[르포] “불꽃 튀는 조선소에 AI 심는다”…HD현대重, 로봇으로 K조선 ‘초격차’

용접로봇으로 생산성 3배 향상
'숙련공처럼 판단' 피지컬 AI 목표
2030년 지능형 자율운영 조선소로

HD현대중공업 용접로봇이 작업하는 모습./HD현대

"HD현대는 로봇이 작업 환경을 실시간으로 인식합니다. 용접 조건을 스스로 판단하는 지능형 자율제조 기술 개발에 박차를 가하고 있습니다. 관련 기술을 적용한 첫 모델은 내년 상반기쯤 선보일 수 있을 겁니다."

HD현대가 조선소의 풍경을 바꾸고 있다. 변화의 중심에는 로봇과 인공지능(AI)을 결합한 '피지컬 AI'가 있다. 숙련공 부족과 생산성 정체, 안전사고 위험 등 조선업이 오랫동안 안고 있던 난제를 기술로 돌파하겠다는 구상이다.

단순히 사람의 작업을 로봇으로 대체하는 수준을 넘어, AI가 스스로 판단하고 움직이는 자율제조 체제로의 전환을 추진하고 있다.

지난 5일 찾은 울산 동구 HD현대중공업 조선소. 옅은 안개 너머로 육중한 선박들이 위용을 드러냈다. 거대한 크레인과 철제 구조물이 빼곡하게 들어선 조선소는 마치 거인의 작업장을 연상케 했다. 그 사이로 작업자들이 분주하게 오가며 선박 건조에 속도를 내고 있었다.

HD현대중공업 야드 전경./HD현대

용접 공정에 들어서자 강렬한 불꽃이 쉴 새 없이 튀었다. 매캐한 연기가 피어오르고 후끈한 열기가 밀려드는 현장 한편에서는 로봇들이 일정한 속도로 용접선을 따라 움직였다. 고열과 유해물질에 노출된 채 중노동을 감내하던 작업자들은 이제 로봇의 움직임을 살피고 작업을 관리하는 역할을 맡고 있었다.

신상범 HD현대중공업 자동화혁신부 상무는 "작업자 한 명이 2대에서 많게는 4대의 로봇을 관리하고 있다"며 "용접 품질을 일정하게 유지할 수 있을 뿐 아니라 작업자가 고열과 유해물질에 직접 노출되는 부담도 줄일 수 있다"고 설명했다.

현재 HD현대중공업과 HD현대삼호 등 HD현대 조선 계열사가 운영하는 로봇은 약 260대다. HD현대는 로봇 투입을 단계적으로 확대해 2030년까지 전체 공정에 약 3000대를 배치한다는 목표다. 일부 공정의 자동화를 넘어 선박 건조 전반에 로봇 활용을 확대하겠다는 것이다.

생산성 개선 효과도 가시화하고 있다. HD현대중공업에 따르면 협동로봇을 활용한 용접 공정의 생산성은 기존 작업 방식보다 약 40% 높아졌다.

상부 크레인과 결합해 작업 위치를 이동하는 판넬슬릿 용접로봇은 생산성을 3배 이상 끌어올릴 수 있다. 작업자의 숙련도에 따라 달라지던 용접 품질 편차를 줄이고 일정한 작업 속도를 유지할 수 있다는 점도 강점이다.

HD현대중공업 직원이 울산 조선소에서 용접로봇의 작업 상태를 점검하고 있다./HD현대

HD현대가 그리는 다음 단계는 단순 자동화를 넘어선 '지능형 자율제조'다. 지금까지는 작업자가 미리 설정한 조건과 프로그램에 따라 로봇이 움직이는 방식이었다면, 앞으로는 AI가 작업 환경과 용접 상태를 실시간으로 파악하고 최적의 작업 조건을 스스로 판단하도록 진화시키겠다는 것이다.

이를 위해 HD현대는 숙련공의 작업 노하우를 AI에 학습시키는 자율용접 시스템을 개발하고 있다. 숙련공이 경험과 감각으로 수행하던 판단을 데이터와 알고리즘으로 구현해 로봇의 자율 작업 능력을 높이는 것이 핵심이다. 회사는 피지컬 AI 기술을 적용한 첫 모델을 내년 상반기 선보이는 것을 목표로 하고 있다.

기술적 난제도 남아 있다. 용접은 단순히 정해진 경로를 따라 움직이는 작업이 아니다. 불꽃의 크기와 소리, 용접면의 상태 등 다양한 변수를 종합적으로 판단해야 한다. 오랜 경험을 통해 축적된 숙련공의 감각을 AI가 얼마나 정교하게 구현하느냐가 자율제조의 성패를 가를 전망이다.

신상범 상무는 "숙련된 작업자는 용접할 때 발생하는 소리와 불꽃이 튀는 양 등을 보고 작업이 제대로 이뤄지고 있는지 판단한다"며 "이처럼 복잡한 판단 과정을 기존 프로그램으로 구현하는 것이 가장 큰 숙제"라고 말했다.

HD현대가 추진하는 피지컬 AI는 조선소의 인력난을 해소하는 차원을 넘어 생산 방식 자체를 바꾸려는 시도다. 사람의 경험에 의존하던 조선업의 오랜 작업 관행을 AI와 로봇 중심의 제조 체계로 전환해 생산성과 품질, 안전이라는 세 가지 과제를 동시에 풀겠다는 전략이다.

[이 기사는 (재)바다의품과 (사)한국해양기자협회 지원을 받아 작성됐습니다.]