Industrial 4.0 AGV와 Motion Control

기업들의 생산성 향상이 최우선의 과제로 떠오르고 있는 현재, 기업들은 인력들을 운반과 같은 단순한 업무에서 벗어나 전문성이 필요한 직무에 배치하고자 하는 요구가 증가하고 있다. AGV(자동무인대차)의 등장은 제조공장 내 부품 운송공정의 시스템에 많은 변화를 가져왔다. AGV에 대한 이해를 돕기 위해 브라더인터내셔널코리아가 자동무인대차 AGV 전문제작 업체인 부산 동화에이텍 김강현 과장과 인터뷰를 진행했다. 적자로 인해 기업운영에 어려움을 겪던 당 기업은 노사협정과 더불어, 단순 직무를 자동화 도입으로 변경함에 따라 생산성의 향상과 원가절감을 이뤄, 결국 기업 정상화에 성공, 2018년 현재 초우량기업으로 탈바꿈 하였다. 이러한 움직임을 보이지 않았던 타 경쟁 완성차 제작업체가 철수위험을 겪고 있는 상황과는 매우 대조적이다.

뛰어난 성능의 AGV의 국내제작, 국내시장의 변화 가져와…

기존 국내 제조사들은 주로 일본 제조사의 AGV를 수입하여 채용하여 왔으나, 뛰어난 성능의 AGV가 국내에서도 제작되어 시장에 유통되기 시작함에 따라 국내 AGV 시장판세에 많은 변화가 생겼다. 국내 AGV 시장규모는 아직 일본의 12.5 ~ 13% 선에 불과하나, 가격 경쟁력 있는 국내제품이 시장에 활성 되면서, 기존 자동차 업계에 한정되어 있던 도입처가 IT·전자, 식품·포장, PCB 등 전 산업분야로 확대되어 시장규모가 확대되고 있다.

모션컨트롤 부분은 AGV의 심장과 같아

AGV가 제조공장 내에서 주로 사용됨에 따라, 가솔린이나 디젤을 동력으로 사용하기엔 제약이 많아 모션 컨트롤 구동이 필수적으로 사용이 된다. 따라서 국내의 AGV 제조업체의 설계담당자와의 인터뷰를 통해, 국내의 AGV 시장과 AGV의 심장이라고 할 수 있는 자동화(모션컨트롤) 구동에 대해 다루어 보기로 한다.

아직은 AGV(자동무인대차)가 생소한 사람들에게 간략한 설명을 부탁한다.

AGV는 영어로 Automated Guided Vehicle의 약자로, 무인반송대차를 뜻한다. 즉, 기존 생산라인에서 인력 혹은 지게차등에 의존하던 물품 운반구동을, 센서, 모터 등을 이용하여 자동으로 운반하게 해주는 물류 자동화용 전동차라고 이해하는 것이 좋다. 생산비 절감과 스마트팩토리가 뜨거운 이슈로 떠오른 지금, 가장 많은 관심을 받고 있는 제품 중의 하나라고 생각한다.AGV는 유도방식에 따라 몇 가지로 분류가 된다. 마그네틱 선을 사용하는 일반적인 AGV(MGV), 레이저 센서를 이용하는 LGV, 레일을 사용하는 RGV가 대표적이다. 각 유도방식마다 장단점이 존재한다.

국내에선 유일하게 동화에이텍이, “Magentic Spot Guided ” 방식을 개발 및 상용화하였다고 알고 있다. 기존 제품과 차이점은 무엇인가?

SPOT 형 AGV’- 시공·인건비 대폭절감 및 정결한 바닥외관이 장점기존에 많이 사용되었던 마그네틱 매립형 AGV는 바닥을 파내, 마그네틱 테이프를 매립하는 형태로 진행이 된다. 그렇기 때문에 시공과정이 복잡하고, 여러 사람이 진행하다 보니 시공인건비의 부담도 높다. 또한, 시공 후의 흔적도 많이 남고, 장비구동 중 마그네틱이 훼손되는 경우도 빈번히 발생한다. 반면, SPOT 형 AGV는 20Ø 정도의 네오디움 자석만 매립하는 형태로 진행 되다 보니, 누구나 손쉽게 시공이 가능하여 인건비가 절약되고, 외적으로도 매우 정갈하다. 그 외에 기존 마그네틱 테이프는 최소 1m 당 4,000 ~ 6,000원 선으로, 수백 미터 라인을 움직여야 하는 구간에는 이 가격 또한 만만치 않다. 하지만 SPOT 타입은 1m 당 400~600원 선으로 1/10에 불과하다.

당 AGV의 Motion Control(GTR V-SERIES 채용) 구동은 어떻게 구성되는가?

‘배터리를 통한 DC 전원공급, 전압 호환성이 부품선택의 가장 큰 기준’AGV(무인자동대차)는 전선 없이 구동이 가능하여야 하기에, 배터리를 통해 전원을 공급한다. 배터리를 통해 전원을 공급하다 보니 모터, 드라이버 뿐 아니라 센서, 터치스크린, RFID 등 모든 부품의 입력전압이 통일화 되어야 한다. 당사를 포함하여 많은 AGV 제작업체가 DC 24V 배터리를 사용하고 있는데, 이는 부품의 입력전압의 통일이 편리하기 때문이다. 이 전에는 타 해외 제품을 사용하다가 NISSEI-GTR V-SERIES(24V 사양)로 변경하였다. 그 이유는 타 해외제품에는 400W, DC 48V 제품밖에 없었기 때문이다. 이에 48V 배터리를 구매하여, 모터 외 나머지 부품을 변압 후, 전압을 공급 하다 보니 배터리와 SMPS의 부피가 커지고, 변압을 위한 추가구성이 필요했다. 결국 AGV의 부피가 증대하고, 원가가 많이 올라가 비효율적일 수밖에 없는 상황이 발생했다. GTR V-SERIES는 400W, DC 24V 라인업이 갖추어져, AGV가 매우 콤팩트해졌고, 원가절감도 이루어질 수 있었다.

GTR V-SERIES를 채용 후, 전압 LINE-UP 외에 다른 이점이 있는가?

초기 국내저가형 BLDC 제품을 주로 사용하였을 때, 드라이버가 정말 엉망이었다. GAIN이나 PI 설정 중 어느 한 개라도 잘못 입력되면, 모터와 드라이버가 손상되어버렸다. 어쩔 수 없이 고가의 타 해외브랜드를 오래 사용하다가 GTR V-SERIES로 대체하였는데, 몇 가지 특성이 정말 뛰어났다.우선 AGV가 구동 시, 운동 반대방향으로 외력을 가할 때의 에너지 적층현상이 사라졌다. 즉, 외력으로 모터구동을 막고, 다시 동작할 때 동일토크로 구동이 가능하였다. 또한, 감속기 일체형으로 인해, 타사대비 토크가 매우 좋았는데, 마치 탱크와 같았다. 실제 기존 400W, 1/50 감속비를 쓰던 구동을 400W, 1/30로 변경하여 속도를 높일 수 있었다. 그 외 서울 본사에서 부산까지 직접 내려와, 밤늦게까지 대응이 이루어지는 등 기술대응도 상대적으로 매우 뛰어났다.

(출처: 한국경제신문 - 4차 산업혁명 르네상스)