GIST, 차체금형 래핑용 로봇팔 개발.."자율車 신차개발 기간·비용 단축"

대부분 수작업 의존하는 차체금형 마무리 가공 자동화 대체 가능

[이데일리 이연호 기자] GIST는 기계공학부 이선규 교수 연구팀이 현재 대부분 수작업으로 이뤄지고 있는 차체금형의 마무리 작업공정을 자동화로 대체 가능한 로봇팔을 개발했다고 18일 밝혔다. 이번 연구 성과로 다양한 자율자동차 신차 개발 기간 및 비용이 크게 단축될 것으로 기대된다.

로봇팔 측면. 사진=GIST.

자율 자동차 시대에서는 다양한 비즈니스 모델에 따라 다양한 모델의 신차가 초단기 사이클로 출현할 것으로 예상되고 있다. 자동차의 외형 디자인을 결정하는 차체금형의 마지막 공정은 대부분 숙련작업자의 수작업으로 이뤄지고 있어 신차개발 단계에서 단일공정으로는 가장 많은 시간과 비용이 투여돼 왔다.

금형마무리 가공공정은 이전 단계에서 남긴 공구흔적을 제거한 후 스탬핑(판금 표면에 요철의 형상을 찍어내는 가공법)이라는 형합공정에서 암수 금형의 형상오차를 수정하는 작업으로 이뤄지는데 통상적으로 넓은 곡면에서의 치수 수정 작업이 수십 차례 반복된다. 이 때문에 모든 자동차 제조사들은 이 공정을 가장 큰 과제로 생각하고 국내·외 많은 연구기관들이 기술개발을 시도해 왔지만 현재까지 만족할 만한 성능을 발휘하는 장치를 개발하는 데 어려움을 겪고 있다.

이선규 교수 연구팀은 독자적인 로봇팔의 특수 설계로 로봇의 관절강성을 강화하고 작업자의 가공 작업을 모사한 제어방식으로 작은 힘으로도 기계가공이 안정적으로 가능해 만족할 만한 표면상태를 얻는 데 성공했다.

이 장치는 기존에 산업 현장에서 많이 사용돼 오던 대형 공작기계에 장착해 작동할 수 있어 공작기계의 정밀도와 강성을 그대로 활용이 가능하고 향후 소프트웨어의 추가 개발이 이뤄질 경우 중대형 금형의 제조 기간과 비용을 50% 이상 줄일 수 있을 것으로 예상된다.

이 교수 연구팀은 3D 프린팅이나 주물·용접으로 제작된 중대형 금속·비금속 제품 표면의 마무리 작업에도 이 기술을 적용할 수 있어 4차 산업혁명시대 스마트 팩토리에 큰 역할을 할 것으로 내다보고 있다.

이선규 교수는 “이번 연구 성과는 최근 일본 정부의 수출 규제 강화로 어려움이 예상되는 부품·장비분야에서 국제적인 경쟁력을 확보하는 데 일익을 담당할 것으로 기대된다”며 “특히 자율주행차 시대에 다양한 신차 개발 기간과 비용을 크게 줄이는 데 기여할 수 있을 것”이라고 말했다.

이번 연구는 한국연구재단과 GIST 융합기술원의 기본연구 예산으로 4년 넘는 기간에 걸쳐 이뤄졌다.

이연호 (dew9012@edaily.co.kr)