케이제이피기술 정남수 CTO(사진. 로봇기술)
알루미늄, 티타늄, 복합소재로 제작되는 항공기 날개 파트는 제품 특성상 리벳이음 방식이 적용되고 있다. 이러한 리벳이음에는 드릴링, 리벳팅 등의 작업으로 진행되는데, 이 작업은 전문 지식이 있는 작업자를 고용해야 하는 작업으로 부담스러운 인력 비용문제가 있었고 대부분 수작업으로 이뤄지고 있다. 또한 작업자가 직접 작업할 경우 심각한 소음이 발생하면서 건강을 해칠 수 있다. 케이제이피기술은 이를 해결하기 위해 로보틱 드릴링 및 리벳팅 시스템을 개발하며 작업장의 환경을 개선하고 있다.
RDS 작업 화면(사진. 케이제이피기술)
최근 케이제이피기술은 기존 로보틱 드릴링 시스템에서 리벳팅 기술을 추가한 새로운 로보틱 드릴링 시스템 및 리벳팅 시스템을 개발하고 있다.
항공기 날개 및 기체의 부품을 결합하기 위해서는 열이 없이도 작동되는 리벳이 적용되고 있다. 리벳은 강철판·형강 등의 금속재료를 영구적으로 결합하는 데 사용되는 막대 모양 부품이다.
(사진. 케이제이피기술)
케이제이피기술 정남수 CTO는 “최근 항공기 산업이 활발한 가운데 관련 작업에 대한 수요도 높은 편이다”라며 “항공기를 제작하기 위한 다양한 작업 방법이 있는데, 그중에서 리벳이음 방식이 항공기 날개의 파트를 결합하는 데 적용되고 있다.”라고 말했다.
이음은 크게 용접과 리벳으로 나눠질 수 있다. 하지만 항공기 날개 파트의 경우 알루미늄, 티타늄, 복합소재 등이 사용돼 소재가 얇고 열에 취약하기 때문에 열을 가하는 재료를 접합시키는 용접이음은 적합하지 않다. 그러한 이유로 리벳이음 방식이 가변 하중이 작용하는 항공기, 조선 산업에 적용되고 있다.
(사진. 케이제이피기술)
정남수 CTO는 “리벳을 이음하기 위해서는 판재와 드릴이 수직된 상태에서 구멍을 만드는 드릴링을 실시하고 강철판을 포개 생성된 구멍에 둥근 리벳을 꽂아 넣어 머리 부분을 받친 후 기계·해머 등으로 힘을 가해 변형시키며 체결하는 리벳팅을 진행한다”라며 “이러한 과정을 수작업으로 작업하는 업체들이 많다. 드릴링을 하는 과정에서 수직이 아닌 다른 각도로 작업되거나 리벳이 생성된 구멍에 제대로 접합하지 않으면 불량 발생을 초래하며 오히려 세밀하고 정밀하게 작업할 수 있는 전문가가 요구되면서 인력 비용의 부담을 가중시킬 수 있다. 작업자가 손으로 드릴링을 하면 리벳을 삽입하기 위해 수동해머로 양쪽을 힘을 가하는 과정에서 큰 소음이 발생돼 이로 인한 이명 현상과 어깨 근육 파열이 발생하는 등 작업자의 건강을 해칠 수 있다.”라고 언급했다.
(사진. 케이제이피기술)
동사는 이러한 문제를 해결하기 위한 방안으로 로봇 두 대를 연동함으로써 한 대가 드릴링을, 다른 한 대가 리벳팅을 작업하는 로보틱 드릴링 및 리벳팅 시스템을 개발하고 있다.
정남수 CTO는 “기존 로보틱 드릴링 시스템은 드릴링만 가능했는데, 지속적인 연구 끝에 두 가지 가공을 동시에 할 수 있는 솔루션을 개발하고 있다. 이를 실행하기 위해서는 로봇 두 개를 동시에 정확하게 제어함으로써 다양한 작업을 진행할 수 있다.”라고 전했다.
(사진. 케이제이피기술)
자체 제작 소프트웨어 장착으로 작동을 쉽게
케이제이피기술은 로보틱 드릴링 및 리벳팅 시스템을 개발할 수 있는 원동력에는 자체적으로 개발한 소프트웨어가 적용됐기 때문이라고 밝혔다.
정남수 CTO는 “타사의 경우 외산 소프트웨어 등을 탑재함으로써 티칭된 위치만 반복적으로 움직이며 정해진 위치에서 동일한 작업을 수행하도록 프로그래밍이 돼 있어 간단한 용접에 적용할 수 있지만 정교한 작업이 필요한 항공기 부품 리벳에는 적합하지 않다”라고 말했다.
이어 그는 “당사가 개발한 드릴링 및 리벳팅 시스템은 자체 제작한 머신 비전 시스템과 로드셀, LVDT 등 다양한 계측장치와 이를 제어하는 운영 소프트웨어가 탑재돼 로봇이 판재와 드릴을 수직으로 세울 수 있는 제어 방식을 계산하고 매 위치마다 제품의 자세 상태에 따라 툴의 위치 및 자세를 수정하면서 드릴 및 리벳 작업을 할 수 있도록 제작됐다”라고 전했다.
이 시스템은 로봇 티칭을 쉽게 구현할 수 있어 외부 자원(외부 소프트웨어)의 도움 없이 모든 작업이 본 시스템에 탑재된 동사가 개발한 소프트웨어 내에서 작업된다. 작업자는 다른 프로그램을 학습하지 않아도 본 프로그램 사용법만 이해하면 전문 지식이 없어도 초보자도 쉽게 작업할 수 있다.
정남수 CTO는 “이 시스템은 설계도면의 연동이 가능하기 때문에 3D 모델링 설계 도면에서 어떤 항공기 위치에서 작업을 하는 것을 쉽게 파악할 수 있다. 즉 3D 데이터를 활용해 누구나 쉽게 조작할 수 있다.”라고 전했다.
이어 그는 “이 시스템이 상용화될 수 있도록 항공기 업체를 발굴할 예정이다. 한편, 지난해에 로보틱 드릴링 시스템을 개발하며 항공기 제작 현장에 효율성 및 안정성을 제고한 바와 같이 이에 만족하지 않고 리벳팅 작업 기능을 추가함으로써 혁신적인 솔루션을 선보였다. 이처럼 당사는 작업자의 환경을 개선하는데 앞장서고 있다.”라며 “이를 위해 다양한 로봇과 연동할 수 있는 기술력을 확보하며 새로운 기능을 추가할 예정”이라고 전했다.
연구개발을 통해 적용범위 확장
현재 자동화 시스템에 대한 관심이 고조되고 있는 반면에 실제로 산업 현장에 적용한 업체는 적은 편이다. 케이제이피기술은 지속적인 연구개발을 통해 적용범위를 확장할 예정이다.
정남수 CTO는 “당사는 2008년에 로봇을 도입해 로봇 전문가와 협업하며 자동화 솔루션을 제안하기도 했고 다양한 국가 과제를 참여하며 전문적인 기술력을 축적했다. 그 결과 T50 동체 조립시스템을 완성했고 폴란드 수출도 성공하면서 기술력을 검증 받은 바 있으며 다양한 레퍼런스를 구축하고 있다.”라고 언급했다.
특히 동사는 국산 로봇을 가지고 절단 작업할 수 있는 솔루션을 개발하는 업체에서 수정 보완이 힘들다며 의뢰가 들어왔고 이에 절단 국산 로봇을 쉽게 연동하고 작업할 수 있도록 하는 솔루션을 개발할 예정이다.
이처럼 동사는 “로봇에 지능적인 알고리즘을 탑재함으로써 기존 작업만 수행하는 로봇과 다르게 사람처럼 로봇이 다양한 작업을 소화할 수 있는 솔루션 연구를 지속적으로 진행할 예정이다. 또한 로봇의 정밀도를 향상시키며 기술 경쟁력을 강화할 계획이다.”라고 말했다.
