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판재성형 불량도 AI로 해결…자동차 등 품질관리 자동화 가능

한국생산기술연구원(원장 이상목)은 자동차 등의 금속 판재성형 공정을 실시간으로 관리할 수 있는 'AI 기반 지능형 판재성형 통합 모니터링 시스템'을 개발했다고 11일 밝혔다. 판재성형은 금속 판재를 금형에 넣어 원하는 형상의 부품을 생산하는 공정으로, 자동차 차체·가전제품 외장·전자제품 케이스 등 다양한 사이즈 부품 제조에 광범위하게 활용하는 핵심 가공기술이다. 프레스 작업으로 얇은 판재를 정밀하게 성형할 수 있어 생산성이 높고 균일한 품질 확보가 가능해 대량생산 공정에 널리 적용된다. 반면에 원소재의 물성 편차나 금형 마모, 치수 불량이 발생하면 공정 중단이나 재작업이 빈번해진다는 단점이 있다. 개발을 주도한 생기원 유연생산연구부문 배기현 수석연구원 연구팀은 이러한 문제를 해결하기 위해 판재성형 공정에서 불량이 주로 발생하는 소재 품질 편차, 금형 손상, 제품 치수 편차를 진단할 수 있는 기술을 개발했다. 우선 와전류 센서를 이용해 금속 전자기 반응을 감지하고, AI가 이를 분석해 판재 강도를 예측하는 알고리즘을 개발했다. 생산라인을 멈추지 않고도 모든 판재 강도를 실시간으로 분석할 수 있어 검사 속도와 정확도를 동시에 높일 수 있다. 연구팀은 이와 함께 금형이 받는 하중 데이터를 실시간으로 수집·분석해 마모나 파손을 예측할 수 있는 '무선형 금형 관리 모듈'을 개발했다. 개발한 모듈은 볼트형 하중센서와 무선 데이터 수집장치를 결합해 금형에 직접 설치 가능하며, 부착된 모듈을 통해 금형 하중의 변화량을 실시간으로 측정할 수 있다. 또 AI가 하중 데이터 변화 패턴을 분석해 금형 마모 상태와 남은 수명을 예측하고, 그 결과를 바탕으로 정비 시점을 미리 안내해 갑작스러운 설비 정지를 예방하는 시스템이다. 성형된 제품의 치수 불량을 실시간으로 감지하는 '레이저 기반 치수검사 모듈'도 개발했다. 성형품의 치수 불량은 조립 공정에서 큰 손실로 이어지는 데 반해 현장에서는 여전히 일부 제품만 선별검사하는 실정이다. 연구팀은 레이저 센서를 활용해 제품이 금형에서 빠져나오는 순간 높이를 측정하고, AI가 각 치수 항목별 허용오차 범위를 인식해 기준값과 비교하도록 했다. 이를 통해 정밀도를 벗어난 제품을 즉시 판별할 수 있어 조립 단계 이전에 선제적으로 불량품을 걸러낼 수 있다. 이번 성과는 생기원 대표과제를 통해 창출돼 자동차 부품 전문기업 세동산업으로 기술이전 됐다. 배기현 생기원 수석연구원은 “개발된 애드온 기반 지능형 모듈은 소재 검사, 금형 관리, 제품 평가 등 판재성형 공정 전반에 공통적으로 적용 가능하다”며 “창출된 성과를 자동차, 전기전자 등 국내 주력 산업의 프레스 제조라인에 확산할 계획”이라고 말했다. 기술을 이전받은 세동산업 허민철 차장은 “이전받은 기술을 적용해 기존 프레스 제조 공정에서 품질 이상 감지와 공정 관리 효율이 높아졌다”며 “앞으로 다른 프레스 제조라인을 대상으로 확대 적용해 나갈 것”이라고 밝혔다.

2025.11.11 18:11주문정 기자

생기원·엔피씨, 스티로폼 대체 다회용 수산물 패키징 개발

한국생산기술연구원(원장 이상목)과 엔피씨가 발포 폴리스티렌(EPS)을 대체할 '수산물 전용 다회용 B2B 패키징'을 공동 개발했다. 개발된 용기는 반복 사용이 가능하고 보냉 성능이 뛰어나 기존 일회용 스티로폼 단점을 보완할 수 있다. 또 대부분을 폴리프로필렌(PP) 소재로 제작해 사용 종료 후에도 다른 제품으로 재활용할 수 있다. 생기원 패키징기술센터 연구팀은 폐플라스틱 재활용 기술을 개발하고 설계 개선과 환경 평가를 수행했다. 용기 외부에는 폴리프로필렌 소재를 사용해 내구성을 높였고, 단열재로 가볍고 보냉 효과가 좋은 발포 폴리프로필렌(EPP)을 사용했다. 연구팀은 폐플라스틱으로 재생 폴리프로필렌 소재를 만들어 용기 외부에 적용 가능한 시제품을 제작하고, 압축강도·내충격성 등의 성능시험으로 내구성을 입증했다. 전과정평가(LCA)를 통해 탄소 배출량을 산정한 결과 개발 용기는 초기 생산 시 EPS 상자보다 탄소 배출량이 약 3배 높지만, 4~5회 재사용 이후부터는 환경적 이득이 더 커지는 것을 확인했다. 엔피씨는 공동 연구 개발 성과를 토대로 구조와 특성을 개량한 양산형 제품 제조에 성공했다. 이 과정에서 생기원의 리빙랩 실증을 통해 제기된 수요기업 의견을 반영해 포갤 수 있는 네스팅 구조로 보관·운송 효율을 높였다. 용기 뚜껑과 손잡이를 개선, 사용 편의성을 강화하는 한편, 무게도 소형 1㎏, 대형 1.5㎏로 유통 현장 사용 시 부담 없는 수준으로 경량화했다. 용기를 회수해 세척·건조·살균 과정을 거쳐 재투입하는 렌탈 시스템을 마련한 결과, 용기 당 35회 이상 반복 사용 가능한 결과를 얻었다. 이번 성과는 이마트에브리데이가 ESG 경영의 일환으로 개발 용기를 수산물 유통 과정에 실용화했다. 현재 약 3만3천개 용기를 수산물 유통 과정에 투입해 스티로폼 상자를 대체하고 있으며, 향후 활용 규모를 확대할 계획이다. 이마트에브리데이가 수산물 유통 과정에서 사용하고 있는 EPS를 개발 용기로 전량 대체하면 3천톤 이상의 EPS 폐기물을 감축할 수 있는 것으로 나타났다. 이번 성과는 해양수산부와 해양수산과학기술진흥원 지원으로 2021년부터 2024년까지 수행한 '수산물 신선유통 스마트 기술개발' 과제를 통해 도출됐다. 생기원이 총괄 주관기관으로 연구 개발을 주도하고 엔피씨가 공동 연구 개발기관으로 참여했다. 심진기 생기원 패키징기술센터장은 “국내 수산물 유통 현장에 스티로폼을 대체해 친환경 다회용 용기를 도입한 첫 사례”라며 “향후 수산 부산물의 부위별 품질관리와 패키징을 추가로 개발할 예정”이라고 말했다. 홍성원 엔피씨 연구소장은 “수산물 분야에도 스티로폼을 대체할 수 있는 친환경 용기가 도입된 만큼 보급·확산 속도를 낼 수 있도록 지원이 필요하다”며 “앞으로는 규격을 다변화하고 적용 분야를 넓혀 확산을 이어갈 계획”이라고 설명했다.

2025.10.09 06:03주문정 기자

한국생산기술연구원, 캐나다와 폐배터리 재활용 손잡는다

한국생산기술연구원은 14일 더플라자호텔서울에서 주한캐나다대사관과 공동으로 '한-캐 배터리 순환경제 세미나 및 B2B 상담회'를 개최했다. 이 행사는 주한캐나다대사관 제안에 따라 폐배터리 재활용·재이용 분야 기업 간 공동 연구, 시범 프로젝트 추진, 기술 협력 방안 논의를 위해 마련됐다. 캐나다는 지난해 7월 발표된 한국의 '사용후 배터리 정책'에 관심을 갖고 캐나다 외교통상개발부, 국가연구위원회, 관련 분야 11개 기업으로 경제사절단을 꾸려 13일 방한했다. 특히 자국의 차세대 국제 청정기술 프로그램(AICTD)과 폐배터리 재활용을 연계해 한국 기업들과 구체적 협력 모델을 발굴·추진하는 데 관심이 있다. AICTD는 기술력 있는 캐나다 중소기업이 인도-태평양 지역 현지 기업과 기술 실증 프로젝트를 수행할 수 있도록 과제 당 5천만 원~3억 원을 지원하는 청정기술 사업화 촉진 프로그램이다. 세미나는 타마라 모휘니(H.E. Tamara Mawhinney) 주한 캐나다 대사, 이상목 생기원장 기념사를 시작으로, 캐나다의 인도-태평양 전략, AICTD 프로그램 및 실증 프로젝트 지원금 소개 순서로 진행됐다. 이어 한국 정부의'배터리 산업 육성 지원 정책', '순환경제 사업화 지원 정책'및 캐나다의 배터리 생태계, 캐나다 국가연구위원회 산업연구지원 프로그램(NRC-IRAP)을 소개했다. B2B 상담회는 배터리 관련 양국 기업들이 관심 분야 기업과의 상담을 통해 협력 가능성을 타진하는 방식으로 진행됐다. 한편 이에 앞서 예고된 EU의'지속가능한 배터리법'시행에 따라, 이르면 2031년부터 배터리 생산 시 코발트 16%, 리튬 6%, 니켈 6%를 재활용 소재로 대체해야 한다. 애플은 2025년까지 자사의 모든 배터리에 100% 재활용 코발트를 사용한다는 선제적 대응 목표를 발표하기도 했다. 생기원 이상목 원장은 축사를 통해 “한국 정부는 배터리 제조부터 재이용에 이르는 전주기 정보 관리 및 공유 시스템을 구축 중”이라고 설명하며 “양국이 배터리 순환경제의 전략적 협력 파트너로 발전할 수 있도록 힘쓸 것"이라고 말했다.

2025.01.14 15:15박희범 기자