자기학습이 가능한 미래의 용접시스템
핀란드 라펜란타 기술대학교(LUT, Lappeenranta University of Technology)는 완전히 새로운 형태의 용접시스템 개발을 진행 중인데, 그것 중의 하나는 자동화되고 기계화된 용접과 관련된 품질 및 생산성 문제의 해결이다. 이 시스템은 자체적으로 조정가능하고 플렉시블하며 적응할 수 있어, 다른 로봇시스템과 다른 제작사의 전력시스템 일부로 통합할 수 있다.
이 시스템이 가진 자체조정 능력은 신경 네트워크 프로그램에 의해 제어되는 새로운 종류의 센서시스템에 기반을 두고 있다. 용접 과정에서 대부분 사용되는 모니터링 센서는 용접 프로세스에서 가장 중요한 영역인 베벨 각도(bevel angle)의 추적에 사용된다. 라펜란타 기술대학교가 개발 중인 시스템에서는, 열 프로파일(용접 탕의 열값)과 용접 형태를 위해 모니터링 센서가 사용된다. 모니터링 데이터는 센서에서 신경 네트워크로 이동되고, 이것은 복합적인 변수의 동시적인 변화를 추론하고 대응하는 것이 가능하다.
"잘못이 검지되면, 시스템은 용접 프로세스 과정에서 그것을 수정도 할 수 있고 다른 가능성이 있는 발생 오류를 계산할 수도 있다. 그리하여, 최종 산출물은 결함이 없어진다. 용접 자동화 시스템이 가진 문제는 전체적인 용접이 수행되는 것에 기반을 두고 작업을 위해 특정한 값이 세팅되고 그다음 결과가 양호한지 확인된다. 이제, 용접은 전체 프로세스를 통해 모니터링된다"고 프로젝트 매니저인 마르쿠 피리넨(Markku Pirinen)씨는 말했다.
가스 차폐 아크 용접 프로세스 과정에서, 산출물의 품질에 영향을 미치는 요소에는 용접 전류, 아크 전압, 송급 속도 그리고 이송속도와 용접용 건의 위치 등이 포함된다. 신경 네트워크의 도움으로, 이러한 시스템 변수를 위한 레귤레이션 윈도우가 제공되고 특정 제한값 내에서 유지되도록 제어되어 원하는 최종 산출물을 얻을 수 있다.
"실질적으로, 이것은 용접 갑이 파라메타 윈도우 내에서 경계값에 접근하도록 세팅될 때, 이 시스템은 프로세스를 수정하여 용접값이 값 범위의 중앙부로 향하고 결함의 가능성을 줄이는 방식으로 진행한다."
혹한에서 사용되는 금속 제작을 위한 추가제공값
새롭게 개발된 시스템은 고강도 금속 용접에 매우 유용한데, 그 이유는 고강도 물질을 위한 파라메타 윈도우가 건설용 금속의 그것보다 더 작기 때문이며, 금속이 단단할수록 용접이 더 어렵기 때문이다. 예를 들어, 고강도 금속은 사용되는 물질이 경량이며 강하고 튼튼한 곳인 혹한의 금속 건설용 작업에 사용된다.
"북극(혹한)에서, 용접 작업은 더운 지역에서보다 더 고품질을 요구한다. 북쪽 지방에서, 오류는 엄청난 결과를 초래할 수 있다. 예를 들어, 용접 작업은 영하 60℃ 이상의 온도를 견딜 수 있어야하고 흠집이 없어야 한다. 운영상의 안전의 중요성은 매우 높아서 어떤 사고도 용납되지 않는다"고 피리넨(Pirinen)씨는 말했다.
라펜란타 기술대학교(LUT)가 개발한 새로운 시스템 시장은 세계적이다. 에를 들어, 이 시스템은 압력용기, 여러 가지 종류의 컨테이너, 파이프와 배관시스템 그리고 붐과 빔 구조체의 제작과 품질 인증에 사용될 수 있다. 피리넨(Pirinen)씨의 의견으로는, 용접 산업은 자동화 용접이 시장에 도입된 이후로 이와 같은 제어시스템을 기다려왔다.
"이 시스템은 용접 산업에 상당한 절감을 가져올 것인데, 그 이유는 용접후의 검사와 수리를 위해 더 이상의 자원이 불필요하기 때문이다. 그런데, 이 시스템은 대용량 용접 프로세스에서만 사용이 가능한데, 그 이유는 수작업 용접은 로봇 용접이 불가능한 종류의 작업에 계속 사용되기 때문이다."
신경 네트워크가 가이드하는 자체적으로 조정가능한 용접시스템의 개발 예산은 약 800,000유로이며, 그 70%는 핀란드 국립기술청(Tekes)이 제공할 것이다. 이 프로젝트는 새로운 비즈니스 활동으로 연구결과를 상업화하는 목적을 가진 연구 아이디어를 통한 신기술 및 비즈니스라는 핀란드 국립기술청(Tekes) [TUTLI(New knowledge and business from research ideas)] 프로그램의 일환이다. 프로젝트의 수행자는 라펜란타 기술대학교(LUT)의 용접 기술 실험실이다.
■ KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』 http://mirian.kisti.re.kr
