1200t 블록 옮기고 용접까지···로봇이 바꾸는 조선소

165만평·도크 14개 HD현대중공업 울산 조선소판넬 용접 생산성 3배···반복 작업 맡아 품질 균일화곡면 선체는 작업자가 용접···비정형 공정 자동화 과제

현대중공업 울산 조선소 전경. 사진=현대중공업 제공

대형 블록을 실은 트랜스포터가 지나가자 취재진이 탄 버스가 잠시 멈춰 섰다. 최대 1200t까지 실어 나르는 운반 차량이 길을 건너는 동안 버스는 기다렸다가 다시 움직였다. 선박 블록과 철판, 대형 장비가 오가는 HD현대중공업 울산 조선소에서는 작업물의 크기부터 조선업 현장의 규모를 실감할 수 있었다.

165만평 부지에 도크 14개, 안벽 10.1㎞. 직영 직원과 협력사 직원까지 4만5000여 명이 일하는 이곳에서는 선박 한 척을 만들기 위해 블록 250~400개를 조립한다. 철판을 가공해 블록을 만들고, 이를 도크로 옮겨 배의 형태를 완성하게 되면 우리가 미디어로 접했던 선박의 모습이 완성된다.

울산 조선소에서는 용접로봇이 투입된 공정과 작업자가 직접 맡는 공정이 함께 운영되고 있었다.

판넬 공장에 들어서자 크레인에 매달린 용접로봇이 철판 위로 내려와 이음새를 따라 움직였다. 한쪽에서는 로봇이 판넬을 용접하고, 곡면이 복잡한 선수·선미 쪽에서는 작업자가 직접 용접을 이어갔다. 로봇이 맡는 정형 작업과 작업자의 숙련이 필요한 공정이 한 조선소 안에서 나란히 돌아가고 있었다.

HD현대중공업은 용접 공정을 중심으로 로봇 적용을 확대하고 있다. 크레인에 설치한 판넬 슬릿 용접로봇은 기존 수동·캐리지 용접보다 생산성이 3배 이상 높다. 협동로봇을 적용한 용접 공정도 생산성이 약 40% 향상됐다. 작업 조건을 일정하게 유지해 품질 편차와 재작업을 줄이는 효과도 기대하고 있다.

조선소 자동화는 자동차 공장의 고정형 생산라인과 구조가 다르다. 자동차 공장은 제품이 컨베이어를 따라 이동하지만, 조선소에서는 대형 블록을 고정한 채 용접 장비가 작업 위치를 옮겨 다닌다.

블록마다 형상과 곡률이 다르고 조립 공차와 용접 변형도 발생해 사전 입력한 궤적을 반복하는 방식만으로는 용접 품질을 일정하게 유지하기 어렵다. 이에 HD현대중공업은 센서로 용접선을 실시간 추적하고, 작업 조건에 따라 토치 경로와 전압·전류·이송속도를 보정하는 지능형 자율제어 기술을 개발하고 있다.

도수형 용접로봇(왼쪽) 크레인형 용접로봇. 사진=HD현대중공업 제공

용접로봇 도입에 따른 인력 감축 우려가 제기되지만, 회사 측은 인력 대체보다 인력난 해소와 작업자의 부담·위험을 줄이는 데 도입 목적이 있다고 설명했다.

로봇은 반복적이고 위험도가 높은 작업을 맡아 작업자의 부담을 덜고, 현장 인력은 공정 관리와 품질 확보에 집중할 수 있도록 돕고 있다. 절단·조립·용접을 연결한 러그 자율생산라인은 24시간 운영되며 연간 약 1800t을 생산한다. 회사는 자동화를 통해 생산 효율을 높이고 해당 공정에서 연간 약 5억원의 비용을 절감할 것으로 기대하고 있다.
울산 조선소의 과제는 개별 공정에서 확인한 자동화 효과를 조선소 전체로 확장하는 것이다. 공정마다 작업 조건이 다른 조선소에서 자동화 기술을 얼마나 고도화하느냐가 생산성과 원가 경쟁력을 좌우할 수 있기 때문이다.

중국 조선업의 자동화 확대에 맞서 회사는 현장 데이터와 블록 변형 예측, 비정형 작업 대응 기술을 경쟁력으로 키우겠다는 구상이다. 또한 2030년까지 생산성을 30% 높이고 공사 기간을 30% 줄이는 목표도 제시했다.

대형 블록과 장비, 작업자의 손길이 맞물려 돌아가는 조선소에서 현장에 맞는 기술과 데이터는 로봇의 역할을 넓히는 열쇠다. 판넬 공장에서 철판 이음새를 따라 움직이던 용접로봇은 조선소 자동화가 이미 생산 현장의 변화로 시작됐음을 보여줬다. 비정형 공정까지 자동화하는 기술과 데이터가 축적되면 한국 조선업의 생산성과 원가 경쟁력을 높이는 핵심 동력이 될 것이다.

[이 기사는 (재)바다의품과 (사)한국해양기자협회 지원을 받아 작성됐습니다.]