[단독] 현대모비스 ‘전선 꽂는 로봇’ 도입한다

車공정 자동화 고난도 과제 도전
스스로 배터리 모듈 커넥터 체결
6축 로봇에 AI·3D 비전기술 접목
하반기 생산라인 시범 운영 착수
체결 정확도·공정 안정성 등 검증

현대모비스(012330)가 자동차 생산 자동화의 난제로 꼽히던 전선 연결 공정에 로봇 도입을 추진한다. 배터리 전선(와이어 하네스) 커넥터 체결 작업을 자동화해 배터리 생산라인의 생산성과 품질을 한층 끌어올리겠다는 구상이다. 구현에 성공할 경우 배터리 조립 공정의 자동화 수준도 한 단계 높아질 전망이다.

30일 로보틱스 업계에 따르면 현대모비스는 배터리 전선(와이어 하네스) 연결 공정의 핵심인 커넥터 체결 작업의 로봇 자동화를 추진 중인 것으로 파악됐다. 해당 작업은 현재 연구개발·실증 단계로 생산라인이 멈추는 여름 휴가 기간을 활용해 시범 테스트를 진행할 예정이다. 이어 하반기에는 체결 정확도와 오차율 검증까지 실시할 것으로 전해졌다.

자동화 대상은 배터리 모듈(BMA)에 와이어 하네스가 연결된 커넥터를 체결하는 공정이다. 현대모비스는 기존 6축 산업용 로봇에 3D 비전 시스템과 제어 기술을 적용해 커넥터와 체결 위치를 실시간으로 인식하고 자세를 보정한 뒤 체결하는 자동화 시스템을 개발하고 있다.

와이어 하네스 연결 공정은 자동차 생산라인에서도 자동화 난도가 가장 높은 작업 가운데 하나로 꼽힌다. 자동차 업계는 차체와 도장 등 대부분의 생산 공정을 자동화했지만 전선처럼 유연한 부품을 다루는 작업은 여전히 수작업에 의존해 왔다. 전선처럼 형태가 수시로 변하는 유연한 부품을 로봇이 사람처럼 정밀하게 다루는 기술은 제조 자동화의 마지막 과제로 지목돼왔다.

특히 BMA는 작업 공간이 협소한 데다 뒤쪽으로 와이어 하네스가 연결돼 있어 커넥터의 위치와 자세를 일정하게 유지하기 어렵다. 전선 다발로 이뤄진 와이어 하네스는 형태가 쉽게 변형되기 때문에 로봇이 커넥터의 위치와 각도를 실시간으로 인식해 정확하게 체결하는 데에 높은 기술력이 요구된다. 작업자는 손목 감각으로 미세한 각도를 조정할 수 있지만 로봇은 이를 비전 시스템과 제어 기술만으로 구현해야 하기 때문이다.

현대모비스는 해당 문제를 해결하기 위해 로봇 시스템 설계 업체와 협업을 통해 생산라인 특성에 맞는 위치 인식·자세 보정 기술과 제어 시스템을 최적화했다. 로보틱스 업계 관계자는 “생산라인마다 커넥터의 위치와 자세가 달라 이를 정확히 인식하고 보정하는 것이 쉽지 않다”며 “3D 비전 솔루션으로 커넥터를 집을 위치를 정밀하게 파악한 뒤 6축 로봇이 커넥터를 체결할 수 있도록 시스템을 설계해야 한다”고 말했다. 이번 자동화가 구현되면 와이어 하네스 연결 공정을 로봇이 수행할 수 있어 생산성이 향상될 것으로 기대된다.

현대모비스는 시범 테스트를 통해 실제 생산라인에서 위치 오차와 체결 정확도, 반복 작업의 안정성 등을 집중 검증할 계획이다. 현대모비스 관계자는 “커넥터를 정해진 위치에 체결하는 작업을 로봇으로 구현하기 위한 세팅을 진행하는 단계”라며 “아직 특정 제품군에 적용하는 단계는 아니며 생산 공정을 고도화하기 위한 연구개발 차원”이라고 설명했다.

업계에서는 향후 유연한 전선을 다루는 기술이 고도화되면 와이어 하네스 제조 공정까지 자동화가 확대될 가능성이 있다고 보고 있다. 현재 와이어 하네스 제작 과정에서는 단자 압착과 전선 삽입, 배선 정리 등 상당수 작업이 여전히 수작업으로 이뤄지고 있다. 이들 공정은 완성차 업계 1·2차 협력사에서 작업자들이 수행하는 경우가 많다. 이번 기술이 성공적으로 검증되면 향후 와이어 하네스 제조 공정으로 로봇 적용 범위가 확대될 수 있다는 평가다.

수작업 공정에 로봇이 적용되면 작업 정확도를 높여 불량률을 낮출 수 있다. 작업자의 숙련도에 따라 달라질 수 있는 체결 위치와 체결력을 일정하게 유지해 품질 편차를 줄일 수 있기 때문이다. 생산성과 공정 안정성을 높여 장기적으로 배터리 생산라인의 스마트팩토리 고도화를 앞당길 수 있다는 전망이다.

이호근 대덕대 자동차학과 교수는 “전선처럼 유연한 부품은 자동화가 가장 어려운 분야 중 하나였지만 최근 인공지능(AI)과 비전 기술이 발전하면서 사람 수준에 가까운 작업 정확도를 구현할 수 있는 단계에 이르고 있다”며 “향후 배터리 생산라인을 비롯한 제조 현장의 자동화 적용 범위도 더욱 확대될 것”이라고 말했다.

김예솔 기자 losey27@sedaily.com