자동화로 혁신한 12대 핵심 산업: 종합 분석 가이드

해가 갈수록 자동화는 공장 운영에서 입지를 더해가고 있습니다. 제조업체들은 최신 기술을 활용해 제품 품질을 높일 뿐 아니라 최적 생산의 혜택을 누리려 합니다. 따라서 산업용 로봇이 다양한 분야에서 널리 채택되는 것은 당연합니다.

로보틱스 개념은 방대하며 다양한 작업에 적용 가능한 수많은 로봇을 포괄합니다. 생산 자동화를 고려 중이거나 단순히 작동 원리가 궁금하다면 이 글이 도움이 될 것입니다. 산업용 로봇이 다양한 생산 공정에 어떻게 통합되고 어떤 혜택을 주는지 살펴보겠습니다.

조립 (Assembly)

회로 기판, 자동차, 항공기, 전자기기 조립에는 높은 정밀도와 대규모 인력이 필요해 적기 완료가 어렵습니다. 인력 의존은 비용이 많이 들고 생산 일관성 저하를 초래합니다. 게다가 중량 부품 조립과 접착제 등 유해 물질 취급은 직원 건강을 위협합니다.

조립 로봇은 이러한 문제를 해결합니다. 저중량부터 고중량까지 다양한 페이로드를 처리할 수 있는 팔을 가지며, 센서와 비전 시스템 장착으로 정확도를 높입니다. 인간과 달리 화학 흄에 노출돼도 손상되지 않으며, 기계적 정밀도로 피로 없이 일정한 작업 속도를 유지합니다. 관절형(Articulated) 로봇과 SCARA 로봇이 이 분야에서 가장 대중적입니다.

도장 및 디스펜싱 (Painting and Dispensing)

도장은 제품 마감의 핵심입니다. 소비자는 도장 불량이나 불균일한 제품을 원치 않습니다. 하지만 사람이 모든 구석구석을 일관되고 깔끔하게 도장하는 것은 거의 불가능합니다. 게다가 페인트 흄과 VOC(휘발성 유기 화합물) 등 화학 물질의 유해성도 문제입니다.

디스펜싱 역시 도장과 마찬가지로 제어와 일관성이 요구되어 낭비를 방지해야 합니다. 산업 현장에서 디스펜싱은 접착제 등 유해 화학 물질을 다루는 경우가 많습니다. 가장 숙련된 작업자라도 정확한 반복성을 유지하며 수행하기 어렵습니다.

도장 및 디스펜싱 로봇은 자동 노즐과 센서를 장착해 정량의 유체를 균일하고 정확하게 토출합니다. 특히 도장 로봇은 물체 위·아래·사이를 오가며 접근하기 어려운 부위까지 도장할 수 있습니다. 관절형 6축 또는 4축 로봇이 이 용도에 이상적입니다.

용접 (Welding)

용접은 고열·고위험 공정으로, 정확성과 전 부위 도달 능력이 필요해 균일하고 깔끔한 용접을 보장해야 합니다. 실패 시 제품 결함이나 파이프 누수 등으로 이어집니다. 수작업 용접은 시간이 많이 걸리고, 대형 물체에 합리적인 사이클 타임을 유지하기 어렵습니다.

용접 로봇 팔은 다양한 부위에 도달해 용접을 쉽게 수행합니다. 빠르고 화상 위험 없이 작업합니다. 정확성 측면에서 용접 포지셔너 등 액세서리가 큰 도움이 됩니다. 부품을 안전하게 고정하고 용접 중 회전·틸팅해 모든 면을 처리할 수 있습니다.

물류 이송 (Handling)

산업 공정에서는 생산 단계별로 제품과 원자재를 이동시켜야 합니다. 이 작업을 작업자에게 맡기면 상당한 위험이 따릅니다. 연구에 따르면 직장 부상 5건 중 1건이 이러한 고강도 작업 관련 허리 부상이며, 기업이 법적 책임을 질 수도 있습니다. 전반적으로 자재 이송은 직원에게 지루하고 보람 없는 업무입니다.

이러한 문제를 피하려면 핸들링 로봇에 투자하십시오. 중량물과 액체 재료도 처리 가능하며, 상온과 고열 환경 모두에서 잘 작동합니다. 부식성 물질 취급이 예상되면 보호 조치로 커스터마이징도 가능합니다.

물류 (Logistics)

물류 산업은 추적하기 어려운 막대한 양의 패키지를 다룹니다. 이에 수백 명의 직원을 고용해 수령, 기록, 정리, 발송을 처리합니다. 알리바바 같은 이커머스 대기업, DHL 같은 택배 서비스, 유통 창고 등이 대표적입니다.

창고 로봇은 편리한 패키지 관리 솔루션으로 창고 운영의 복잡성을 해결합니다. 자동화 수준에 따라 로봇 팔(피킹/플레이싱)부터 창고 내 패키지를 셔틀하는 자율 주행 로봇 차량까지 다양합니다. 더 인상적인 것은 다양한 창고 로봇을 조합해 각 장점을 극대화할 수 있다는 점입니다.

소재 제거 (Material Removal)

소재 제거는 제품 외관 완성을 위해 거친 가장자리를 깎고 다듬는 공정입니다. 조립 단계 중 하나이지만 용접 등 공정 후 남은 잔해 제거에도 쓰입니다. 제품 다른 부위 손상 없이 신중히 수행해야 합니다.

소재 제거 로봇을 사용하면 트리밍을 빠르고 오류 없이 수행할 수 있습니다. 날카로운 도구 사용과 작업자 상해 위험을 고려하면 수작업보다 훨씬 안전합니다. 게다가 소재 제거 로봇 한 대가 여러 작업자보다 높은 산출량을 냅니다.

머신 텐딩 (Machine Tending)

산업 가공 기계는 원자재 투입과 완제품 배출이 반복적으로 필요합니다. 이 공정은 반복적이며 열이나 부식성 물질이 개입될 때 위험할 수 있습니다. 타이밍도 중요해 투입·배출 지연은 가공 공정이나 최종 제품에 악영향을 줍니다.

머신 텐딩 로봇 팔은 CNC 머신 등 다른 산업 가공 장비와 동기화 설정 가능합니다. 설정된 간격으로 로드/언로드를 수행하며 사이클을 계획대로 유지합니다. 훨씬 안전하며 전체 설비의 운영 효율을 높입니다.

피킹 및 패킹 (Picking and Packing)

생산 라인에서 제품을 피킹해 출하용으로 패킹하는 것은 반복적이고 시간 소모적인 공정입니다. 근무 시간이 길어질수록 작업자는 지루해지고 피로로 인해 느려지며 생산성이 떨어집니다. 이로 인해 제조사는 다음과 같은 문제에 직면합니다.

• 공급망 지연
• 보람 없는 업무로 인한 높은 이직률
• 작업자별 피킹/패킹 산출량의 불확실성

반면 피킹/플레이싱 로봇은 더 일관된 산출량을 제공합니다. 피로하지 않고 유지보수가 적으며, 작업 만족도를 요구하지 않습니다. 페이로드 범위 내 어떤 크기 부하도 처리 가능하며, 초과근무나 고난도 수당 등 추가 비용이 없습니다.

스폿 용접 (Spot Welding)

스폿 용접은 두 금속 부품에 압력을 가하고 고전류로 용접하는 방식입니다. 강한 결합력과 이음매 없는 마감으로 산업 조립 공정에서 선호됩니다. 하지만 용접 시 부품이 저항하므로 강한 힘으로 고정해야 하는데, 인력으로는 불가능에 가깝습니다.

공장 직원 대신 스폿 용접 로봇을 투입하십시오. 용접 부품을 충분히 압착하고 적절히 전류를 방전하도록 설계되었습니다. 전반적으로 더 안전하고 빠르며 편리합니다.

프레스 텐딩 (Press Tending)

프레스 텐딩은 프레스 기계에 금속 시트나 인쇄용지 등을 로드/언로드하는 작업입니다. 일반 머신 텐딩과 달리 가공 기계 내부로 들어가 텐딩할 필요는 없습니다. 단순히 로봇이 프레스할 부품을 집어 프레스 기계에 올리는 것이 목표입니다. 따라서 머신 텐딩은 관절형 로봇 팔이 최적이지만, 프레스 텐딩은 SCARA 로봇으로도 수행 가능합니다. 선택 폭이 넓지만 어떤 프레스 텐딩 로봇을 선택하든 높은 효율을 제공합니다.

분류 로봇 (Sorting Robot)

분류는 식품 가공 등 한 생산 라인에서 여러 제품 변종을 처리하는 산업에서 발생합니다. 다른 경우 품질 검사 통과/불합격 제품을 분리하는 데 쓰이기도 합니다. 어느 쪽이든 제품을 개별 식별해 동일 제품을 한쪽에 모아야 합니다.

편의와 효율을 위해 로봇 비전 시스템을 장착한 빠르고 정확한 분류 로봇을 활용할 수 있습니다. 델타 로봇이 특히 선호되는데, 오버헤드 장착으로 시야가 확보되기 때문입니다. 베이스에 장착되고 모터로 구동되는 로봇 팔은 토크가 적어 높은 산출 속도로 작동합니다.

검체 처리 (Specimen Processing)

의료 산업에서 정밀도는 생사와 직결됩니다. 처방 조제, 수술, 검체 처리 모두 해당됩니다. 검체 종류는 다양하지만 핵심 책임은 동일합니다. 오염이나 유출 방지(독성 가능), 극저온 검체 등은 극한 온도로 각별한 주의가 필요합니다.

로봇은 기계적 정밀도로 유출 걱정 없이 검체 처리가 가능합니다. 저온/고온, 독성 등 특수 상황에서도 로봇은 환경이나 공정으로부터 손상되지 않습니다. 침입 보호(Ingress Protection) 기능으로 무균 환경에서도 사용 가능합니다.

결론

산업용 로봇 제조업체가 앞으로 어떤 새로운 발명을 내놓을지 기대됩니다. 새로운 로봇 기능으로 더 많은 산업이 로봇을 운영에 통합할 수 있게 될 것입니다. 소비자 입장에서는 제품 가격 하락과 더 혁신적인 제품 출시를 기대할 수 있습니다. 한마디로 모두가 윈윈(Win-Win)입니다.