용접 기능장 대신하는 '협동로봇'…HD현대중공업, M.AX로 생산성 'UP'

지난 12일 울산 HD현대중공업 전망대에 올라서자, 조선소를 상징하는 거대한 주황색 골리앗(갠트리 크레인)들과 건조 중인 대형 선박, 그리고 도크들이 한눈에 펼쳐졌다. 울산 전하동 일대에 자리 잡은 HD현대중공업 부지는 메인야드와 해양야드, 중형선 야드를 포함해 총 242만평으로 여의도 면적의 2.7배, 축구장으로는 1100개에 이른다. HD현대중공업은 14개의 건조 도크를 보유하고 있다. 가장 큰 3도크는 100만톤급으로 도크 길이 672m, 폭 92m, 높이 13.4m로 축구장 9개 넓이와 같다. 물을 채우는데 5시간, 펌프를 이용해 물을 빼낼 때는 총 12시간이 소요될 정도로 크다. 기자가 방문한 12일엔 LNG선 등 선박 5척을 동시에 건조하고 있었다. 야드 곳곳에는 최대 1290톤까지 들어 올릴 수 있는 골리앗에서부터 450 규모 골리앗을 비롯해 짚크레인·타워크레인 등 1100 여 개 크레인이 가동 중이다. 버스로 현장을 도는 내내 사이렌과 경고를 알리는 음향이 뒤섞였다. 주요 건물 외벽에는 '다치면 안 된다' '아프면 안 된다'는 의미의 표어가 눈에 띄었다. 현장을 설명하는 임원들도 안전을 각별히 강조했다. 선박 건조는 레고 블록처럼 작은 단위 블록을 먼저 만들고, 그 블록을 하나하나 조립해 선박 형태를 만든다. 한 척의 대형 선박을 건조하는 데는 평균 250~300개의 대형 블록이 필요하다. 블록과 블록을 조립하는 데 가장 중요한 역할을 하는 것이 용접이다. HD현대중공업은 AI·로봇 기술을 조선 생산 현장에 적용해 반복·중량물 취급 작업을 자동화해 생산성과 안정성·품질을 함께 높이는 스마트 조선소 전환(M.AX)을 추진 중이다. 선각 2공장에 들어서자, 사방에 소형 블록들이 놓여 있고 작업자 한 명이 용접협동로봇 2~4대를 관리하고 있었다. 2023년 11월 작업자가 용접을 마친 로봇을 직접 옮겨주는 도수 이동형 협동로봇 시스템을 구축한 데 이어, 지난해 1월에는 경량형 수동레일을 도입해 생산성을 높였다. 지난 3월부터는 자율 이동형 전동레일 개발에 속도를 내고 있다. 7월 중이면 HD현대로보틱스의 신규 론칭 로봇이 도입된다는 전언이다. HD현대중공업 측은 자율 이동형 전동레일을 도입하면 기존 도수 운반형 협동로봇보다 생산량이 153.8% 늘어날 것으로 기대했다. 또 반복적 로봇·레일 이동·설치 부담 등이 줄어들 뿐 아니라 근골격계 질환을 예방하고 안전한 작업환경을 조성할 수 있을 것으로 내다봤다. 러그자율로봇 공장인 선각 5공장에는 지난해 5월 도입한 러그자율로봇라인이 자리를 잡고 있었다. 이곳에서는 선박 블록을 탑재할 때 사용하는 주요 부품인 러그를 제작한다. HD현대중공업의 산업통상부 지원을 받아 러그자율제조시스템을 개발했다. 1차 구축 단계에서는 총사업비 17억원 가운데 3억 5000만원을, 2차 고도화 사업에서는 총 9억 8000만원 가운데 5억원을 지원받아 기술 개발과 현장 실증을 이어가고 있다. 러그 자율제조 시스템은 러그 제작·재생·이송 공정을 자동화한 AI·로봇 기반자율제조 시스템이다. 러그 제작 과정의 용접과 사용 후 러그 재생을 위한 절단, 공정 간 이송 작업 등을 산업용로봇과 자율주행로봇(AMR)이 수행한다. 선각 5공장에서는 산업용로봇 8대와 AMR 2대를 운영 중이다. 윤대규 HD현대중공업 중형선자동화혁신부 상무는 “러그 자율제조 시스템의 가장 큰 특징은 기존 수동용접 중심 러그 생산 방식을 무인 기반 연속 생산 체계로 전환했다는 점”이라며 “사람이 직접 수행하던 용접·절단·이송 작업을 로봇과 AMR이 맡으면서 생산 흐름 연속성과 안정성이 높아졌다”고 설명했다. 다품종 생산 대응력도 강화됐다. HD현대중공업은 기존 수동용접 방식에서 3종 러그 자율제조 체계로 전환한 뒤 현재 43종까지 자율제조 가능 품목을 확대했다. 전체 러그 사용 물량의 약 95%까지 대응할 수 있는 수준에 이르렀다. 윤 상무는 “러그 자율제조 시스템을 도입한 이후 러그 생산량이 기존보다 87.5% 늘어났다”며 “자동화 설비가 반복 작업을 안정적으로 수행하면서 생산 효율이 높아졌고, 다품종 러그를 보다 유연하게 공급할 수 있는 기반도 마련됐다”고 전했다. HD현대중공업은 올해 말까지 러그 자율제조 시스템을 고도화할 계획이다. 다품종 유연생산 제작라인을 신설하고, 디지털트윈 기술을 접목해 기존 제작·재생 라인 시스템을 개선, 러그 생산 체계를 한층 고도화한다는 방침이다. 시스템 고도화 이후에는 함정·중형선사업부와 조선사업부에 필요한 러그를 안정적으로 공급하는 방안도 검토할 계획이다.