이송 간 작업이 이루어지는 이동식 협동로봇

코로나19는 국내 물류산업에 큰 변화를 가져왔다. 이러한 변화로 인해 국내 물류장비 시장은 연평균 5%의 성장률을 기록하면서 성장을 이어나가고 있지만 글로벌 시장에 비해 낮은 수준이다. 하지만 최근 국내 물류장비 시장은 물류로봇을 중심으로 다시 빠르게 성장하고 있다. 코로나가 불러온 불확실성으로 인해 로봇을 활용한 자동화 시스템의 중요성이 높아지고 있기 때문이다. 물류 로봇은 이제 선택이 아닌 필수로 자리잡아가고 있다. 이번에 소개할 사례는 이동식 협업로봇으로 적재 시간 단축 및 생산성을 향상시킨 ‘피에이치에이(PHA)’이다. PHA는 자동차 도어무빙시스템 부품을 생산하는 회사로 물류 로봇을 통해 더 효율적인 자동화 시스템을 구축하고자 했다.

문제 해결을 위한 시스템 필요성 대두
PHA는 자동차 부품의 대량생산이 이루어지는 곳으로 사출공정라인에 고정식 협동로봇을 도입하여 빠른 생산이 가능한 자동화 공정 환경을 구축해 놓은 상태였다. 하지만 고정식으로 사용되는 협동로봇에도 한계가 있었다. 제품 생산 이후 이송 및 적재, 재고 파악 등 크고 작은 문제가 발행하고 있었다. 특히, 생산된 제품이 작업자를 통해 이송 되거나 지게차로 운반되었는데 재고 및 수량을 파악하는 정보 수단인 바코드를 일일이 수작업으로 부착·스캔하는 과정에서 어려움이 있었다. 이에 따라 발생하는 불필요한 시간낭비, 재고관리의 어려움과 이송 중 제품낙하 위험 및 바코드 제품 누락으로 생기는 생산성 저하에 대한 문제들을 해결해야 했다. 이는 PHA뿐만 아니라 자동화 사출공정라인을 구축하고 있는 다른 기업들도 당면해 있는 문제였다. 

단순 이송로봇이 아닌 이동식 협동로봇 적용 
PHA는 단순히 사출공정라인에서 생산되는 제품을 작업장 간의 운반 시켜줄 이송로봇이 필요한 것은 아니었다. 수작업 바코드 작업, 데이터 누락 및 재고관리, 작업 인력에 대한 효율적 분배의 어려움 등 문제를 해결해야 했다. 즉, 운반 역할은 기본으로 하면서 박스 적재 및 바코드 스캔 등 물류 이송 공정의 ‘픽 앤 플레이스(Pick and Place)’ 기능을 활용한 이동식 협동로봇이 필요했다. 이에 따라 Studio 3S는 PHA 사출공정라인 환경에 적합한 이송로봇으로 LGV(레이저 유도 차량) 도입을 제안했다. LGV는 레이저 센서를 통해 주변을 스캔하고 인지하여 장애물을 피해 안전하게 이동하는 로봇이다. AGV와는 다르게 이동방식인 마그넷, QR 코드, 와이어 등에 따라 움직이거나 다른 특별한 표시가 필요하지 않으며 레이저 센서로 반사된 신호를 수신하고 차량의 위치를 측량하여 움직인다. 때문에 자율주행 방식이 가능하며 보다 유연한 이동이 가능하다는 장점이 있다.

Studio 3S는 자율 주행 방식으로 운반하는 LGV에 박스 적재용 컨베이어 장치와 Robot Arm을 활용한 협동로봇을 장착했다. 이를 통해 적재 및 피킹 처리 능력과 바코드 스캐너 기능을 부착하고 적재함에 부착된 QR 코드를 스캔하여 적재함 로딩 및 언로딩 시 제품 정보 및 재고 위치 파악 등 실시간 모니터링이 가능했다. 특히, 바코드 스캔은 이송 간 스캔이 가능하기 때문에 불필요한 시간을 단축시킬 수 있는 중요한 요소였다. 또한, 협동로봇은 안전한 이송을 위해 LGV 이동 시 적재함을 클램프하여 낙하에 따른 안전사고를 예방하는 역할도 수행하는 이중효과가 있었다. LGV 상단에 장착된 안전센서는 접촉식과 비접촉식의 2중 안전 시스템 구조 형태로 현장 상황과 주변 환경을 고려하여 정밀하고 세분화 되어 보다 안전한 이송이 가능했다. 이처럼 Studio 3S에서 적용한 LGV는 단순 이송로봇이 아닌 물류의 이송 적재 시스템인 ‘픽 앤 플레이스(Pick and Place)’ 기능을 갖춘 이동식 협동로봇이었다.

공정간의 자동화 시스템 구현 과정
PHA에 적용된 LGV 이동식 협동로봇을 활용한 작업 과정을 살펴보면 사출기로부터 적재 호출 신호를 수신하고 해당 사출기로 이동하기 전 공박스를 적재하여 이동하게 된다. 이동 후 공박스 배출 및 완성품 박스를 적재한다. 적재 후 바코드 자동 부착기로 이동하여 바코드 부착 후 적재창고로 이동하며 이동 중에 협동로봇이 적재된 박스에 부착된 바코드를 스캔하여 실시간으로 재고 관리 및 처리 후 완성품 창고로 이동한다. 이동 후 배출랙을 통해 제품 배출 후 추가 호출이 있을 때까지 충전소에서 대기하게 된다.

멀티 시스템으로 생산성 향상 발판 마련
PHA 현장에 적용된 이동식 협동로봇이 특별한 이유는 동시 동작이 가능하기 때문이다. 기존에는 안전상의 문제로 별도의 작업이 불가능했다. 그러나 작업성 및 생산성을 향상할 방법을 모색 할 필요성이 있었고 이송에 소비되는 시간에 Robot Arm 협동로봇을 통해 별도의 작업을 병행해 생산성을 향상 시킬 수 있었다. 또한, 협동로봇은 LGV를 통해 움직임으로써 공장 내 별도 협동로봇 시설을 구축할 필요가 없어 공간 활용성의 이점도 있다. 또한 다양한 공간 배치 활용성과 장소 변경이 자유로워 단기간 설비가 가능하다는 장점도 있다. 이번 적용 사례에서 하나의 기능만 수행하는 것이 아닌 다수의 기능을 수행하는 로봇 시스템이 중요한 이유였다.

이번 적용 사례는 적재 및 피킹, 바코드 스캔 자동화 공정 개발을 목표로 작업자가 직접 수작업으로 하던 불필요한 일을 이동식 협동로봇을 통해 해결해 적재 시간을 단축하고 효율적인 재고 관리로 작업의 능률을 최대화한 사례이다. 또한, 물류로봇에 따른 인건비 감소는 경쟁력을 확보하는 계기가 되었고 작업간의 잦은 실수와 사고는 최소화했으며 효율적인 작업은 생산성을 향상 시키는 발판이 됐다.

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