컨베이어 대신 로봇이 운반…노동친화 현대차 'HMGMA'

자동차 제조 공정 중 의장 공장은 도장 공정까지 마친 차체에 2만~3만여 가지에 달하는 각종 자동차 부품을 조립해 완벽한 차량의 형태로 완성하는 마무리 생산 단계다.

자동차 내부를 각종 부품들로 채워야 하는 미세 업무가 많아 차량 생산 전체 과정 중 작업자(사람)의 손이 가장 많이 필요한 공정으로 꼽힌다.

현대차그룹이 26일(현지시간) 준공식을 연 메타플랜트 아메리카(HMGMA)에 인간 중심 근무 환경을 조성했다.

전통적으로 의장 공장은 컨베이어 벨트 위에서 차체가 이동하고 수백여 명의 작업자가 각 위치에 대기하며 부품을 조립하는 ‘컨베이어 벨트 시스템’으로 운영돼 왔다.

하지만 HMGMA는 소수의 상품을 대량으로 생산하는 데 적합했던 기존 방식을 새로운 형태로 극복하고자 했다. 수요에 맞춰 다양한 모델을 유연하게 생산할 수 있도록 새롭게 의장 공장 구축을 시도한 것.

HMGMA 의장 공장에는 컨베이어 벨트가 여전히 존재하지만 일부 구간에서는 컨베이어 벨트 대신에 차체가 자율주행 운반 로봇(AGV)을 타고 운반된다.

향후에는 모델, 옵션(세부 사양)과 무관하게 동일한 조립 순서를 거쳐야만 했던 컨베이어 벨트 방식을 극복해 경로를 지정할 수 있는 AGV의 도움을 받아 필요하지 않은 공정은 생략하고 필요 공정에 바로 투입되는 식으로 생산 방식이 진화해 나갈 것으로 기대된다.

HMGMA 의장 공장에 세계 최초 적용된 도어(차문) 자동 탈거 및 장착 시스템은 과거 작업자들에게 의존해야 했던 도어 단차(외관 이음새 등이 벌어지거나 맞지 않는 상태) 품질 개선과 관리를 자동화해 세계 최고의 외관 품질을 달성하도록 한다.

도장 공장에서 넘어온 차체의 도어를 열고, 고정 볼트를 풀어 차량에서 떼어내는 과정 모두를 비전 시스템의 도움을 받은 로봇이 수행한다. 도어를 다시 붙이는 작업에서는 14대의 로봇이 협동 제어를 통해 한 치의 오차 없이 도어 장착을 마무리한다.

차체와 결합될 각종 자동차 부품은 200여대의 자율이동로봇(AMR)에 실려 각 공정에 적시에 투입된다. AMR은 SLAM(동시 위치 측정 및 지도 작성) 기술을 바탕으로, 물류 창고에서 각 공정으로 원하는 위치까지 경로를 생성하며 부품을 배달시킬 수 있다.

현대차그룹은 싱가포르 글로벌 혁신센터(HMGICS)에서 양산성 검증을 완료한 AMR 관제 시스템(H-ACS)을 HMGMA에 적용해 최적의 물류 시스템을 구축했다.

이후 완성된 차량은 주차로봇(Parking Robot) 위에 올라타 자동화된 무인 품질 검사를 거쳐 지정된 최종 목적지까지 이동한 뒤 고객을 만나러 가는 여정을 시작한다. 주차로봇은 얇고 넓은 형태의 로봇 한 쌍이 차량 하부에 들어가 바퀴를 들어올려 이동시키는 방식으로 구동된다. 과거에는 작업자가 직접 운전해 차량을 옮겨야 했다.

HMGMA는 인공지능(AI) 기반 각종 시스템과 자율로봇 등을 완벽히 통제하고, 공장의 생산 데이터를 디지털화해 운영에 활용하는 소프트웨어(SW) 중심의 공장(SDF)으로 구축되는 동시에 인간친화적인 생산 현장을 지향했다.

기존 공장에서 작업자들이 무거운 부품을 들거나 윗보기 작업을 반복해야 했던 고전압 배터리, 전·후방 섀시 모듈 조립과 같은 공정은 작업자의 신체 부담은 줄이고 부상은 예방하는 인간친화적 형태로 구성됐다.

현장 작업자가 고중량의 부품을 들어 반복적으로 볼트를 체결해야 했던 공정은 체결 위치 조정을 포함해 실제 볼트 체결까지 모든 작업이 자동화됐다. 윗보기 작업을 배제해 근골격계 부상 예방 효과가 기대된다.

아울러 과거 공장 상부의 운반 구조물에 실려 차체가 이동했던 설비 중심의 차체 공장은 HMGMA에서는 AGV를 활용한 차체 운반 덕에 상부 구조물 최소화가 가능해져 자연 채광이 환하게 들어오는 쾌적한 작업 환경을 조성했다.

작업자는 따스한 햇살을 맞으며 일할 수 있고, 기계 설비와 분리 마련된 휴게 공간에서 편안한 휴식을 취할 수 있다.

서배너(조지아주)=김보형 기자 kph21c@hankyung.com