"사람은 지휘·로봇이 용접"⋯HD현대중공업 울산조선소 가보니 [르포]

설계 데이터 받아 스스로 용접⋯판넬 슬릿 로봇 생산성 3배·협동로봇 40%↑
낮엔 사람이 세팅하고 밤엔 무인 운영⋯러그 공정은 24시간 완전 자동화

[아이뉴스24 최란 기자] "쾅, 쾅." 지난 5일 찾은 HD현대중공업 울산조선소 판넬공장에 들어서자 철판 부딪히는 소리가 귀를 때렸다. 바로 옆 사람 목소리도 잘 들리지 않을 정도였다.

이날 찾은 HD현대중공업 울산조선소 판넬공장에는 천장에서 늘어진 굵은 케이블 끝에 청록색 로봇들이 줄지어 매달려 있었다. 로봇 한 대가 철판 위에서 하얀 빛을 뿜으며 용접을 시작했다. 눈이 부셔 고개를 돌렸지만 한동안 잔상이 남았다. 흰 연기 사이로 붉은 불티가 튀었다.

HD현대중공업 울산조선소의 용접로봇. [사진=HD현대]

사람과 로봇이 함께 배를 만드는 현장이다. 회사는 인력 투입이 많고 작업 난도와 위험도가 높은 용접 공정을 중심으로 로봇 자동화를 확대하고 있다. 반복 작업은 로봇에 맡기고 작업자는 설비 설정과 품질 판단, 다수 로봇의 운영 상태를 관리하는 방식이다.

한 사람이 4대 운영하는 용접로봇...그 옆에는 협동로봇까지

판넬공장에서는 용접 로봇 12대가 돌아가고 있었다. 작업자 1명이 로봇 4대를 동시에 운영한다.

로봇은 상부 크레인에 대차와 함께 매달려 있다가 작업 위치로 내려온다. 블록 설계 정보에서 형상과 용접 위치, 길이 등을 받아 작업 지점을 찾고 센싱 기술로 실제 위치의 오차를 보정한다. 용접 자세와 철판 두께, 작업 횟수 등에 맞는 조건은 엔지니어가 정한다.

HD현대중공업 울산조선소 용접로봇. [사진=HD현대]

나란히 늘어선 로봇들이 용접을 시작하자 철판 위로 하얀 빛이 번졌다. 작업자는 방진 마스크와 보안경을 쓴 채 한 걸음 떨어져 로봇을 지켜봤다. 용접은 로봇이 하고 작업자는 여러 대가 제대로 움직이는지 살핀다.

핵심은 설계 데이터다. 로봇은 블록 설계 정보에서 형상과 용접 위치, 길이를 받아 용접할 곳을 스스로 찾아간다. 용접 자세별 두께나 횟수 같은 조건은 엔지니어가 정한다. 한쪽 용접을 마친 로봇은 곧바로 몸을 돌려 반대편까지 이어서 용접했다.

판넬 슬릿 용접 로봇의 생산성은 수동 용접이나 사람이 들고 다니며 작업하는 캐리지 용접보다 3배 이상 높다. 로봇은 작업 조건을 똑같이 유지하기 때문에 용접 자국인 '비드'도 고르게 나온다. 숙련도에 따른 품질 편차가 없어지면서 재작업과 품질 검사 부담도 줄었다.

옆 구역에서는 협동 용접 로봇이 작업 중이었다. 사람이 들고 옮길 수 있을 만큼 작아 작업자 1명이 2대 정도를 동시에 다룬다.

HD현대중공업 울산조선소의 용접로봇. [사진=HD현대]

철판 벽으로 둘러싸인 좁은 칸 바닥에 회색 로봇 팔이 받침판째 고정돼 있었다. 작업자가 조작기 버튼을 누르자 로봇 팔은 용접을 시작했고 좁은 공간이 하얀 빛으로 가득 찼다. 용접이 끝난 자리에는 붉은 빛이 잠시 머물다 금세 사라졌다. 남은 용접 자국은 처음부터 끝까지 고른 모양이었다.

앞선 로봇과는 작동 방식이 다르다. 설계 데이터를 받는 대신 작업자가 조작기로 용접 순서와 구간별 조건을 직접 입력한다. 단순 반복 작업은 로봇이 맡고, 작업자는 세팅과 판단에 집중한다. 회사에 따르면 협동로봇 용접은 기존 수동·캐리지 용접보다 생산성이 약 40% 높다.

자동화는 판넬공장 밖으로도 넓어지고 있다. 소조립 단계 용접 로봇은 센서·제어 기술이 발전하면서 형상과 규격이 조금씩 다른 부재도 인식해 보정할 수 있게 됐다. 낮에는 작업자가 품질 조건에 맞게 로봇을 세팅하고, 밤에는 무인이나 최소 인원으로 운영한다.

곡면이 많은 대조립·곡블록 용접은 아직 로봇과 작업자가 함께 하는 반자동 방식이다. 회사는 센서 기반 궤적 보정과 공정 데이터 축적으로 자동화 수준을 높여가고 있다.

블록을 크레인으로 들어 올릴 때 붙이는 임시 연결 고리인 '러그(lug)' 제작 공정은 완전 자동화됐다. 설계 데이터를 바탕으로 사람 손을 거치지 않고 절단·조립·용접이 한 라인에서 이어진다. 연간 약 1800톤을 생산하던 공정을 24시간 무인 생산 체계로 바꿨고, 이 공정에서만 연간 약 5억원의 비용 절감이 예상된다.

철판이 블록이 되고, 블록이 배가 되기까지

로봇이 용접한 판넬은 블록이 되고, 블록은 야드를 가로질러 도크로 옮겨진다. 울산조선소는 본공장과 해양공장, 함정·중형선 사업부(옛 HD현대미포)를 합쳐 165만평(545만㎡) 규모다. 건조 도크는 14개(조선 7개·함정 2개·중형선 4개·해양 1개)다.

HD현대중공업 울산조선소 전경. [사진=HD현대]

배는 철판에서 시작한다. 미포만으로 들어오는 철판은 대부분 두께 16~30㎜의 후판이다. 커다란 자석이 달린 마그네틱 크레인으로 철판을 옮긴 뒤 녹과 이물질을 없애고 페인트를 칠해 선각공장으로 보낸다.

선각공장에서는 철판을 설계 도면대로 자르고 휘고 용접해 선박 몸통과 바닥 부분 블록을 만든다. 적치장에는 벌써 배의 일부 모양을 갖춘 블록들이 줄지어 놓여 있었다.

현장 관계자는 "레고처럼 블록을 먼저 만들고 하나씩 조립해 배를 완성한다"고 설명했다. 대형 선박 한 척에 블록이 250~400개 들어간다. 건조 기간은 대형 유조선과 초대형 컨테이너선이 약 1년, LNG운반선이 2년 정도다.

블록은 트랜스포터가 실어 나른다. 제 몸집보다 훨씬 큰 블록을 싣고 지나가는 주황색 트랜스포터는 납작한 딱정벌레 같았다. 최대 1200톤까지 실을 수 있고 제자리에서 360도 돈다.

도크 옆으로 옮겨진 블록은 골리앗 크레인이 들어 올린다. 도크를 가로지르는 붉은 크레인에는 'HYUNDAI' 글자와 함께 '450t' 같은 최대 인양 중량이 적혀 있다. 가장 큰 1290톤급은 높이가 109m로 아파트 36층과 맞먹는다. 크레인에 매달린 블록 아래 선 작업자들이 유난히 작아 보였다. 배의 일부일 뿐인 블록이 그만큼 컸다.

도크에서는 블록을 쌓아 배를 짓고 있었다. 제1도크에는 컨테이너선 2척이 들어서 있었다. 골리앗 크레인 다리 사이로 화물칸 골조를 드러낸 모습이었다. 제2도크에서는 LPG운반선 2척과 컨테이너선 1척이 건조 중이었다.

100만톤급 제3도크는 길이 672m, 폭 92m로 축구장 약 9개에 해당하는 규모다. 이날 도크에서는 LNG운반선과 LPG운반선, 암모니아운반선 등 5척을 동시에 건조하고 있었다.

HD현대중공업 울산조선소 전경. [사진=HD현대]

마지막으로 언덕 위 영빈관 전망대에 오르자 도크가 한눈에 내려다보였다. 빨강·주황·노랑·초록·파랑 블록들이 알록달록 늘어서 있었고, 안벽에는 진수를 마친 배들이 마무리 작업을 하고 있었다. 버스 안에서는 고개를 들어도 아랫부분밖에 보이지 않던 배들이다.

투어를 시작하며 공장 외벽에서 본 문구가 떠올랐다. "우리 회사는 당신이 다치면서까지 해야 할 중요한 일이 단 하나도 없습니다." 회사가 위험한 용접 현장에 로봇을 늘려가는 이유이기도 하다.

[이 기사는 (재)바다의품과 (사)한국해양기자협회 지원을 받아 작성됐습니다.]

/울산=최란 기자(ran@inews24.com)