KITECH

- 생기원, 중소기업 ㈜오토라트에 무인운반차 정지 정확도 향상 기술 지원

- 대기업 S사 사업장에 5대 납품, 1년간 실제 운행해 성능 검증

□ 한국생산기술연구원(원장 직무대행 이상목, 이하 생기원)이 무인운반차 제조 전문기업 ㈜오토라트에 무인운반차의 정지 정확도*를 세계적 수준으로 향상시킬 수 있는 기술을 지원해 대기업 납품으로 이어지는 성과를 냈다.

* 정지 신호를 받고 예상된 정지 위치에 정차하는 정도

□ 스마트공장이 확산되면서 ‘무인운반차(AGV : Automated guided vehicle)’가 지게차와 컨베이어 시스템을 대체하고 있다.

ㅇ 무인운반차는 각종 화물을 지정된 노선을 따라 반복 운송하는 자율주행 차량으로, 작업자의 개입을 최소화해 사고 위험을 줄여주며 최소 50㎏부터 최대 10t까지의 무게를 한 번에 옮길 수 있어 운반 효율도 높다.

□ 무인운반차는 차량 이동을 유도하는 원리에 따라 크게 유선과 무선 방식으로 나뉜다.

ㅇ 기존에는 바닥에 전기선을 매설해 이동을 유도하는 유선 방식이 사용됐지만, 최근 레이저 센서 기반의 무선 방식이 주로 보급되고 있다.

ㅇ 무선 방식은 선로가 필요 없어 시공비가 저렴하고 레이아웃 변경과 같은 공장 환경 변화에 더욱 유연하게 대응할 수 있기 때문이다.

ㅇ 반면 유선 방식보다 반응 속도가 느리고 위치 인식이 정밀하지 못해 정지 정확도가 충분히 확보되지 못할 경우 충돌 사고가 발생하거나 충전 장치에 제대로 접속되지 않을 가능성이 높다.

□ ㈜오토라트는 무선 유도 방식의 무인운반차 독자 개발에 주력했지만, 정지 정확도가 ±25㎜ 수준으로 오차 범위가 상당히 넓고 해외 제품 대비 신뢰성도 떨어져 그동안 시장 진출에 어려움을 겪어왔다.

ㅇ 또한 정지 정확도를 객관적으로 평가할 수 있는 척도와 체계화된 측정법도 부재해 납품된다 하더라도 AS 및 품질 관리에 난항이 예상됐다.

□ 생기원 정밀가공제어그룹 조한철 박사 연구팀은 파트너기업 ㈜오토라트의 요청을 받아 기술개발에 착수, 정지 정확도 ±15㎜ 이내 수준을 달성해 세계적 기술 경쟁력을 확보했다.

ㅇ 연구팀은 먼저 차량 모터의 전기적 특성 개선에 초점을 맞춰 속도, 부하율 등 20개가량의 변수 값을 모터 관성 실시간 추정 실험을 통해 조정한 다음 그에 알맞은 구동 알고리즘을 적용해 정지 정확도를 향상시켰다.

ㅇ 아울러 차량이 정지 신호를 전달받고 정차한 위치의 평균값을 기준위치로 설정하고 기존의 수동 측정방식에 레이저 오차 측정법을 결합한 객관적 평가 시스템을 개발해 정지 정확도의 신뢰성을 검증했다.

ㅇ 이밖에 기름이 많거나 방수포로 덮인 바닥 환경에서도 충분한 접지력을 가질 수 있도록 면적을 넓힌 휠(Wheel) 구조를 고안하고 미끄럼 방지 타이어를 채택해 제동 성능도 보완했다.

□ 이 같은 기술지원을 토대로, ㈜오토라트는 2019년 1월 대기업 S사 사업장에 컨베이어용, 리프트용, 롤 이송용의 3가지 유형 자율주행 무인운반차 5대를 순차적으로 납품하는 데 성공했다.

ㅇ 이는 일본, 독일, 미국, 스위스 등의 해외 업체가 장악하고 있는 무인운반차 시장에서 국내 중소기업이 진입장벽을 깨고 대기업에 납품해낸 기술자립 성공 사례이다.

ㅇ 특히 납품 이후 1년간의 실제 운행 과정에서 정지 정확도와 그 신뢰성이 검증되어 대기업 S사로부터 현재 추가 발주를 요청받은 상태다.

ㅇ 해외 제품과 비교해 설치비용이 저렴하고, 주문 제작을 통해 공정 상황에 알맞은 크기의 맞춤형 차량을 공급받을 수 있으며, AS 대응도 빠르다는 평가다.

□ 조한철 박사는 “무인운반차의 핵심인 정지 정확도 향상 분야에서 기술 국산화를 이뤄낸 만큼 자동차, 조선, 제철, 제지 등 다양한 국내 생산현장에 빠르게 보급될 것으로 기대”된다고 밝히며, “추후 무인운반차 위에 화물을 자동 적재할 수 있는 기능이 추가된 무인물류로봇 개발을 지원할 것”이라고 말했다.

ㅇ 한편 미국 시장조사업체 ‘마켓츠앤드마켓츠’가 2019년 발표한 자료에 따르면, 세계 무인운반차 시장은 연평균 약 7.8%로 성장해 2019년 20억 달러에서 2024년 29억 달러 규모에 이를 것으로 전망된다.