개인 맞춤형 스마트웨어 시대가 눈앞에 다가왔다.
한국생산기술연구원은 섬유솔루션부문 임대영 수석연구원, 자율형제조공정연구부문 원찬희 수석연구원, 산업융합기반실 강봉구 수석연구원 연구팀이 가상환경에서 개인 맞춤형 스마트웨어를 설계하고 공정을 사전 확인한 뒤 로봇이 실물 시제품을 자동 생산하는 ‘초소형 맞춤형 공장(On-Demand Microfactory)’을 구현하는 데 성공했다고 10일 밝혔다.
공동 연구팀은 3D 맞춤 설계, 디지털 트윈 공정 검증, 로봇 자동 재단·봉제 기술을 하나로 통합하고 이를 적용해 스마트웨어의 다품종 소량생산을 위한 온디맨드 마이크로팩토리를 구현했다.
스마트웨어는 센서, 전극 등 전자기기 부품을 의류에 결합한 제품으로 전기근육자극(EMS) 트레이닝 수트, 심박 측정 내의, 발열 재킷, 족압 분석 및 보행 교정 양말 등이 대표적이다.
착용자의 체형에 따라 전극과 배선 위치를 다르게 설계해야 하고 제품 사양이 바뀔 때마다 공정도 수정해야 해 대량생산 방식으로는 맞춤형·다품종 소량생산이 어렵다.
공동 연구팀이 구현한 초소형 맞춤형 공장은 설계부터 생산까지 전 과정을 3단계 연속 공정으로 연결해 기존 한계를 극복했다.
첫 단계는 3D 맞춤 설계 단계로, 착용자의 신체 치수와 원하는 디자인을 입력하면 3D 의상 모델과 2D 재단 패턴이 자동으로 생성되고 착용자 체형에 맞춰 전극 위치와 배선도 실시간 조정할 수 있다.
이어 연구팀이 구축한 디지털 트윈 환경에서 해당 제품을 어떤 설비와 순서로 생산할지 미리 검토한다. 마이크로팩토리의 설비와 공정을 가상환경에 재현한 뒤 다양한 생산 시나리오를 미리 시뮬레이션해 최적의 공정 순서와 생산시간을 도출할 수 있다.
공동 연구팀은 제조 시스템과 디지털 트윈을 연결, 실제 생산 시 공정 데이터를 가상 모델과 실시간으로 연동해 모니터링하는 시스템도 구현했다.
마지막 단계에서는 연속 공정형 로봇 시스템이 원단 재단부터 이송, 봉제까지의 전 과정을 수행하게 된다. 전달받은 2D 패턴대로 원단을 자동 재단하면 머신비전 시스템이 재단된 원단의 형태와 위치를 정밀 인식한다.
이어 연구팀이 자체 개발한 ‘다자유도 니들형 그리퍼’가 천을 안정적으로 잡아 자동 봉제기로 옮긴 후, 입력된 프로그램에 따라 봉제를 진행해 EMS 스마트웨어 시제품을 완성한다.
임대영 생기원 수석연구원은 “앞으로 온디맨드 마이크로팩토리 고도화를 지속적으로 추진해 개인 맞춤형 스마트웨어 생산기반을 확대하겠다”고 말했다.