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[Yeogie인터뷰] 엔케이에스(주), 국내 최초 알루미늄 레이저 용접 로봇 시스템 개발 엔케이에스(주) 정병훈 대표이사 임진우 기자입력 2018-05-02 09:20:01

수(手)작업이 불가능한 레이저 용접은 대부분 로봇을 베이스로 한다. 레이저 용접 로봇 시스템은 기존 스폿 용접 대비 용접 시 필요한 플랜지 면적이 좁기 때문에 차체 분야에서 차세대 용접 솔루션으로 각광받고 있다. 엔케이에스(주)는 레이저 용접 로봇 시스템 분야에서 엔드유저의 높은 신뢰를 확보하고 있는 기업으로서, 최근에는 차량 경량화의 키워드라 할 수 있는 알루미늄 레이저 용접 공법을 국내 최초로 개발, 신뢰성 평가를 진행하고 있다.
취재 정대상 기자(press2@engnews.co.kr)

 

엔케이에스(주) 정병훈 대표이사


접 로봇 어플리케이션은 자동차 산업을 기반으로 오랫동안 성장해왔다. 용접 분야는 로봇 활용 빈도가 높은 공정 중 하나로, 그 역사가 매우 길며, 작금에 이르러서는 기술의 고도화로 인해 괄목할 만한 혁신을 기대하기 힘든 분야라는 목소리가 나오기도 한다. 


그러나 최근, 용접 로봇 시장을 견인해왔던 자동차 업계가 스틸이 아닌 새로운 소재를 차체에 적용하기 시작하면서 기존에 이 시장을 주도했던 스폿·아크 용접을 대신할 차세대 솔루션이 요구되고 있다. 


국내의 경우 차체 소재 변경 및 관련 공정 개발에 대한 완성차 메이커의 요구가 본격화됨에 따라 이종접합, 알루미늄 용접 등 다양한 접합 기술이 각광받고 있다. 레이저 용접 전문기업 엔케이에스(주)(NKS, 이하 엔케이에스)가 최근 업계의 주목을 받는 이유도 바로 이 때문이다.

 

엔케이에스가 국내최초로 개발한 알루미늄 레이저 용접 로봇 시스템

 

차체 레이저 용접 시대 열어
엔케이에스는 지난 2010년 2월에 설립돼 오로지 레이저 용접 솔루션만을 취급하는 레이저 용접 전문 기업으로서, 특히 차체 레이저 용접 분야에서 타의추종을 불허하는 기술력을 보유하고 있다. 


엔케이에스 정병훈 대표이사는 “사업을 시작하기 전부터 레이저 용접 분야에 종사했으며, 현재 20년 이상 레이저 용접 분야에 일로매진하고 있다”라며 “레이저 용접 컨설팅을 시작으로 현재는 지속적인 설비 투자 및 기술 개발을 통해 레이저 용접 토털 솔루션을 제안하고 있다”고 전했다. 


레이저 용접의 특징은 용접을 위해 필요한 플랜지 면적이 좁다는 점이다. 스폿 용접의 경우, 한 포인트를 용접하기 위해서는 플랜지 넓이가 최소 15㎜ 이상이 되어야 한다. 
반면 레이저 용접은 플랜지 넓이가 9㎜만 되어도 용접이 가능하며, 이 같은 강점은 차체 경량화는 물론, 용접부를 줄임으로써 차량 전면 유리 면적을 넓혀 운전자의 시야를 확보하는데 용이하다. 


국내 자동차 중 이러한 레이저 용접의 강점이 가장 먼저 적용된 차체는 기아자동차의 ‘레이’ 모델이다. 
정병훈 대표이사는 “2010년 12월 기아자동차 차체부품개발팀에서 연락이 왔다. 레이저 차체 용접에 적용되는 레이저 용접 9점의 양산 공정 적용에 대한 논의였다. 중요한 것은 해당 양산을 담당한 자동차 차체부품 업체에서 레이저 용접을 한 번도 해본 적 없었다는 점이었다. 엔드유저측에서 ‘대단히 모험적인 프로젝트’라고 표현했는데, 당사는 이 프로젝트를 성공적으로 수행함으로써, 국내 차체 공정에 최초로 레이저 용접 로봇 시스템을 양산 적용했다.”라고 밝혔다. 

 

엔케이에스는 고품질 용접 헤드를 채용해 용접 품질을 향상시켰다. 사진은 프레씨텍의 알루미늄 용접 헤드.

 

레이저 용접의 시작과 끝을 책임지다
엔케이에스의 가장 큰 특징은 레이저 용접 시스템의 시작과 끝을 턴키로 진행한다는 점이다. 특히 동사는 자동차 양산 전 시작차(試作車) 생산에서부터 신뢰성 검증까지 실시하는데, 국내에서 이처럼 완벽하게 준비를 마친 후 공정 구축에 돌입하는 시스템 인티그레이터는 쉽게 찾아보기 어렵다.


정병훈 대표이사는 “설비를 라인에 구축하고 조건을 조정하는 것은 리스크가 크다. 당사는 자체적으로 시작차를 생산하고, 여기서 확보한 데이터를 기반으로 양산 라인을 구축한다는 점이 타사와 차별화되는 핵심 경쟁력”이라며 “자사 레이저센터에 마련된 4대의 6축다관절로봇과 레이저발진기, 각종 레이저 헤드를 기반으로 사전에 공정에 대한 이해를 충분히 하고, 또한 철저한 신뢰성 검증 과정을 거침으로써 완벽한 시스템 구축을 추구한다”라고 전했다. 

 

국내 최초의 알루미늄 레이저 용접
최근 국내 완성차 메이커들이 차량 경량화를 위해 탈(脫)스틸을 준비하고 있는 상황이다. 엔케이에스는 이러한 시장 트렌드에 대비하기 위해 이미 2년 전부터 레이저 용접으로 알루미늄 용접/접합 공정을 개발, 신뢰성 테스트를 진행하고 있다. 
동사가 개발한 알루미늄 레이저 용접 로봇 시스템은 국내에서 최초로 개발된 공법이라는데 그 의미가 있다. 최근 국내 정부출연 연구기관에서도 관련 기술 개발 소식을 알렸지만, 그에 앞서 엔케이에스는 이미 몇 해 전 해당 기술 개발을 완료하고 신뢰성 테스트 및 관련 데이터 확보에 나선 상황이다.  

 

프레씨텍의 용접 헤드를 이용한

알루미늄 용접 로봇 시스템


정병훈 대표이사는 “알루미늄이 차체에 적용될 것을 대비해 관련 기술에 대한 A to Z까지 준비하고 있다”라며 “알루미늄 판재의 물리적 성질을 비롯해 자동차에 적용되는 알루미늄합금의 특성을 분석하고, 표면 레이저 클리닝 기술 및 레이저 용접 기술을 개발했다. 2년 간 알루미늄의 특성부터 용접 조건, 용접 품질 분석 등 국내 완성차 메이커보다 더 많은 테스트 데이터를 보유하고 있다고 자부한다. 특히 국내 제조 환경을 가상해 가혹 테스트까지 진행했고, 이와 관련된 실험 결과 및 조건표가 100여 페이지 분량에 달한다.”라고 설명했다.


현재 알루미늄 레이저 용접과 관련해 국내에 체계화된 자료는 전무한 것으로 알려져 있다. 이러한 상황에서 동사가 축적해온 데이터는 향후 국내 차체 용접 시스템의 새로운 패러다임을 위한 단초이다. 

 

알루미늄 레이저 용접 로봇 시스템 헤드부


정병훈 대표이사는 “알루미늄 레이저 용접은 스틸 레이저 용접보다 몇 배는 난이도가 높은 공법으로서, 알루미늄 전문 연구자들도 어려워하는 분야이다. 실제로 글로벌 자동차 메이커인 아우디는 알루미늄 레이저 용접을 적용하는데 4년간 개발을 진행한 것으로 알려져 있다.”라며 “스틸 용접과 달리 알루미늄 용접은 조금만 잘못돼도 크랙, 기공이 발생된다. 단시간에 양산 적용하기에 무리가 있는 공법이기 때문에 철저한 준비 기간을 가지고 진행하지 않으면 결국 손해를 보게 된다.”라고 제언했다. 


한편 앞으로의 목표와 관련해 그는 “올해 알루미늄 레이저 용접 분야의 사업 비중을 60%까지 확대할 계획이다. 이를 위해 현재 진행 중인 테스트 작업을 집중적으로 마무리함으로써 차별화되고, 고급화된 알루미늄 용접 기술을 자동차 업계에 공급할 것”이라고 전했다.

임진우 기자
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