[IR52 장영실상] 용접공정 3개를 1개로 통합하니 효율 29% '쑥'

현대차·기아 '배터리 듀얼 용접 시스템'
화재 발생시 자동 진화

왼쪽부터 박종민 매니저, 배준혁 책임매니저, 오준동 상무, 이영석 책임매니저.

전기자동차 시대가 도래하면서 제조 설비도 변하고 있다. 특히 전기차 핵심 부품으로 지목되는 배터리 용접 설비는 변화의 필요성이 커지고 있다. 배터리 용접 공정은 기존 엔진 변속기 같은 정밀 가공품 조립과 특성이 다르다. 연질의 파우치 배터리는 외부 충격에 취약하며, 잘못 조립하면 쇼트가 나면서 화재까지 발생할 수 있다. 이에 많은 기업이 기존과 다른 배터리 용접 방식을 개발하고 있다.

2024년 제15주 차 IR52 장영실상에는 현대자동차와 기아가 개발한 전기차 배터리 사전 위치 결정 듀얼 용접 시스템이 선정됐다. 수상 제품은 전기차 시대에 대응해 현대차그룹에서 독자 개발한 용접 시스템으로 모든 유형의 배터리에 적용할 수 있다. 이뿐만 아니라 사전 위치 결정 시스템을 활용해 물류 시간을 줄이는 솔루션으로 다른 제품과 산업에도 적용이 가능하다.

배터리 용접 라인은 용접 공법 특성상 불티가 발생한다. 불티에 따른 품질 저하를 막기 위해 작업 중간중간 청소를 해줘야 한다. 청소 작업은 생산 도중 장비를 세워 좁은 공간에 들어가 진행하는 방식이어서 상당히 위험하다. 기존 배터리 용접 공정은 라인을 청소하거나 고장이 발생했을 때 전 라인 생산이 중단돼 손실이 매우 컸다.

수상 제품은 크기나 타입의 제약 없이 모든 기종에 대응할 수 있는 특수 통합 고정 장치(지그)를 세계 최초로 적용했다. 이를 통해 기존에 3개 공정에서 나눠 하던 용접을 1개로 통합해 단 1회 고정으로 용접할 수 있게 했다.

해당 제품은 수동으로 용접용 고정 장치를 배출해야 했던 기존 제품과 달리 장비에서 자동 배출된다. 자동 배출을 통해 고정 장치로 인한 사고 가능성을 줄였고 작업자들은 안전하게 청소와 정비를 할 수 있게 했다.

2개 세트가 병렬 형태로 구성된 수상 제품은 교차 생산이 가능해지면서 기존 제품 대비 생산성이 29% 향상됐다. 자유롭게 움직이는 로봇 2대의 팔을 활용하기 때문에 로봇 팔 1대가 고장 나거나 정비를 해야 할 때도 50%의 생산력을 유지한다. 그 외에 공정 핵심 구성 요소도 2개 세트로 구성해 생산을 유지할 수 있게 바꿨다.

또 화재 발생 시에는 즉각적인 화재 자동 진압 시스템이 작동해 생산 손실을 최소화하고, 유독가스나 화상 등으로 발생하는 2차 인명 피해를 예방한다. 수상 제품은 현재 세계 최고 수준의 생산성을 지닌 전기차 배터리 용접 시스템으로 미국, 유럽, 중국, 싱가포르 등에서 특허 14건을 취득해 제조 기술 우위를 확보했다.

2022년 개발된 수상 제품은 그해 국내 매출 약 310억원, 해외 매출 약 141억원을 달성했다. 지식재산권 확보로 생산 시스템의 로열티 판매도 전망된다.

주최 : 과학기술정보통신부

주관 : 매일경제신문사 한국산업기술진흥협회

[강민호 기자]