한국생산기술연구원, 용접자동화 장비 핵심부품 ‘레이저 비전센서’ 개발

한국생산기술연구원(이하 생기원) 정밀가공제어그룹 문형순 그룹장이 이끄는 연구팀이 용접자동화 장비의 ‘눈’이라 할 수 있는 핵심부품 레이저 비전센서를 개발했다. 비전센서는 재료나 구조물 상의 용접선을 레이저로 탐색하고 움직임을 자동으로 추적해 용접 토치의 위치를 실시간으로 정확하게 잡아주는 비접촉식 센서이다.
선박 건조비용의 약 35%는 용접에서 발생하기 때문에 용접기술은 조선 산업의 경쟁력과 직결된다. 업계는 기술경쟁력을 높이고 모자란 기능 인력을 대체하기 위해 다양한 작업환경에서도 용접 품질을 고르게 유지할 수 있는 용접자동화 장비의 도입을 확대하고 있다.
접촉식 센서는 내구성 저하 문제가 있어 유럽, 일본 등 제조 선진국에서는 비접촉식 센서를 주로 채택하고 있다. 그러나 국내에는 아직 상용화된 국산 비전센서가 없어 접촉식 센서를 사용하거나 대당 4천만 원~1억 원 가량의 외산 비전센서를 도입해 왔다. 그런데 외산 비전센서는 센서가 고장 나거나 공정 변동으로 센서 설정 값을 변경해야 할 경우 크고 작은 문제가 발생했다.
연구팀은 지난 해 국내 중소기업도 쉽게 활용할 수 있는 비전센서 개발을 요청받아 연구에 착수했으며 1년 만에 즉시 상용화 가능한 수준의 센서 모듈을 개발했다. 모듈 가격을 외산 대비 5분의 1 수준으로 크게 낮췄고, 모듈에서 용접모니터링 기능을 제외한 보급형 모델도 추가해 고객이 선택할 수 있는 제품의 폭을 넓혔다.
또한 용접부의 중심선을 노이즈 없이 깨끗한 3차원 영상으로 추적할 수 있는 영상처리 알고리즘을 자체 개발해 추적오차 최대 0.1㎜ 범위 내에서 분당 1m의 속도의 고속 용접도 가능하다.
개발한 기술은 수요기업인 베스트에프에이에 이전이 완료됐으며 상용화를 통해 선박, 자동차, 정유, 건축, 풍력발전 등 용접이 필요한 제조업 분야에 두루 활용될 것으로 기대되고 있다.