기획특집/ 국내 용접자동화 설비시스템 그 한계와 가능성
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제2회부산국제용접&절단&레이저설비산업전시회
국내 용접자동화 설비시스템 그 한계와 가능성
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  • 인터뷰 ①: 다이헨한국㈜ 카와노 토오루 대표(고객과 함께 고품질 자동용접시스템을 목표로)
    생산성을 높이기 위해서 용접로봇은 로봇, 용접기 두 부분이 총체적으로 잘 이뤄져야 한다. OTC다이헨의 알메가(Almega) 로봇과 디지털 인버터용접기 D시리즈가 한국 고객의 용접자동화에 도움이
  • 인터뷰 ②: ㈜종합기계 장진호 상무 (국내 용접분야, 중소기업 아이템으로 보호해야)
    용접자동화설비는 100% 주문제작으로 수주가 없을 때는 일이 전무하고, 일이 몰릴 때는 한꺼번에 몰려 거의 잠도 못 잘 지경이 된다. 용접자동화는 미리 생산해서 판매할 수 있는 제품이 아니기 때문에
  • 인터뷰 ③: 극동ENG 오용천 대표이사 (국내 용접자동화 설비시장 축소 안타까워)
    용접자동화시장에서 가장 의존도가 높은 분야는 자동차산업이다. 그러나 해외에 공장을 이전함에 따라 국내 자동차 시장이 활성화되지 않고 있어 업체들의 일감이 점점 줄어들고 있다.
  • 인터뷰 ④: SR-KOREA 신종근 차장(국내 용접자동화설비 잠재력 있는 시장)
    용접자동화설비시장은 한계점 있지만, 앞으로가 가능성이 큰 시장이다. 인건비는 올라가는데다 용접 기능공 자체도 절대적으로 부족하기 때문이다. 이에 대처하기 위해 향후에는 업계에서 자동화설비를
  • 인터뷰 ⑤: ㈜우신시스템 성상훈 이사 (새로운 기술개발을 시도할 수 있는 분위기 필요)
    자동차 차체 용접자동화설비는 자동차사의 신규 또는 변형모델을 생산하기 위해 필요한 제조설비 중 차체부품을 용접하기 위한 설비로서 프로젝트성 주문생산품의 형태이며 그 규모나 내용은 광범위
  • 제조업에서 용접은 필수적인 작업 과정 중의 하나로 여겨지고 있다. 그러나 기술 있는 용접사를 구하기도 만만치 않은데다 인건비가 상승하는 데 따른 부담에 업계에서는 인력을 대신할 자동화설비 적용을 늘려가고 있는 추세다. 또한 전자부품 분야처럼 인력이나 비용의 문제가 아닌 수용접이 아예 불가능해 용접자동화설비를 불가피하게 적용해야 하는 경우도 있다. 산업 패턴의 변화가 자연스레 용접자동화를 수반하는 것이다.

    이처럼 자동차, 조선, 플랜트, 전자, 전기, 기계 등 국내 경제를 이끌어가는 대표적인 산업 현장에서 로봇, 건, 지그, 캐리지와 설비라인 등 다양한 형태로 나타나고 있는 용접자동화설비를 우리는 쉽게 접할 수 있다.

    ■ 자동화의 대표 주자, 용접로봇
    특히 용접로봇은 가장 대표적인 용접자동화설비로 꼽을 수 있다. 용접로봇은 과거 선진국의 경우 1970년대에 자동차의 차체 조립라인의 스폿용접에서부터 본격적으로 도입됐고, 다른 분야로 확장되면서 현재에 이르고 있다.
    자동차 생산라인에서 스폿용접은 가장 기본이 되는 접합공정으로 자동차 부품에서부터 차체에 이르기까지 거의 모든 판재의 접합이 스폿용접을 통해 이뤄진다.

    로봇을 이용해 스폿용접 부문을 먼저 자동화했던 이유는 바로 자동차 생산라인에서 스폿용접의 비중이 매우 컸기 때문이다. 그리고 중간 수준의 정밀도만 있어도 구현이 가능했던 것도 중요한 이유였다.
    용접을 제어하기 위한 매개변수의 수도 5개 정도에 불과했고 이것을 정량화해 제어하는 것이 상대적으로 다른 분야에 비해 용이한 편이었다.

    아크용접은 용접 토치의 자세제어나 위치결정 및 용접선의 궤적정밀도에 높은 정밀성이 요구되고, 여러 용접조건의 설정이 일정한 규칙을 가지지 않아 로봇으로의 기술구현이 간단하지 않다. 또 위빙이나 용접 이상 검출 등의 특수 기능에도 고도의 기술이 요구되므로 보급이 더디게 진행되고 있다.
    그러나 아크용접은 작업환경이 매우 열악하기 때문에 로봇을 이용한 자동화가 어느 분야보다 절실히 필요하다. 현재 대표적으로 자동차, 조선, 중장비 등의 업계에서 아크용접로봇을 사용하고 있다.

    많은 아크용접라인이 설치, 사용되고 있기는 하지만 여전히 다른 공정에 비해 자동화하기가 몹시 까다로운 생산 공정인 까닭에, 자동화 라인임에도 불구하고 비교적 높은 불량률을 나타내고 있다.
    최근에 개발돼 나온 로봇들은 아크 용접에 필요한 수준의 정밀도를 갖출 만큼 발달했고, 처리용량도 예전의 수치계산용 컴퓨터 정도의 성능을 갖게 됐다.
    이렇게 발전된 로봇을 기반으로 아크 센서나 레이저 비전 센서 등을 통해 용접품질을 향상시키고자 하는 연구가 한창 진행되고 있다.

    ■ 자동화, 용접설비업체의 또 다른 선택
    용접로봇 뿐만 아니라 근래 들어 많은 용접설비업체들이 용접자동화 분야에 나서고 있다. 200~300여개의 용접설비제조업체들이 일반적인 용접설비로 치열하게 경쟁하고 있는데다 용접기기 가격이 지나치게 하락했기 때문이다.
    ㈜파워웰은 이러한 시장 흐름을 읽고 새로운 블루오션으로 기대되는 용접자동화설비로 사업 방향을 전환했다. ㈜파워웰의 은종목 대표는 “용접인력 감소가 인건비 상승을 더욱 부추기면 용접자동화설비가 더욱 확산될 것”이라며 향후의 상황을 긍정적으로 바라보고 있었다.
    게다가 용접자동화설비를 생산하는 업체가 그렇게 많지 않아 시장이 과열돼 있지도 않다.

    그러나 여전히 숙제는 남아있다. 용접자동화설비는 수요가 꾸준하지 않기 때문에 오더에 따라 수급 기복이 심하며 따라서 업체 입장에서는 용접자동화설비와 관련된 연구개발 팀워크 구성이나 기술 보유에 따른 위험성이 높을 수밖에 없다.
    또한 용접자동화를 시도해서 실패한 업체는 큰 데미지를 받기 때문에 영세한 업체들이 쉽사리 뛰어 들 수 없는 분야이기도 하다. 극동ENG의 오용천 대표는 “아무 것도 없는 상황에서 용접자동화설비를 만드는 것은 무에서 유를 창조하는 것과 마찬가지”라며 “대부분 경험이 없는 업체들이 많은 실패를 겪는다”고 지적한다.
    게다가 설비 하나에 몇 천만원, 몇 억원씩 하기 때문에 한 번의 실패로 업체가 도산할 위기에 처할 수 있다.

    ■ 용접자동화설비 적용 주춤
    현재 제조업 전반이 침체기를 맞으면서 용접자동화시장도 크게 줄어들었으며 IMF를 전후로 용접자동화설비를 제작하는 많은 업체들이 시장에서 사라져 갔다. 게다가 우리나라의 용접 소비시장이 규모는 크지만 용접설비 단가가 워낙 낮아 용접자동화설비가 자리 잡기에 많은 어려움이 따른다.
    올해 들어 그나마 있던 용접자동화설비시장이 대폭 축소된 것으로 업계 관계자들은 전하고 있다. 자동차의 경우 신규 투자가 줄어들고 있으며, 대부분 기존 설비를 공용화 라인으로 하면서 신차가 출시되더라도 기존 라인을 개선하고 보수하는 정도에 그치고 있다.

    자동차의 차체 공정에 들어가는 조립라인을 공급하고 있는 ㈜우신시스템의 성상훈 이사는 “국내의 경우 전체 라인을 새로 하는 경우는 많지 않고 신형 차가 개발됐을 때 이미 설비 투자된 부분의 기존 라인 일부를 활용하고 일부를 새로 바꿔 라인을 개조하고 있다”며 자동차 분야에서의 용접자동화설비시장 현황을 밝혔다.
    이처럼 국내에서는 전 라인을 모두 교체하는 것이 아니라 범용적인 부분은 활용하고 일부는 새로운 차량 모델에 맞춰 개조하는 형태로 그만큼 투자가 많이 일어나지 않고 있다.

    게다가 현대.기아자동차에서 해외 공장을 건설하면서 상당히 많은 설비들이 해외로 수출됐던 작년과 달리 올해는 그런 시장이 사라져 전반적으로 설비 수요가 감소했다.
    자동차, 조선업에 용접자동화설비를 주로 공급하고 있는 SR-Korea의 신종근 차장은 “레이저용접의 경우 업체들이 초기 투자비용이 으레 많이 들어간다고 수긍하지만 아크용접시장은 단가가 워낙 낮다 보니 이 분야에서 특히 자동화설비가 진출하기에 많이 버겁다”고 말한다.

    ■ 기술력 향상됐으나 업계 간 편차 커
    자동차산업은 다른 산업보다 이른 70년대 중반부터 용접자동화설비를 적용하기 시작했으나 국내 업체들이 용접자동화에 본격적으로 뛰어들기 시작한 시점은 80년대 중반 이후라고 할 수 있다.
    극동ENG의 오용천 대표는 “80년대만 해도 업체들은 용접자동화 뿐 아니라 자동화에 대한 개념이 전무했다”고 당시를 회상하며 업체마다 기술력 차이가 많이 있기는 하지만 이제 국내 업체 스스로 개발해 자동화를 할 수 있는 수준에 올랐다고 업계의 기술력을 높이 평가했다.

    ㈜바이웰의 김상희 대표이사 역시 “국내 용접자동화설비 기술력이 이제 유저들의 니즈를 충족시켜 줄 수 있는 단계에 와 있다”며 국내 기술이 많은 성장을 이룩했다고 전했다.
    특히 일본 기술을 바탕으로 성장해 온 국내의 자동차 용접자동화설비는 국산화에 성공하면서 90년대 초부터 해외로 수출하기까지에 이르렀다. 때문에 ㈜우신시스템의 성상훈 이사는 “자동차 차체 공정에 쓰이는 용접자동화설비는 아시아권에서 상위”라고 장담한다.
    그러나 용접에 여러 가지 방식의 툴을 적용하는 유럽 기술의 다양성 앞에서 우리는 한 수 아래일 수 밖에 없다는 것 또한 성상훈 이사가 인정하는 바다. 원가를 절감하고 신뢰도를 높이는 측면에서 유럽과 비등한 수준의 경쟁력을 갖추고 있지만 새로운 기술 개발을 통해 새로운 시도를 하는 데는 우리가 뒤처져있다는 것이다.

    여기에 SR-Korea의 신종근 차장은 “자동차산업에서 워낙 많은 설비를 투자해 기술이 많은 발전을 이룩했지만 용접자동화설비에 관한 국내 기술력은 아직까지 고전적인 수준”이라며 비판적인 견지를 보였다.
    그의 말에 따르면 설비에 따라 용접 품질이 변하거나 수시로 작업자들이 설비를 수정해야 하는 등 초창기 수준에서 조금 벗어난 정도 밖에 안 된다는 것이다.
    또한 그는 대부분의 자동차 메이커들이 기존에 사용해 온 용접조립라인은 지그에 용접기를 올려놓고 로봇이 용접하는 고전적인 방식이라고 지적한다.
    때문에 이런 과정에서 제품에 변형이 생기면 아예 용접이 안 되거나 용접모니터링 설비가 없어 제품 변형을 모른 채 다음 공정으로 넘어간다는 것이다. 이처럼 업계 전반의 기술력은 상향되었지만 여전히 개선되어야 할 부분들이 남아있다.

    ■ 용접로봇의 영역 점차 확대
    1961년 미국의 Unimate사가 최초로 산업용 로봇을 소개한 이래 로봇은 거의 모든 산업부문에서 생산자동화의 주역이 되고 있다. 특히 1960년대 후반 이후 주로 자동차업계에 로봇이 적용되면서 세계적으로 사용이 증가하면서 꾸준한 개발이 있어 왔다.
    초기에는 주로 자동차 차체의 스폿용접에 사용됐으나 이후에는 열악한 작업환경을 가진 아크용접이나 도장라인 등에까지 적용이 확대된 것이다. 우리나라는 자동차사에서 1970년대 용접자동화설비를 설치하면서 80년대 들어 소수의 로봇을 도입, 자동차 용접라인에 시험용으로 사용하기 시작했다.

    과거 용접로봇이 비교적 고가이고 사용하기 어려웠을 때는 레일이나 직교 로봇에 의해 용접 토치를 이송하여 도관이나 특정한 물체를 용접하도록 자동화한 전용 로봇들의 수요가 많았다. 그러나 시간이 지날수록 용접을 포함, 산업용 로봇의 관련 기술도 발전을 거듭하여, 점점 더 저렴한 가격에 쓰기 쉬우며 성능도 뛰어난 산업용 로봇이 생산되고 있어 그러한 범용 로봇의 수요가 점점 증가하고 있다.

    2000년 기준으로 우리나라 전체 로봇 생산액은 1114억원 중에서 용접로봇은 470억원으로 전체에서 차지하는 비중이 42.2%로 가장 높았다. 산업별로 보면 전기, 전자, 통신 분야 산업이 520억 원으로 전체의 46.7%로 가장 높은 비중을 보였고, 자동차산업이 46.5%, 정밀기계산업이 3.8% 순으로 나타났다.
    또한 2006년 한국기계산업진흥회에서 보고한 ‘로봇산업 조사통계’에 따르면 용접로봇의 생산액은 2003년 426억원에서 2005년 664억원으로 24.8%의 성장세를 보였으며 전체 산업용 로봇 중 이적재용 로봇에 이어 두 번째로 높은 비중을 나타낸 것이다.

    이러한 조사 결과는 산업용 로봇 중에서도 용접로봇이 높은 비중을 차지하고 있다는 것을 보여준다. 한편, 산업용 로봇을 이용하는 단일산업으로는 자동차산업이 가장 큰 비중을 차지하고 있어 대부분의 산업용 로봇이 스폿용접 또는 아크용접로봇인 것으로 추측할 수 있었다.
    한국공작기계공업협회가 발표한 ‘2005년, 2006년 로봇생산 출하 현황’에 관한 통계 결과에서도 아크용접과 스폿용접이 용접로봇의 거의 전부를 차지하고 있었다.
    앞에서 살펴본 바와 같이 국내 용접로봇의 생산액이 증가하고 있음에도 대부분의 시장을 일본, 미국 등의 외국 메이커가 점령하고 있는 것이 현실이다.

    이에 대해 다이헨한국㈜의 카와노 대표이사는 “용접로봇은 로봇 뿐만 아니라 용접기, 용접 토치, 송급장치의 품질이 우수해야 하며 이런 것들을 총체적으로 제어할 수 있는 컨트롤러 등 인터페이스가 잘 이뤄져야 한다”며 한국 메이커들이 이런 점에서 취약하다고 꼬집었다.
    용접로봇의 시장이 성장하고 있으며 앞으로 더욱 적용이 확대될 것으로 전망되는 가운데도 불구하고 우리나라의 용접로봇 기술수준은 상대적으로 뒤처져 있으며 개발도 미미한 수준이다. 이에 따라 용접자동화를 위해 연구해야 할 과제가 많을 것으로 보인다.

    ■ 유저들의 마인드 변화해야
    국내 용접자동화설비업체가 보다 앞서가는 기술력을 쌓기 위해서는 그것을 개발하려는 의지가 중요하다. 그러나 용접자동화설비업체 관계자들은 “무엇보다 사용자들이 받아들이려는 준비가 되어 있어야 한다”고 지적한다.
    ㈜우신시스템 성상훈 이사는 “많은 사용자들이 변화에 소극적”이라며 과거에 해 왔던 방식에서 크게 벗어나길 두려워하거나 쉽게 받아들이지 않으려는 경향이 있다고 말한다.
    게다가 좋은 의도와 달리 새로운 아이디어, 새로운 설비 제안에 대해 유저가 거부감을 갖게 되면 수주에 마이너스 요인으로 작용할 수 있다며 기계를 수주해야만 하는 입장의 어려움을 토로한다.
    산업 현장에서 이제 자동화는 현재와 미래를 관통하는 대표적인 설비 경향이다. 현재 시장이 침체되고 있어 이에 따른 우려가 불거지고 있지만 분명한 것은 제조업에서 무인화를 동반한 자동화는 필수적이며 불가피하다는 점이다.

    아직은 용접을 하는 업체들이 주로 소규모로 영세한데다, 자동화설비라 하면 용접설비 중에서도 고가설비로 꼽혀 용접자동화설비에 대한 투자가 미미한 수준이다. 업체들이 자동화설비에 대한 필요성은 느끼고 있지만, 사람에 의존해 수용접을 하는 기존의 용접기기와 가격 차이가 크고 매우 비싸 현재까지 설비 보편화에 어려움이 있는 것이다.
    이처럼 자동화를 하려는 업체들의 의지가 미약하고 투자비용을 우선적으로 고려하고 있어 여전히 많은 부분을 기술자에게 의존하고 있다.
    그러나 ㈜바이웰의 김상희 대표는 “젊은 사람들이 용접산업을 3D 업종으로 여겨 기피하는 데다 용접기술자들이 노령화되면 머지않아 이를 해결하기 위해서 자동화 설비를 적용해야 할 것”이라며 장기적인 측면에서 시장이 활성화될 것이라는 견해를 고수했다.

    또한 다이헨한국㈜의 카와노 대표는 “자동차 10만대를 생산하기 위한 한국의 로봇 대수가 일본의 40~50%에 불과하다”는 몇 년 전 통계 자료를 제시하며 2차, 3차 벤더나 다른 중소규모의 용접업체에서 자동화 적용이 확산되면 자연스레 시장이 확대될 것이라는 예상을 내놓아 이러한 견해에 힘을 실어 주고 있다.
    향후 용접자동화설비의 적용이 확대될 것은 분명하다. 이제는 지능화된 용접자동화설비를 개발하기 위한 노력이 필요한 시점이다. 치열한 경쟁에서 살아남을 자신만의 차별화된 전략이 절실하다.
    제2회부산국제용접&절단&레이저설비산업전시회
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