SHIFT 개발로 이뤄낸 현대로템의 프레스 고속이송장치 기술 국산화

각국에서 벌어지는 무역 분쟁은 우리에게 ‘기술 독립’이라는 화두를 계속해서 던지고 있습니다. 비록 한국에서 생산한 제품일지라도 그중에 해외 기술이 포함되어 있다면 국제 정세 등 다양한 상황에 따라 제약이 생길 수밖에 없기 때문이죠. 그런 가운데 현대로템이 국산화에 성공한 프레스 라인 전용 고속 자동화 설비는 기술적, 사회적으로 큰 의미가 있습니다. 오늘 현대로템 공식 블로그에서는 현대로템이 개발한 국산 프레스 라인 전용 고속이송장치 SHIFT에 대해 알아보도록 하겠습니다. 

프레스 생산성의 핵심은 원료 공급 스피드와 타이밍

우선 프레스는 재료에 힘을 가해 소성변형 시켜 굽힘, 전단, 딥드로잉 등의 가공을 하는 기계입니다. 별도의 가열 없이 가공 과정을 진행할 수 있고 짧은 시간에 정확한 치수와 모양으로 가공이 가능해 대량생산에 필요하며, 시계나 카메라 같은 정밀 부품을 만드는 소형 프레스부터 현대자동차그룹처럼 자동차를 생산하는 기업에서 차체를 찍어내는 거대한 프레스까지 다양한 종류가 있습니다. 

현재와 같은 초고도 산업화 시대에 ‘얼마나 정밀하게 찍어내느냐’와 함께 ‘정해진 시간에 얼마나 많은 양을 생산하느냐’도 프레스 설비의 성능을 가늠하는 중요한 문제입니다. 하지만 이 과정은 생각보다 복잡하고 프레스 설비 혼자 빨라서 해결될 일이 아닙니다. 프레스의 빠른 속도에 맞게 재료를 얼마나 빨리, 정확한 타이밍에 공급할 수 있는지도 프레스의 생산성에 큰 영향을 미치게 됩니다. 

▲프레스 설비는 각 공정의 성능과 타이밍이 생산성에 큰 영향을 미친다

프레스 설비는 크게 FOL(Front Of Line)과 P2P(Press to Press), EOL(End Of Line)의 세 가지 공정으로 이루어집니다. FOL 공정은 판재들을 한 장씩 분리해 컨베이어로 운반하는 ‘디스태커’와 판재에 묻은 오일과 먼지 등 이물질을 닦아내는 세정 장치, 금형의 성형성을 향상해주는 오일을 발라주는 오일러, 판재가 프레스 기기 내로 정확하게 투입되도록 위치를 잡는 센터링 장치로 구성됩니다. 

이렇게 세팅된 판재는 P2P 공정을 통해 프레스 금형 위에 안착하고 3~5단계의 공정을 이동하며 성형이 완료된 후 프레스 밖으로 배출됩니다. 배출된 제품은 다음 공정으로 운반하기 위해 랙에 자동으로 적재되는데, 바로 이 과정이 EOL 공정입니다.  

프레스의 핵심인 전용 고속이송장치 국산화, 현대로템이 해냈다!

프레스 설비는 모든 공정이 유기적으로 연결되어 있어 전체 생산속도는 세 가지 공정 중 가장 느린 하부 장치의 속도로 제한될 수밖에 없습니다. 이중 P2P 공정에 속하는 고속이송장치는 프레스가 패널을 압착하는 구간 내에서 동작하는데, 충돌을 방지하기 위해 속도는 물론 정교한 동기 제어 기술이 바탕이 되어야 합니다. 

▲현대로템은 디스태커와 비전 센터링 장치 등 이미 프레스 설비의 많은 부분을 국산화했다

고품질 플랜트 설비를 개발하는 현대로템은 FOL 공정의 디스태커 장비인 고속 갠트리 피더와 비전 센터링 장치를 개발하는 등 많은 공정을 국산화하는 데 성공한 바 있습니다. 이러한 기술력을 바탕으로 현대자동차와 기아자동차는 물론 포드, 르노-닛산, GM 등 글로벌 자동차 메이커에 프레스 설비를 납품해 왔죠. 다만 P2P 공정에 속하는 프레스 전용 고속이송장치와 FOL 공정의 몇몇 설비들은 국산화가 어려워 독일과 스페인 등 이미 시장을 선점한 해외 업체의 제품을 고가에 구입해 사용할 수밖에 없었습니다. 

그러나 현대로템 플랜트사업본부는 프레스 라인 전반에 걸친 자동화 장치를 직접 개발하고 이에 대한 기술을 확보해 해외 기술에서 완벽히 독립하기 위해 노력했습니다. 끊임없이 연구개발을 지속한 결과 최근에는 P2P 공정의 핵심 장치인 프레스 라인 전용 고속이송장치까지 국산화하는 데 성공했습니다. 앞서 말씀드린 SHIFT가 바로 현대로템의 ‘국산 프레스 라인 전용 고속이송장치’의 이름입니다. 

최고 속도 18SPM, 총 7가지 축간 동기 제어 기능

현대로템이 개발한 프레스 라인 전용 고속이송장치 SHIFT는 중소형 패널 기준 18SPM(Stroke Per Minute, 분당 공급 수), 대형 패널 기준 15SPM의 성능으로 기존 제품보다 최대 20%나 성능이 향상된 세계 최대 속도의 프레스 라인 전용 고속이송장치입니다. 

▲현대로템의 국산 프레스 라인 전용 고속이송장치 SHIFT-38

SHIFT는 다중 회전 관절과 선형 이동 관절로 구성된 외팔형 구조의 이송장치입니다. 보통 프레스 이송장치가 이송방향의 수직 평면으로의 두 개의 이동과 그 면과 수직한 회전(Tilting) 움직임을 구사합니다. 현대로템이 개발한 SHIFT는 고객사가 원한다면 좌우이동(Side-Shift)과 이동 축 기준 회전(Rolling), 수직 축 기준 회전(Yawing)까지 다양한 움직임을 추가할 수 있습니다.

SHIFT는 뛰어난 축간 동기 제어 기능은 물론 이송장치와 프레스 간 동기 제어 기술도 탑재했습니다. 또한 전용의 모션 생성 지원 소프트웨어까지 개발하여 공급하고 있습니다. 이 소프트웨어는 자재와 기기 간의 간섭 없는 최적의 프레스 이송 모션을 쉽게 생성해 금형과 이송장치, 자재의 충돌과 상호 간섭 영향을 최소화하고 안전하게 고속으로 제품을 생산할 수 있습니다. 

▲현대자동차그룹 울산 공장 프레스 라인에 적용된 SHIFT-52

지난 2017년에는 현대자동차 울산공장의 노후화된 크로스바형 이송장치를 제거하고 신설비인 SHIFT-52로 교체했습니다. 기존 라인을 유지한 상태에서 프레스 전용 고속이송장치만 교체하는 프로젝트라 초기 세팅이 까다로웠지만 결과는 성공적! 양산 라인에 셋업 완료된 2017년 이후 문제없이 고급 자동차 내/외장 판넬을 생산 중이며 장비의 성능과 편의성 면에서 긍정적인 평가를 받고 있습니다. 

▲2019 로보월드에서 SHIFT를 소개한 현대로템 플랜트사업본부 산업설비연구1팀 연제성 책임연구원(좌), 박현준 책임연구원(우)

현대로템의 프레스 전용 고속이송장치 SHIFT는 지난 10월 일산 킨텍스에서 개최된 2019 로보월드에서 무인 자동화 설비로 소개되기도 했습니다. SHIFT가 세계 시장에서 갖는 의의를 플랜트사업본부 연제성 책임연구원에게 들어볼까요?

“SHIFT를 성공적으로 개발하고 실제 생산 라인에 투입함으로써 현대로템은 외국 기술에 휘둘리지 않고 독립적으로 프레스 라인을 납품할 수 있게 됐습니다. 이는 해외 선진 기업 장비 이상의 성능으로, 현대로템이 글로벌 프레스 시장을 선도하는 자리에 선 것입니다. 이러한 기술 확보는 현대로템 프레스 장비의 경쟁력을 높여 4차 산업혁명 시대에 대비해 기술적인 기반을 갖추는 필수적인 요건입니다. -연제성 책임연구원” 

SHIFT를 적용하면 수입품 대비 프레스 라인당 약 10%의 비용 절감 효과를 거둘 수 있으며, 신규 설치 및 개조 수요에서 연간 20억 원 이상의 수입 대체 효과와 함께 120억 원 이상의 수출 실적도 기대할 수 있게 되었습니다. 앞으로도 현대로템은 SHIFT 장비의 성능을 개선하는 동시에 FOL 공정 중 센터링 장비와 로더를 통합해 설치 비용과 공간을 절약하는 ‘센터링 로더 장비’를 개발하는 등 프레스 분야 기술 독립을 넘어 글로벌 스탠다드로 성장하기 위한 노력을 지속할 것입니다. 현대로템 플랜트사업본부의 새로운 기술 소식도 현대로템 공식 블로그에서 전해드릴 예정이니 놓치지 말고 구독하세요!