모든 현장에서 ‘용접’은 핵심적인 작업 공정이다. 특히, 원자력 현장에서의 용접은 원자력발전소의 설계 수명이 안전하게 유지되도록 하는 중요한 품질요소이다. 그러나 사람이 수행하기에는 작업 현장 내 용접 공정의 양이 많을 뿐만 아니라 협소한 공간으로 인한 사고의 위험성도 크다. 그래서 등장한 것이 용접로봇이다. 로봇 용접은 작업자를 보호하는 기본적인 기능 외에도 전체 프로세스의 속도를 높여 생산력을 향상시키는 등 다양한 이점이 있다. 물론 현재 로봇의 기술력 수준은 인간의 업무를 완전히 대체하기에 어려움이 있다. 정해진 단순 반복 작업에서는 뛰어난 성과를 보이지만, 비정형 환경에의 대처 능력에서 보완이 필요하기 때문이다. 페이브텍㈜은 특수한 환경에서 원격 제어가 가능한 자동 티그 용접로봇 및 레이저 시스템 개발 분야에 10년이 훌쩍 넘는 경험과 노하우를 가진 특화 기업이다. 용접로봇 시스템 전문기업으로서 로봇 기술의 다음 단계로의 도약에 힘을 보태고 있다. 단순한 기계적 움직임을 넘어 용접할 부분을 스스로 찾아가고, 용접관련 조건도 조절하는 로봇을 개발하고자 한다. AI가 내재된 용접 기술, 환경을 인지하고 계산과 판단을 실시해 스스로 행동을 수행하는 자율적인 로봇의 개발. 로봇이 만들어낼 산업 현장의 대전환에 우리는 얼마나 가까워졌을까.
자동용접 기술의 발전을 이끄는 선두주자
페이브텍㈜은 로봇 매니퓰레이터 설계, 제어 관련 하드웨어 및 소프트웨어 개발, 센서 시스템 운용기술 등 용접 로봇의 융복합화와 관련된 핵심 기술과 설계 제조 기술을 보유하고 있는 전문 엔지니어링 회사이다. 특히 원자력발전소, 조선, 플랜트 및 대형 밸브 등 정밀 자동용접작업이 요구되는 특수 환경에서 원격제어가 가능한 자동 티그 정밀 용접 로봇 및 레이저 시스템 개발 분야에서 많은 성과를 내고 있다. 1988년, 당시 대기업인 금성전선 연구소 입사로 레이저 분야에 첫발을 내딛은 유석준 대표는 이어 하나기술㈜까지 18년간을 레이저 전문 엔지니어로 일했다. 그러던 2005년, 원자력 유지보수 분야 장비 개발의뢰를 받으며 자동 티그 용접장치를 원격으로 제어할 수 있는 용접 로봇을 개발하게 됐고, 이것이 페이브텍 창업으로 이어졌다.
페이브텍은 2007년부터 원자로 헤드, 증기발생기, 가입기 등 원자력발전소 주기기의 각종 노즐 및 배관 유지보수용 용접 로봇을 개발하고 적용해왔다. 원자력발전소에 공급한 주요 기술로는 SI 배관 자동용접장치, 원자로 하부 BMI 노즐 보수 용접장치, 표준 원형 배관 용접(Welbot) 등을 꼽을 수 있다.
기술의 중요성을 절감한 유 대표가 기술개발에 투자를 아끼지 않은 덕분에 회사는 현재 자동 용접 작업이 요구되는 국내의 산업 분야에 기술 적용을 꾸준히 확대해나가고 있으며, 최근에는 해외 진출도 본격화했다. 캐나다 Liburdi, 미국 PCI, 프랑스 Polysude와 같은 글로벌 기업과 경쟁하고 있으며, 두산중공업, 한수원, 한전KPS 등과 협력하며 지속적인 연구 개발도 이어나갈 계획이다. 전문화된 경험과 기술을 바탕으로 자동용접 분야에서 전 세계를 대상으로 정밀도와 효율성 높은 자동용접 로봇을 제공하는, 작지만 강한 회사가 되겠다는 포부를 전한다.
어떤 작업환경에서도 최적의 용접 결과를 제공할 수 있도록
로봇 용접은 용접을 수행하고 부품을 처리하여 용접 프로세스를 완전히 자동화하는, 기계화 프로그래밍이 가능한 도구로서 로봇을 사용하는 것이다. 2005년부터 산업에 사용되는 로봇의 수와 응용 분야가 크게 증가하며 로봇 용접도 빠르게 성장하기 시작했다. 페이브텍㈜의 대표적인 로봇 상품은 배관용 티그 용접 로봇인 ‘웰봇(Welbot)’이다. 웰봇은 제조현장에서 최고의 숙련 기술자에 의해서만 가능했던 배관 용접을 편리하고 빠르게 작업할 수 있게 해주는 다기능 PC 기반의 원격 통합제어 자동 티그 용접 로봇이다. 티그(Tungsten Inert Gas) 용접은 텅스텐의 전극을 사용한 용접 방식이다. 흔히 떠올리는 불똥이 튀어 오르는 용접과 달리 티그 용접은 열을 용접 부위에 집중시켜 불똥을 최소화하는 방법으로 고품질의 용접 결과물이 필요한 곳에 사용한다는 특징이 있다. 또, 보호 가스 아크의 길이가 짧아야 하기에 높은 숙련도와 정신력을 필요로 한다.
“용접 베테랑들의 용접 기술은 환상적이에요. 그중에서도 티그 용접은 용접 중에서도 가장 어려운 기술로 손꼽히는데요. 문제는 티그 용접이 가능한 인력 대부분이 50대 후반이어서 용접을 할 수 있는 현역들이 점점 빠져나간다는 점이에요. 단순 노동자가 할 수 없는 티그 용접 기술 등을 완벽하게 대체해 줄 대상이 필요한 상황입니다. 이렇게 작업 현장이 열악해 젊은 세대들이 시장에 유입되지 않는 지금의 상황에서 저희는 답을 로봇에서 찾은거죠.”
페이브텍에서 독자 개발한 PC 기반의 원격 모니터링 기술을 기반으로 최대 100미터 떨어진 곳에서도 모니터를 통해 실시간 작업상태를 모니터링할 수 있다. 동시에 원격으로 배관 용접 작업과정을 제어하고 작업 조건을 변경할 수도 있다. 최근에는 티그 용접 비숙련 작업자도 고품질의 제품 생산이 가능하도록 설계된 자동 정밀 티그 용접 모듈인 스마트 AVC 모듈(Welbo AVC)도 선보였다. 최대 15~30도까지 경사진 부위를 자동으로 추종하여 고품질 용접 구현이 가능하며, 용접 와이어의 상하좌우 조정 유닛이 내장되어 있다. 또, 진동(Oscillation) 기능 구현으로 넓은 면적에도 용접이 가능하고, 용접부 영상과 용접 전류와 전압을 실시간으로 모니터링할 수 있으며 각종 용접조건의 실시간 저장 및 변경도 가능하다.
웰봇은 적용하는 분야에 따라 웰봇-EP(일반 산업 분야), 웰봇-IP(내면 파이프 용접용), 웰봇-TTS(Tube to Tubesheet welding) 등으로 나뉘는데 화력발전소, 원자력발전소, 화학물질 시설, 조선 및 해양플랜트 등 각종 파이프 작업에 활용이 가능하다. 특히, 원자력발전소와 같이 방사능 노출 위험 지역이나 극한 작업환경에서 최상의 성능과 용접 결과를 제공한다. 그동안 배관용 티그 용접 로봇은 해외 의존도가 높았는데, 페이브텍의 개발로 국산 로봇의 보급이 활발해지고 있는 상황이다. 웰봇과 함께 검사 로봇도 공급한다. 검사 로봇은 특수 카메라로 중수로 원자로 내부를 들여다보는 육안검사 및 UT, PT, RT 등의 검사를 로봇 매니퓰레이터를 사용함에 따라 원격으로 검사를 할 수 있는 장치로서, 방사능 환경 외에도 조선, 화력, 플랜트 분야에 적용하고 있다.
이밖에도 레이저 피닝, 레이저 용접, 레이저 클리닝 장비 및 솔루션도 공급하고 있다. 레이저 피닝(Laser Peenig)은 표면처리 기법의 하나로 기존의 쇼트 피닝보다 높은 효용성을 가지는 최신의 기법으로, 표면 손상이 전혀 없이 원하는 부위에만 피닝 처리를 할 수 있다. 현재 원자력발전소의 원자로 및 항공기 터빈 엔진과 항공기 일부 부품에 적용 중에 있으며, 고속·고정밀의 샤프트 및 기어 부품 등에도 적용 범위가 확대되고 있다.
사람과 로봇기술의 조화가 산업 전반의 성장을 이끌기를
스웨덴 남서부 해안에 위치한 예테보리시 토슬란다(Torslanda) 볼보차 생산 공장은 ‘기계와 사람이 조화를 이룬 곳’이다. 1,400여 대 로봇이 용접부터 부품 조립까지 일사불란하게 진행하면서도, 사람의 눈과 손이 필요한 세심한 공정에는 이내 작업자가 등장한다. 조립 후 최종 품질 점검도 스캔 로봇에 이어 사람의 손길을 거친다. 볼보자동차는 2030년 전 라인업 전동화를 선언했다. 삼성중공업 거제조선소에선 강재를 절단해 블록을 제작하는 용접 공정을 로봇이 하고 있다. 중조립 공정엔 기존 산업 로봇 대신 사람과 함께 작업이 가능한 이른바 ‘협동 로봇’을 활용한다. 삼성중공업은 협동 로봇을 투입한 뒤로 용접량이 늘어나고 작업 시간이 단축돼 생산성이 약 40% 가량 향상됐다고 밝혔다. 이렇듯 전 산업 분야 특히 제조업에서 로봇의 도입은 세계적인 화두이다. 인간의 편의를 위해 무엇보다 안전을 위해 다양한 분야에서 로봇이 인간을 대신하고 있다.
그중에서도 원자력발전소에서의 로봇의 역할은 점점 커지고 있다. 산업부터 일상생활까지 삶의 모든 분야에서 활용되는 전기에너지의 약 30%가 원자력발전을 통해 생산된다. 많은 에너지를 생산하는 만큼 원자력발전은 방사능 폐기물이나 유출 등 큰 위험성을 지니고 있기 때문에 철저한 관리가 요구된다. 그러나 발전소 내 방사능이 강한 만큼 사람이 들어가게 되는 경우 여러 문제 상황이 발생할 수 있는데, 이런 이유로 발전소 내 용접과 점검 등에 로봇이 적극적으로 활용되고 있다.
페이브텍㈜은 특수 환경에서 원격 제어가 가능한 자동 티그 용접로봇 및 레이저 시스템 개발 분야에 10년이 훌쩍 넘는 경험과 노하우를 가진 특화 기업이다. 2007년부터 원자력분야에 특화되고 전용화된 티그 자동 용접장치 및 로봇을 개발해 원자력발전소에 실제 적용하며 성공적으로 사업을 수행해오고 있다. 특히, 배관을 뜯어내지 않고 보수가 가능하다는 기술적 장점도 보유하고 있다. 이전까지 100% 수입에 의존하던 원자력발전소 주기기 유지 보수에 사용되는 티그 자동 용접 장비의 국산화를 이룬 것은 괄목할만한 성과이다. 원자력 분야는 공간이 제약되는 만큼 내부 시설이 복잡해 다양한 형태의 구조체 용접 보수, 방사능 구역, 용접 작업의 원활 및 안정성, 원격 제어 확보 등이 필요하다.
원자력 서비스 분야에서 자동용접 및 자동화 로봇기술 등을 선보여온 페이브텍은 이제 일반산업계로 시야를 확장해나가고 있다. 용접 로봇의 미래가 밝은 또 하나의 이유는 고객의 요구에 맞는 제품으로 맞춤 구성할 수 있다는 점이다. 지난 부산 벡스코에서 개최된 ‘제9회 부산국제기계대전(BUTECH 2019)’에 참가해 기계산업 종사자들에게 기술력을 알린 것을 시작으로 향후 레이저 업체와의 협업 계획도 밝혔다. 레이저 업체와의 협업을 통해 하이브리드 용접을 구현하겠다는 목표이다.
유석준 대표는 용접 로봇이 일반 제관 기업 및 플랜트 산업에서 요구하는 높은 용접 품질과 생산성 향상이라는 과제를 해결할 수 있을 것이라 기대하고 있다. 갈수록 심화되고 있는 고숙련 용접사의 노령화 문제에도 발 빠르게 대처할 수 있다. 독자적인 기술력을 바탕으로 이노비즈 기업, 뿌리기술 기업, 경기도 유망 중소기업 인증부터 다수의 특허 및 실용신안도 받은 페이브텍은 용접 로봇으로 만들어갈 미래에 많은 이들이 주목하고 있다.
