디지털 트윈으로 투자 전 자동화 미리 검증하기

산업용 자동화를 처음 도입하려는 제조업체 입장에서는 어디서부터 시작해야 할지 막막할 수 있습니다. The Robot Report에 실린 기고문은 이런 고민을 다루고 있으며, 필자는 산업용 로봇을 위한 디지털 트윈 및 오프라인 프로그래밍(로봇을 실제로 움직이지 않고 컴퓨터상에서 미리 동작을 짜는 방식) 소프트웨어를 만드는 RoboDK의 창업자 겸 CEO 알버트 누비올라입니다.

기고문에 따르면 시중에는 수많은 브랜드의 산업용 로봇과 엔드이펙터(로봇 팔 끝단에 부착하는 그리퍼 등 작업 도구), 주변장치가 존재하며, 이를 조합하는 방식이 거의 무한대에 가까워 처음 자동화를 도입하는 기업은 어떤 크기의 로봇과 그리퍼, 레이아웃이 자신의 작업에 맞는지 판단하기 어렵습니다. 필요한 작업 공간, 처리량이 투자를 정당화할 수 있는지, 기존 설비와의 통합 여부, 특정 공급업체에 종속될 위험, 투자 회수 기간 등에 대한 고민이 프로젝트를 멈추게 만드는 경우가 많으며, 글로벌 경기 불확실성과 에너지 비용 상승, 자본 지출에 대한 엄격한 심사가 이런 망설임을 더 키운다고 지적합니다.

기고문은 디지털 트윈 소프트웨어가 하드웨어 비용을 들이지 않고도 자동화 아이디어를 계속 검토할 수 있는 방법이라고 주장합니다. 디지털 트윈이란 로봇, 엔드이펙터, 고정지그, 컨베이어, 센서, 작업자, 주변 설비까지 포함할 수 있는 로봇 셀의 가상 모델을 뜻합니다. 정적인 CAD 도면이나 스프레드시트와 달리 디지털 트윈은 동적으로 작동해, 로봇이 필요한 모든 위치에 도달할 수 있는지 확인하고 이동 경로와 툴패스(로봇 공구가 이동하는 경로)를 테스트하며 사이클 타임을 추정하고 충돌 위험을 사전에 파악하며 작업자 접근성과 유지보수 공간까지 점검할 수 있습니다.

글에서는 CNC 공작기계 텐딩(가공 공정에 부품을 넣고 빼는 작업) 사례를 예로 듭니다. 서류상으로는 로봇이 부품을 넣고 가공이 끝날 때까지 기다렸다가 완성품을 꺼내는 단순한 과정처럼 보이지만, 실제 설비를 디지털 트윈으로 구현해보면 척(공작물을 고정하는 장치) 작동 시간이나 부품 안착 시간 때문에 예상보다 유휴 시간이 길어지거나, 특정 그리퍼가 부품 형상에 맞지 않거나, 양방향 그립 설계가 더 효율적일 수 있다는 사실이 드러날 수 있다고 설명합니다. 같은 원리는 단순 픽앤플레이스부터 용접, 트리밍, 디스펜싱, 검사, 팔레타이징, 로봇 가공, 원격 조작 작업에도 적용된다고 덧붙입니다.

어떤 디지털 트윈 도구를 골라야 하는지에 대해서는, 특정 공급업체에 종속되지 않도록 다양한 로봇과 주변장치 라이브러리를 갖춘 소프트웨어를 찾아야 하며, 충돌 검사, 도달 범위 분석, 로봇 캘리브레이션(정밀도 보정), 오프라인 프로그래밍, 자동 코드 생성 기능이 있는지 살펴보라고 권합니다. CAM 기반 로봇 가공 작업에 특화된 경우라면 CAD 설계 데이터로부터 툴패스를 생성하고 가공 공정을 시뮬레이션하며 단순한 3축 작업에서 복잡한 다축 가공까지 확장 가능한 소프트웨어를 찾아야 한다고 조언합니다. 대기업용 플랫폼은 강력하지만 비용이 높고 사용이 복잡할 수 있어, 처음 자동화를 도입하는 기업에는 사용 편의성도 중요한 요소라고 강조합니다.

중요한 점은 이 기고문이 디지털 트윈을 시스템 통합업체를 대체하는 도구가 아니라 보완하는 도구로 규정한다는 것입니다. 많은 통합업체가 이미 이러한 소프트웨어를 활용해 콘셉트를 구상하고 로봇 브랜드를 비교하며 도달 범위를 검증하고 코드를 생성하며 고객에게 제안서를 제시하고 있습니다. 시뮬레이션을 통해 레이아웃과 목표 사이클 타임을 미리 검토한 제조업체는 더 명확한 우선순위를 가지고 공급업체와 논의를 시작할 수 있으며, 이는 견적 정확도를 높이고 계획 수립 기간을 단축하는 데 도움이 된다고 설명합니다.

기고문 전반에 걸쳐 RoboDK가 사례로 언급되는데, 본문 한 부분에서는 '1,400개 이상 브랜드'의 로봇을 지원한다고 소개하고, 필자 소개에서는 '80개 제조사의 로봇팔 1,400종 이상'을 지원하는 플랫폼으로 성장했다고 설명합니다. 누비올라는 2015년 몬트리올 소재 ÉTS(École de Technologie Supérieure) 산하 CoRo 연구소에서 스핀오프해 RoboDK를 창업했습니다.

The Robot Report 보도에 따르면, 이 기고문이 전하는 핵심 메시지는 디지털 트윈이 멈춰버린 자동화 아이디어를 검증 가능하고 정보에 기반한 제안으로 바꿔줄 수 있다는 것이며, 하드웨어와 공간, 최종 시스템 설계를 확정하기 전에 제조업체가 자동화 도입 첫걸음의 위험을 줄이도록 돕는다는 점입니다.