[비즈월드] 스타크래프트 같은 게임에서나 보던 ‘건설로봇’이 실제 공사 현장에서 활약하고 있다. 건설로봇은 정교한 작업을 일관적으로 수행하는 능력을 갖춘 동시에, 위험한 작업을 대신하며 근로자들의 안전까지 책임지고 있다. 건설업계는 다양한 장점을 두루 갖춘 건설로봇 도입을 위해 기술개발과 특허 등록에 힘쓰고 있다. 비즈월드가 건설업계의 건설로봇 특허를 소개한다. [편집자 주]

삼성엔지니어링(대표 남궁홍)이 까다로운 파이프 용접 작업을 로봇으로 자동화한 ‘자동 용접 방법’ 기술을 개발하고 특허 취득에 성공했다.

13일 비즈월드가 특허정보검색서비스 키프리스를 통해 확인한 결과, 삼성엔지니어링의 ‘자동 용접 방법’은 지난해 1월 출원(출원번호 제1020220013613호)돼 같은 해 5월 특허(등록번호 제102403993호)로 등록받았다.

플랜트 등 각종 산업현장은 액체·기체를 수송할 파이프 설치가 필수적이다. 파이프는 여러 파이프스풀을 용접해 완성된다. 파이프스풀은 각각 다른 형태와 크기를 가져 제조자동화가 어려웠다. 기존 작업은 파이프스풀을 제작장에서 미리 제작하고 각각의 작업장에서 절단·가공·이동·용접 등을 수작업으로 진행해야 하는 까다로움이 있었다.

삼성엔지니어링의 ‘자동 용접 방법’은 여러 로봇을 투입해 까다로운 파이프스풀 용접을 자동화했다. 파이프와 연결부재 용접을 로봇을 투입해 자동화하며 기존 대비 시간과 인력을 절감했다. 불량률도 사람이 작업하는 것보다 낮아 정밀성도 확보된다.

투입되는 로봇은 ▲자재 이송 로봇 ▲갭 센서 로봇 ▲앵글 센서 로봇 ▲자동 루트 용접 로봇(GT 용접 로봇) ▲자동 필링앤캡 용접 로봇(GM 용접 로봇) 등으로 다양하다.

이 중 GT 용접 로봇은 루트 용접을 수행하고 GM 용접 로봇은 필링앤캡 용접을 수행한다.

센서 로봇은 중공형 부재(연장된 관통 구멍을 갖는 부재)의 측단부를 2차원 또는 3차원으로 스캐닝하며 실측 이미지로 저장한다. 두께의 정도를 판단해 원하는 형태로 가공할 수 있는지 없는지를 판단하는 기능과 자동 면취기에 면취 개시 신호를 전달하는 기능이 있다.

자동 면취기는 센서 로봇과 연동해 중공형 부재의 측단부를 포함하는 일정 부분을 면취(모서리를 깎음)해 용접 그루브(용접의 효율을 위해 용접되는 모재들 사이에 형성된 가공부)를 형성한다.

로봇은 ▲루트 용접 ▲필링앤캡 용접 ▲2D 스풀 제작 ▲3D 스풀 제작 등의 작업을 수행한다.

루트 용접은 가접 없이 용접 그루브에 실시되는 1차 용접이다. 필링앤캡 용접은 루트 용접 후 용접 그루브에 실시되는 마무리 용접이다. 2D 스풀은 1개의 미용접 중공형 부재에 다른 1개의 미용접 중공형 부재를 용접해 제조한 부재다. 3D 스풀은 2D 스풀에 1개 이상의 용접 중공형 부재 또는 1개 이상의 미용접 중공형 부재를 용접해 제조한 부재다.

작업 순서는 다음과 같다.

자재 이송 로봇이 용접 그루브가 형성된 파이프를 용접장 핏업(Fit-up) 위치로 운반한다. 제어부가 운반된 파이프와 용접될 자재를 결정한다.

제어부의 지시에 따라 자재 이송 로봇이 용접 그루브가 형성된 중공형 연결부재를 용접장 핏업 위치로 운반한다.

갭 센서 로봇이 용접장 핏업 위치에 고정된 두 자재의 정렬 상태를 측정한다. 정렬 상태가 좋지 않다면 자재 이송 로봇이 중공형 연결부재를 움직여 두 자재의 용접 그루브가 들어맞도록 완전하게 정렬한다.

자재 이송 로봇이 중공형 연결부재를 파지한 상태에서 고정되고 GT 용접 로봇이 정렬된 용접 그루브에 루트 용접을 수행한다. 이에 따라 완전 자동으로 가접 없이 1차 용접이 완료된다. GT 용접 로봇은 루트 용접심의 위치를 측정하는 센서와 루트 용접을 수행하는 용접기가 탑재돼 있다.

GM 용접 로봇의 작업 방식도 비슷하다. 정렬된 용접 그루브에 필링앤캡 용접을 수행해 2D 스풀 또는 3D 스풀을 제조한다. GM 용접 로봇은 필링앤캡 용접심의 위치를 측정하는 센서와 필링앤캡 용접을 수행하는 용접기가 탑재돼 있다.

삼성엔지니어링 관계자는 “까다로운 파이프스풀 용접을 로봇을 투입해 자동화하며 현장을 혁신하고 있다”며 “생산성과 품질을 모두 만족할 수 있는 로봇 도입 확대를 위해 더욱 노력할 것”이라고 말했다.

[비즈월드=나영찬 기자 / na@bizwnews.com]