[스마트팩토리·디지털트윈-⑥] 픽잇, 단순한 로봇 자동화가 아닌 ‘제조 혁신’을 말하다

[테크월드뉴스=정재민 기자] 스마트팩토리는 정보통신기술(ICT)을 활용해 공정의 모든 요소를 디지털화하고 자동화한 공장을, 디지털 트윈은 물리적인 사물이나 시스템의 디지털 복제본을 의미한다. 이 두 개념은 상호 보완적인 관계를 형성하며 함께 상용될 때 그 잠재력이 극대화된다. 스마트팩토리는 공장에서 발생하는 방대한 데이터를 제공하며 디지털 트윈은 이 데이터를 활용해 가상환경에서 다양한 시나리오를 테스트하고 최적의 솔루션을 도출한다. 다시 말해 스마트팩토리와 디지털 트윈은 제조산업의 혁신을 이끄는 핵심 기술이다. 이 두 기술의 융합을 통해 기업들은 더욱 효율적이고 유연한 생산 환경을 구축할 수 있다. 또 이를 통해 경쟁력을 확보할 수 있다. 향후 이 두 개념의 발전이 어떻게 제조산업을 변화시킬지 주목할 필요가 있다. 이에 스마트팩토리와 디지털 트윈의 관계를 정립하고 또 ‘인더스트리얼 5.0’ 시대에서 진화된 스마트 팩토리 환경 조성을 위해 AI와 로봇의 역할은 무엇인지 살펴보고자 한다. <편집자주>

디지털 전환은 더이상 선택이 아닌 제조산업의 생존 전략이다. 특히 스마트팩토리와 디지털 트윈은 서로 보완적인 관계를 형성하며 함께 적용될 때 그 진가가 발휘되는 혁신 기술이다.

스마트팩토리는 실시간 데이터를 통해 공정 자동화와 최적화를 실현하고 디지털 트윈은 이러한 데이터를 기반으로 공정 시뮬레이션, 예측, 오류 방지 기능을 제공한다.

픽잇(Pickit)은 이러한 제조 혁신 흐름 속에서 3D 로봇 비전 기술을 바탕으로 로봇에 ‘눈’과 ‘지능’을 부여하는 역할을 수행하고 있다.

다양한 산업 현장에서 AI 기반 비전 시스템을 통해 보다 유연하고 정밀한 자동화 환경을 구현함으로써 자율화된 스마트 제조 생태계 구축을 지원하고 있는 김병호 픽잇코리아 대표를 만났다.

3D 비전 없는 기존 자동화의 한계

김병호 대표는 “대부분의 제조 현장은 3D 비전이 없으면 심각한 유연성 제약에 직면하게 된다”며 이로 인한 문제점을 다음과 같이 정리했다.

고정된 프로그래밍과 유연성 부족= 전통적인 로봇 시스템은 사전에 정의된 경로와 고정된 작업에 의존하며 다양한 부품 대응이나 생산 변경에 거의 적응하지 못한다. 공정 변경시마다 다운타임과 재프로그래밍 비용이 크다.

무작위 또는 반구조 환경 처리 불가= 3D 비전이 없는 로봇은 무작위로 쌓인 부품(예: 크랭크샤프트, 커넥터)이나 팔레트 적재, 겹쳐진 부품(예: 시트메탈) 같은 환경에서 부품을 제대로 픽업하지 못한다. 현실의 생산현장처럼 변동성이 큰 환경에서는 적용이 제한된다.

고정 지그와 고비용 셋업 의존= 부품을 항상 동일한 위치에 놓기 위해 값비싼 지그와 스테이징 장비가 필요하다. 이는 비용 증가뿐 아니라 새로운 제품이나 공정 도입시 확장성과 유연성을 크게 제한한다.

노동 집약적 표면 처리 및 조립 작업= 실링, 용접, 도장, 샌딩, 디버링, 체결 등 반복적이고 정밀도가 요구되는 작업은 육체적으로 부담이 크고 오류 발생 가능성이 높아 품질 균일성을 확보하기 어렵다.

긴 다운타임 및 높은 유지보수 비용= 차량 모델 주기가 짧아지고 커스터마이징 수요가 증가하면서 유연성 없는 시스템은 제품 변경시마다 긴 다운타임이 발생한다. 수동 보정과 유지보수도 비효율성을 야기한다.

김 대표는 “이 모든 제약은 3D 비전 기술, 특히 픽잇과 같은 AI 기반 솔루션의 필요성을 명확히 보여준다. 고정된 자동화의 한계를 넘기 위한 핵심 열쇠는 바로 ‘보는 능력’, 즉 3D 비전이기 때문”이라고 강조했다.

3D 비전이 자동차 제조에 제공하는 5가지 핵심 이점

김병호 대표는 “3D 비전 기술은 단순한 시각 센서를 넘어 제조업의 유연성, 생산성, 안전성, 경제성을 동시에 실현하는 핵심 기술”이라며 다음과 같이 자동차 제조에 3D 비전이 제공하는 핵심 이점을 전했다.

이미 픽잇은 자동차 산업에서 도장면의 미세먼지 제거 공정 자동화(한국 자동차사), 도어 실링 공정에 멀티뷰 기반 비전 가이던스 적용(한국 자동차사), 샤시부품 빈 피킹 및 조립 자동화(한국 자동차 부품사), 크랭크샤프트 적재 및 디버링·폴리싱 자동화(유럽 엔진 공장), 알루미늄 주조 생산 공정에 빈 피킹 공정(독일 주조 공장) 등에 픽잇의 비전 시스템을 적용해 왔다.

유연성과 민첩성 향상= 3D 비전은 부품의 위치에 상관없이 정확하게 인식하고 조작할 수 있는 능력을 로봇에 부여한다. 이를 통해 무작위 빈 피킹(Random Bin Picking), 팔레타이징, 대형 부품 처리 등 다양한 작업이 가능해지며 셋업 전환 시간 단축, 생산 흐름 최적화, 작업 자동화가 이뤄진다.

비용 효율성과 ROI 개선= 비싼 고정 지그나 반복 작업에 필요한 인력을 줄일 수 있어 운영 비용을 절감할 수 있다. 픽잇 솔루션은 평균적으로 1.5~2년 내 투자 회수(ROI)를 실현하며 자동화 셀 전체를 고려해도 효과가 입증되고 있다.

품질과 정밀도의 일관성= 픽잇 3D 비전은 0.5mm 이내의 반복 정확도를 제공하며 용접, 실링, 디버링, 연마 등 정밀 공정의 자동화를 가능하게 해 품질 균일성과 불량 감소에 기여한다. 검사측정 자동차 차체를 측정하거나 부품의 다양한 측정 솔루션도 제공한다. 픽잇의 새로운 기술로 0.03mm 이내의 품질을 보증한다.

인체공학 및 안전 개선= 단순 반복적이고 무거운 표면 처리나 부품 조립 작업을 자동화함으로써 작업자 피로도를 줄이고 고부가가치 작업에 집중하도록 한다. 이는 안전성과 작업 만족도를 동시에 향상시키는 효과다.

빠른 설치와 확장성= 픽잇 시스템은 직관적인 UI(User Interface)와 20개 이상의 로봇 브랜드와의 사전 통합 덕분에 수일 내에 작동 가능하며 개방형 플랫폼과 라이브러리 기반 구조로 공장 전체에 손쉽게 확장 배포할 수 있다.

픽잇의 스마트 비전 기술, 로봇에 눈과 두뇌를 달다

픽잇의 스마트 비전 기술이 작동하는 방식은 멀티뷰 3D 매칭 기능, AI 기반 객체 검출 기능, 비정형·복합 객체 대응력 등이다.

멀티뷰 3D 매칭 기능은 다양한 각도에서 학습된 3D 뷰 기반으로 복잡한 형상과 방향으로 놓인 부품도 정확히 인식하며 CAD 없이도 인식이 가능하다.

AI 기반 객체 검출 기능은 반사체, 유사한 형상, 복잡한 배경에서도 안정적인 인식이 가능하며 대상물의 3D 정보를 융합한 하이브리드 방식으로 인식 정확도를 향상시킨다. 또 정렬, 분류, 조립 가이던스 등 다양한 작업에 적용이 가능하다.

비정형·복합 객체 대응력 면에서는 투명·반사 재질, 불규칙 형상, 겹쳐진 물체도 고정밀 인식이 가능하며 조명 변화, 배경 노이즈, 위치 편차 등의 다양한 환경에서도 안정적인 성능을 제공한다.

김 대표는 이러한 기술 요소는 픽잇 솔루션을 단순 비전 센서를 넘어 실제로 판단하고 학습하며 적응하는 ‘스마트 비전 시스템’으로 진화시켰다고 밝혔다.

한편 픽잇 3.5의 핵심은 6종의 고해상도 카메라다. 구조광 및 레이저 기술 기반의 번들로 제공되는 최근 신제품들은 다양한 산업 요구사항을 충족할 수 있도록 설계됐다는 것이 김 대표의 설명이다.

작거나 빛나는 부품 감지 (상자 및 빈 박스 내부), 대형 부품 및 유로 팔레트(EPAL) 크기 표면 스캔, 더 넓은 시야각(Field of View)-최대 3배까지 확대, 정밀한 포인트 클라우드(Point Cloud)-더욱 세밀한 물체 인식, 높은 정밀도 기반의 정확한 감지 성능 등과 같은 산업 요구사항과 더불어 추가된 레이저 기술 기반 고화질 카메라는 단순 감지를 넘어 자동차 차체에 있는 수백개의 홀(Hole)을 초정밀하게 측정하는 능력을 입증하고 있다.

이를 통해 생산현장은 고속, 고정밀 3D 데이터 수집이 가능해졌으며 품질 관리와 공정 제어를 위한 핵심 데이터를 실시간으로 확보할 수 있게 됐다.

김 대표는 이러한 기술적 진보는 특히 대량 생산이 이루어지는 자동차 산업에서 생산 효율성과 품질 기준을 동시에 끌어 올리는 핵심 역할을 하고 있다고 전했다.

픽잇 3D 비전 솔루션은 단순 자동화 단계를 넘어 ‘로봇이 스스로 보고 판단하고 적응하는’ 새로운 제조의 미래를 현실화하고 있다. 다양한 산업과 공정, 다양한 크기와 형태의 부품에 맞는 카메라 제품군과 AI 비전 기술을 통합 제공함으로써 고객의 제조 유연성과 생산성을 극대화한다.

스마트 팩토리, 디지털 트윈, 자율 제조, 그리고 지속 가능한 제조 경쟁력 확보를 위한 핵심 파트너. 그 중심에 픽잇이 있다.