자동차 차체 생산라인에 3D 스캐너 기반 자동화 품질검사 시스템은이 도입될 경우, 52초 사이클 타임에서도 실시간 불량 검출이 가능해 기존 샘플링 방식의 한계를 극복하고 즉각적인 품질 개선을 실현할수 있을것으로 보여진다.
“AI·3D 스캐닝 이끄는 제조혁신, 자동차 용접 품질관리 새 지평”
[편집자 주]자동차 제조 산업은 현재 빠르게 변화하고 있다. 다양한 소재의 활용과 제조 공정의 복잡성이 증가하면서 기존 용접 방식뿐만 아니라 기계적 체결 및 접착 기술이 더욱 발전하고 있다. 이러한 흐름 속에서 용접 품질 검사 역시 자동화 및 AI 기반 시스템을 도입하여 혁신적인 변화를 맞이하고 있다. 오는 2월 20일 개최되는 Creaform Connect Korea 2025 세미나에서 동의대학교 박영도 교수는 "[Metalworking QC] 자동차 제조 공정 적용 최신 용접 및 체결 기술 및 품질검사 동향"이라는 주제로 이러한 최신 기술 트렌드를 발표할 예정이다.
20마이크로미터급 초정밀 스캐닝이 실현하는 완벽 품질
"기존의 용융용접에서 기계적 체결, 접착 본딩 등으로 제조 공정이 진화하면서, 품질관리의 혁신이 필수가 되었습니다." 박영도 교수의 설명처럼, 자동차 제조 산업은 지금 큰 변화의 물결을 맞이하고 있다. 현재 박영도 교수팀이 사용하고 있는 3D 스캐닝 기술은 20마이크로미터 수준의 놀라운 해상도로 용접부의 미세한 압흔(Indentation)까지 포착할 수 있다. 이는 육안으로는 구분이 거의 불가능한 수준의 정밀도다.
수집된 방대한 포인트 클라우드 데이터는 고도화된 머신러닝 알고리즘을 통해 STL 데이터로 변환되어 실시간으로 분석된다. 특히 스패터(Spatter) 결함이나 세그리게이션(Segregation) 결함과 같은 특정 불량까지 99% 이상의 정확도로 식별해내는 AI의 성능은 인간 검사자의 한계를 완전히 뛰어넘었다. "지속적인 데이터 업데이트와 학습을 통해 AI는 더욱 진화하고 있으며, 이는 품질관리의 새로운 표준이 되고 있습니다. 특히 기존 검사자의 경험과 직관에 의존하던 방식에서 벗어나, 객관적이고 일관된 품질 기준을 제시할 수 있게 되었죠."
- 52초 사이클 타임을 실현하는 실시간 스마트 품질관리
자동차 한 대 생산에 소요되는 25시간 중 차체 조립은 가장 중요한 공정이다. 특히 52초의 사이클 타임으로 운영되는 현대적 생산라인에서, 기존의 샘플링 검사는 심각한 한계를 보였다.
"품질 문제가 한 달 후에 발견된다면, 그 피해는 기하급수적으로 증가합니다. 수정 비용뿐만 아니라, 이미 출하된 제품들의 품질 문제까지 고려하면 그 영향은 상상을 초월합니다."
그러나 3D 스캐닝과 AI의 결합은 이 문제를 근본적으로 해결한다. PICA(Prototype Inspection and Check Analysis)와 TICA(Test Inspection and Check Analysis) 단계에서부터 실시간 품질 모니터링이 가능해졌고, 발견된 불량은 즉시 다음 공정에서 수정된다. 이는 생산성과 품질을 동시에 향상시키는 혁신적인 해결책이다.
특히 불량품이 후속 공정으로 이동하는 것을 원천적으로 차단할 수 있게 되었다. 메르세데스 벤츠, 도요타, 현대·기아자동차 등 글로벌 OEM들이 이러한 3D 스캐닝 기반의 검사기술을 앞다투어 도입하는 것도 이러한 이유에서다.
"이제 이 기술은 단순한 품질관리 도구를 넘어 브랜드의 기술력을 증명하는 핵심 지표가 되었습니다. 특히 소비자들의 안전과 직결되는 차체 품질에서, 이러한 첨단 검사 시스템의 도입은 브랜드 가치 향상에 크게 기여하고 있습니다."
- 미래를 여는 디지털 트윈과 스마트 제조
"3D 스캐닝 데이터와 AI 분석 결과는 실시간으로 디지털 트윈에 반영되어 가상 제조 환경에서 전체 생산 프로세스를 최적화합니다. 이는 단순한 모니터링을 넘어 예측과 예방이 가능한 진정한 스마트 팩토리를 실현하는 핵심 기술입니다." 박영도 교수의 설명이다. 특히 주목할 만한 점은 이러한 기술이 자동차 산업을 넘어 2차전지 생산의 초음파 용접 품질 검사까지 확장되고 있다는 것이다.
"배터리 셀 용접은 마이크로미터 단위의 정밀도가 요구되는 매우 까다로운 공정입니다. 특히 전기차 배터리의 안전성과 직결되는 문제이기 때문에, 완벽에 가까운 품질 관리가 필수적입니다. 우리의 기술은 이러한 초정밀 품질관리를 가능하게 만들었고, 이는 전기차 시대의 핵심 경쟁력이 될 것입니다."
디지털 트랜스포메이션이 가속화되는 현시점에서, 3D 스캐닝과 AI의 결합은 더 이상 선택이 아닌 필수가 되었다. 특히 생산 데이터의 실시간 분석과 피드백이 가능한 이 시스템은 제조업의 디지털화를 선도하고 있다. 완벽한 품질 보증, 생산성 향상, 그리고 스마트 팩토리로의 진화 어쩌면 자동차 제조업의 새로운 르네상스가 시작되고 있는것일지 모른다.
- 글로벌 제조업의 새로운 표준으로
자동차 산업에서 이제 본격적으로 적용되고 있는 3D 스캐닝과 AI 머신러닝 기반의 혁신적 기술은 이제 전 세계 제조업의 새로운 제조 품질 개선 검사의 한 축으로 자리잡아가고 있다.
"우리는 지금 제조업의 가장 혁신적인 변화의 한가운데 있습니다. AI와 3D 스캐닝의 결합은 단순한 품질관리를 넘어, 제조업의 미래를 재정의하고 있습니다."
특히 전통적인 제조업에서 스마트 제조로의 전환이 가속화되는 상황에서, 이 기술은 핵심적인 역할을 수행하고 있다. 실시간 품질 관리, 예측 기반 유지보수, 디지털 트윈을 통한 공정 최적화 등 스마트 팩토리의 핵심 요소들이 모두 이러한 기술을 기반으로 구현되고 있다.
Creaform Connect Korea 2025에서 공개될 기술 혁신 사안에 대하여, 박영도 교수는 "이제 제조업은 단순한 생산을 넘어 지능형 생산으로 진화하고 있으며, 이러한 첨단의 기술이 국내 제조업 진화의 중심에서 핵심적인 역할을 할 것"이라고 강조했다.
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