[현대차, 싱가포르에 글로벌 혁신센터] 컨베이어벨트 사라지고 로봇이 점검… "100년 車 제조공식 혁신"

입력: 2023-11-21 16:00 장우진 기자

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싱가포르 생산기지 가다
셀 6대 설치… 각 5000대 생산
로봇개 '스팟' 38가지 품질검사
아이오닉5·자율주행택시 양산

[현대차, 싱가포르에 글로벌 혁신센터] 컨베이어벨트 사라지고 로봇이 점검… "100년 車 제조공식 혁신"

현대자동차그룹 싱가포르 글로벌 혁신센터(HMGICS) 전경. 현대차그룹 제공

현대자동차그룹이 싱가포르 글로벌 혁신센터(이하 HMGICS)에서 완성차 공장의 상징처럼 여겨진 컨베이어벨트를 없애고 대신 '다품종 소량생산' 대응을 위해 셀 생산 방식을 도입한다. 포드가 100여년 전 세계 최초로 구축한 컨베이어벨트를 이용한 '대량 생산'(포디즘) 시스템에서 벗어난 미래형 생산체제를 구축한다.

물류부터, 조립 ·품질 검사까지 로보틱스 기반의 100% 자동화 기술로 구현하고 디지털 트윈 기술로 공장을 제어하는 등 '완벽 품질' 제조공정을 완성한 뒤 세계 각지에 있는 현대차그룹의 주요 생산라인에 전파한다는 계획이다.

현대자동차그룹 싱가포르 글로벌 혁신센터(HMGICS). 각 셀에서 아이오닉 5가 조립되는 모습을 재현한 모습. 장우진 기자

현대자동차그룹 싱가포르 글로벌 혁신센터(HMGICS). 장우진 기자. 아이오닉 5 조립 전 차체 스캐닝 하는 모습 재현하고 있다. 장우진 기자

◇공장 안에서 식물 키우는 '친환경 팩토리'= 현대차그룹은 21일 HMGICS 준공식을 앞두고 지난 16일 싱가포르에서 국내 미디어를 대상으로 프리뷰 투어를 했다. HMGICS가 위치한 주롱혁신단지는 현지 정부가 추진하는 스마트시티 전략 지역으로 구글데이터센터을 비롯해 글로벌 전자기업 지멘스, 세계 2위 해운사 머스크 등이 입주해 있다.

HMGICS는 연면적 9만㎡(약 2만7000평)에 세워진 지상 7층 규모의 스마트 팩토리(지능형 공장)다. 인공지능(AI)·로보틱스 등 첨단 기술을 소프트웨어(SW) 기반으로 맞춤형 목적기반모빌리티(PBV), 도심항공모빌리티(AAM) 등을 연구하기 위한 '모빌리티 허브' 역할을 맡는다. 현재는 스마트 제조 방식의 검증을 위해 아이오닉 5 차량을 생산해 싱가포르 시장에 판매하고 있다.

HMGICS는 1층 자동물류 시스템, 스마트 제조·품질 연구 시설, 브랜드 체험 공간과 고객 차량 인도 공간이 자리하고 있다. 3층에는 생산 시설을 갖추고 있으며, 5층 옥상에는 차량 시승과 테스트를 위한 스카이트랙이 설치됐다. 지상 2·4층은 사무공간, 지하 1층과 지상 6~7층은 주차장으로 각각 사용된다.

건물 입구에 들어서면 '스마트 팜'으로 명명된 식물 조경이 가장 먼저 눈에 들어온다. 친환경 제조 혁신을 제시한 현대차그룹의 방향성이 엿보이는 대목이다. 스마트 팜은 로봇 기술을 활용해 작물의 씨앗을 심고 재배하고 수확하는 장소로 총 5단계로 구성된다. 최대 9가지의 식물을 재배할 수 있으며, 수확된 농작물은 내년 2분기 오픈 예정인 HMGICS 내 레스토랑에서 요리를 만드는 데 사용될 계획이다.

현대자동차그룹 싱가포르 글로벌 혁신센터(HMGICS) 1층 스마트팜. 현대차그룹 제공

◇셀에서 맞춤 생산…사람대신 로봇이 척척= HMGICS는 자동차 뼈대와 각종 부품을 CKD(반조립) 상태로 받아 차량을 조립하게 된다. 1층에서는 이 과정의 첫 관문격인 400개가 넘는 자동차 부품을 분류한 후, 조립이 이뤄지는 3층으로 보낸다.

부품 분류는 로봇이 맡고 있는데, 현재 자동화율은 65% 수준이다. 일반 자동차 공장의 자동화율이 20% 미만인 점을 고려하면 HMGICS의 자동화 기술은 세계 최고 수준이다.

부품 분류는 카메라가 부품을 찍으면 로봇 팔이 해당 부품을 집어 옮기게 된다. 로봇이 선별해 집기가 까다로운 케이블 등에 대해서는 정확도와 속도를 높이는 기술 개발을 하고 있는데, 기존 5~6초가 소요되던 것을 2초까지 단축시켰다고 한다.

3층에서는 자동차 조립이 이뤄진다. 기존 자동차 공장에서 볼 수 있는 컨베이어벨트가 사라진 대신 한 대의 차량을 조립·완성하는 '셀'이 눈에 띈다. 각 셀에서는 조립에 앞서 3D 센서로 차체를 0.1㎜ 이내의 오차범위로 스캐닝 한다.

하나의 셀에는 4개의 로봇 팔이 움직이는데, 이 로봇팔은 스캐닝 된 차체를 기반으로 각 부품을 해당 위치에 조립한다. 하나의 셀당 필요한 작업자는 단 1명으로, 각종 단계가 제대로 이뤄졌는지 등을 체크하는 역할을 맡는다.

조립된 차량의 품질 검사는 로봇개 '스팟'(Spot)이 맡는다. 스팟은 각 작업자를 따라다니면서 15장의 이미지를 찍고 38개의 검사를 하게 되는데, AI 기술로 현장에서 즉시 피드백이 이뤄진다.

일반적인 자동차 생산 공장은 차량 보닛에 붙은 작업표를 작업자가 직접 눈으로 확인하고 각종 옵션 등이 제대로 탑재됐는지 등을 확인해 '휴먼 에러'(Human error)가 불가피했다면, HMGICS는 이런 불안요소를 AI 기술로 해결했다. 자동차 공장에서는 품질 검사원을 '키퍼'라고 부르는데, HMGICS에서는 스팟에 'AI 키퍼'라는 이름을 붙였다.

각종 부품은 AGV(무인운반차량)과 AMR(자율주행로봇)이 쉴새 없이 날라 컨베이어벨트의 역할을 대신한다. 특히 3층에서 활동하는 AMR은 최대 초당 1.8m의 속도로 움직이면서 배터리 용량이 20% 미만으로 줄어들면 알아서 충전기 앞으로 이동한다.

각 셀은 한 대당 연 5000대의 차량 생산이 가능하며, 셀 하나를 추가로 설치하는 데는 단 3일 소요된다. 수요에 따라 생산량도 탄력적으로 조절할 수 있다.

HMGICS에는 현재 6대의 셀의 배치됐으며, 최다 12개까지 둘 수 있다. HMGICS는 올해 초 가동을 시작해 아이오닉 5와 자율주행 로보택시를 생산하고 있으며, 현재 연 3만대 생산 능력을 갖췄다.

현대자동차그룹 싱가포르 글로벌 혁신센터(HMGICS) 디지털커멘트센터(DCC). 가상의 3차원 공간에서 디지털 트윈으로 공정을 관리하고 있다. 현대차그룹 제공

◇디지털 트윈·5G 기술로 디지털 관리= 4층 디지털커멘트센터(DCC)는 HMGICS의 종합상황실 역할을 맡는다. DCC에서는 3개의 벽면이 모니터로 도배돼 공장 내 상황을 실시간 체크하면서, 여기서 발생하는 모든 내역을 데이터화 한다.

만약 어느 공정에 문제가 생길 경우 원인이 무엇인지 즉시 확인하고, 현장에 가지 않아도 원격으로 해결할 수 있는 시스템을 구축했다. 철저한 보안이 이뤄지는 곳으로 HMGICS의 두뇌격이다.

이는 HMGICS와 같은 쌍둥이 공장을 가상으로 구현한 디지털 트윈 기술과, 건물 전체에 5G 통신망을 구축해 가능하도록 했다. 추후에는 작업자의 움직임도 디지털 트윈에 포함시켜 전 과정을 원격 관리할 계획이라고 한다.

정홍범 HMGICS 법인장은 "앞으로 모든 자동차들은 커스터마이징(맞춤 제작)이 많이 필요할 것"이라며 "비스포크(소비자의 요구에 맞춤 생산)가 될 수 있도록 자동차 플랫폼을 새로 개발하고 제조 방식을 혁신해 나가겠다"고 말했다.

주행 테스트는 5층 옥상의 스카이 트랙에서 이뤄진다. 이곳에서는 풍절음, 전기차 회생제동, MDPS(전동식 조향장치) 등의 주행 테스트가 이뤄진다. 이 프로그램은 일반 고객들도 하루 8회까지 체험 가능하다고 한다.

이날 투어에서는 품질담당 직원이 운전하는 아이오닉 5 택시 드라이버(조수석 탑승)를 체험해 볼 수 있었다. 618m 길이의 트랙은 최대 36.8도로 기울어졌는데, 안전상 최고속도인 시속 83㎞으로 주행하면 일반 도로에선 경험할 수 없는 가속감을 느낄 수 있다. 일반 고객을 대상으로는 하루 7~8회 체험 프로그램으로 운영될 예정이다.

싱가포르=장우진기자 jwj17@dt.co.kr