용접 로봇

② 원통 좌표형 용접 로봇

③ 구좌표형 용접로봇

④ 수직 다관절형 용접로봇

3) 용접로봇의 부속장치

① 트랙

② 갠트리

③ 칼럼

④ 용접물 고정장치

4) 용접로봇의 센서

① 전용 접촉 센싱 기능

② 전용 아크 센싱

③ 전용 레이저 비전 센서 추적기능

④ OLP(Off-Line Programming)

⑤ 외부 축 동기제어 기능

Ⅲ. 국내 용접로봇 산업의 현황과 전망

1. 국내 용접로봇 산업의 현황

2. 용접로봇의 적용산업 분야

(1) 자동차 산업분야

(2) 전기·전자 산업 분야

(3) 조선 산업 분야

(4) 기타 분야

3. 용접로봇의 파급효과

(1) 생산성 향상 및 생산원가 절감

(2) 산업 및 시장구조 개선효과

(3) 사회적 효과

4. 국내 용접로봇 산업의 기술력

5. 국내 용접로봇 산업의 전망

(1) 자동차 산업

(2) 중장비 산업

6. 용접로봇의 기술개발 동향

(1) 센서와 모니터링

(2) 차체경량화 따른 용접로봇 기술 개발

(3) 레이저 용접로봇의 개발 및 상용화

 

Ⅳ. 해외 산업용로봇 산업의 현황과 전망

1. 세계 산업용로봇 산업의 전망

2. 일본 산업용 로봇 시장

3. 중국 산업용로봇 시장

4. 유럽 산업용로봇 시장

 

Ⅴ. 용접로봇 산업의 문제점 및 당면과제

1. 용접사 일자리 뺏는 ‘용접로봇?’

2. 가격경쟁 심화

3. 멀고 먼 ‘국산화’

4. 주변기술 개발

(1) 센싱 기술 개발

(2) 용접 지그 기술 개발

 

Ⅵ. 맺음말

우리나라의 산업용 로봇의 생산은 주로 해외 브랜드의 로봇 본체를 수입하여 시스템 설계, 조립을 하고 있는 상황에서 거의 해외 브랜드의 독점 상태로 돼있다. 해외 브랜드의 독점에서 벗어날 것을 목표로 많은 국내 로봇 업체들이 독자 또는 과학 연구원와 공동으로 지속적으로 시장의 요구에 따라 산업용 로봇 개발 및 상용화에 종사하고 있다.

노동인구가 노령화 되고 젊은 인력은 숫자가 현저히 감소하기 시작하면서 주요 기능인력이 부족하게 됐다. 특히 3D 업종에 대한 기피현상으로 기계나 자동화로 대응해야 하고, 5일 근무제가 도입되면서 근로시간이 단축된 데 따른 대책마련으로 자동화가 경쟁력 강화의 대안이 되고 있다.

 

용접로봇은 기계, 전기, 전자, 반도체, 센서 등 다양한 기술과 요소 부품들의 종합 시스템이므로 로봇 산업의 추진 전략은 종합 시스템과 다양한 전문 분야가 균형적으로 발전하도록 추진돼야 하며, 이를 위해 산·학·연 각 주체들의 전문성과 협력이 반드시 필요하다. 특히 용접로봇은 사업 단위의 규모가 작고, 고도의 신뢰성이 요구돼 새로 개발된 로봇이 시장에서 인정을 받을 때까지는 많은 시간이 소요되므로 장기간의 지속적인 육성전략이 필요하다.

용접로봇의 최대 수요처는 재차 강조하듯 자동차 산업이다. 국내 자동차 관련 시장은 근래 들어서면서 신차 개발 주기가 빨라지고, 자동차 생산 공정에서의 재활용 비율이 높아짐에 따라 국내에서의 용접로봇 수급 시장은 급성장에서 안정화를 찾아갈 것으로 전망되고 있다.

 

세계 각국의 용접로봇 관련 기업은 모두 우리나라의 산업발전 가능성에 기대를 두고 적극 진출해 있다. 임금 상승 및 품질 강화 문제가 심각해지고 있는 상황에서 전 세계 제조업은 자동화와 무인화를 키워드로 대응책 마련에 고심하고 있다. 그러면서 산업용 로봇 관련 경쟁 격화는 불가피해질 것으로 예상대, 앞으로 벌어질 경쟁 격화에 대비해 각 산업용 로봇업계들이 차별화 전략을 취해야 할 것으로 보인다.

 

■ 참고자료

·대한용접·접합학회 ‘용접·접합 편람Ⅲ’

·대원통상㈜

·현대·기아자동차

·대우조선해양㈜

·산업연구원

·한일재단 일본지식정보센터

·한국산업기술진흥원

·한국자동차산업협회

·산업통상자원부

·한국기계연구원

·한국로봇융합연구원

·한국자동차산업협회

·세계로봇연맹 (IFR=International Federation of Robot)

 

 

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