한국생산기술연구원(KITECH)

- 생기원, 3D 설계부터 로봇 봉제까지... 초소형 맞춤형 공장 구현

- 머신비전·니들형 그리퍼 적용한 로봇 자동화로 다품종 소량생산

□ 한국생산기술연구원(이하 생기원)이 가상환경에서 개인 맞춤형 스마트웨어를 설계하고 공정을 사전 확인한 뒤, 로봇이 실물 시제품을 자동 생산하는 ‘초소형 맞춤형 공장(On-Demand Microfactory)’ 구현에 성공했다.

ㅇ 디지털 제조와 로봇 자동화 기술이 결합된 이번 성과는 섬유솔루션부문 임대영 수석연구원, 자율형제조공정연구부문 원찬희 수석연구원, 산업융합기반실 강봉구 수석연구원 연구팀이 개발을 주도했다. 

ㅇ 공동 연구팀은 3D 맞춤 설계, 디지털 트윈 공정 검증, 로봇 자동 재단·봉제기술을 하나로 통합하고, 이를 적용해 스마트웨어의 다품종 소량생산을 위한 온디맨드 마이크로팩토리를 구현했다고 밝혔다. 

□ 스마트웨어는 센서, 전극 등 전자기기 부품을 의류에 결합한 제품으로, EMS(전기근육자극) 트레이닝 수트, 심박 측정 내의, 발열 재킷, 족압 분석 및 보행 교정 양말 등이 대표적이다. 

ㅇ 착용자의 체형에 따라 전극과 배선 위치를 다르게 설계해야 하고, 제품 사양이 바뀔 때마다 공정도 수정해야 해 대량생산 방식으로는 맞춤형·다품종 소량생산이 어렵다. 

□ 공동 연구팀이 구현한 초소형 맞춤형 공장은 설계부터 생산까지 전 과정을 3단계 연속 공정으로 연결해 기존 한계를 극복했다. 

ㅇ 첫 번째는 3D 맞춤설계 단계로, 착용자의 신체 치수와 원하는 디자인을 입력하면 3D 의상 모델과 2D 재단 패턴이 자동으로 생성되며, 착용자 체형에 맞춰 전극 위치와 배선도 실시간 조정할 수 있다.

□ 두 번째 단계에서는 연구팀이 구축한 디지털 트윈 환경에서 해당 제품을 어떤 설비와 순서로 생산할지 미리 검토한다. 

ㅇ 마이크로팩토리의 설비와 공정을 가상환경에 재현한 뒤, 다양한 생산 시나리오를 미리 시뮬레이션하여 최적의 공정 순서와 생산시간을 도출할 수 있다. 

ㅇ 공동 연구팀은 제조시스템과 디지털 트윈을 연결, 실제 생산 시 공정 데이터를 가상 모델과 실시간으로 연동해 모니터링하는 시스템도 구현했다. 

□ 마지막 단계에서는 연속 공정형 로봇 시스템이 원단 재단부터 이송, 봉제까지의 전 과정을 수행하게 된다. 

ㅇ 전달받은 2D 패턴대로 원단을 자동 재단하면, 머신비전 시스템이 재단된 원단의 형태와 위치를 정밀 인식할 수 있는 시스템이다. 

ㅇ 이어 연구팀이 자체 개발한 ‘다자유도 니들형 그리퍼’가 천을 안정적으로 잡아 자동 봉제기로 옮긴 후, 입력된 프로그램에 따라 봉제를 진행해 EMS 스마트웨어 시제품을 완성한다.

□ 개발된 성과는 지난 8월 삼성동 코엑스에서 개최된 ‘프리뷰 인 서울(PIS) 2026’ 전시회에서 선보였다. 

ㅇ 연구를 이끈 임대영 수석연구원은 “제품화 전 과정을 사전 시뮬레이션하고, 이를 실제 로봇 제조공정과 유기적으로 연동한 것이 성과의 핵심”이라고 설명하며 

    “앞으로도 지속적으로 온디맨드 마이크로팩토리 고도화를 통해 개인 맞춤형 스마트웨어 생산기반을 확대하겠다”고 밝혔다.