기아 오토랜드 화성, 180여개 사양 한 공장에서…기아 '스마트 팩토리' 엿보기[르포]

기아가 180여개에 이르는 서로 다른 사양의 PBV를 한 공장에서 안정적으로 생산하기 위해 로봇과 무인운반차(AGV), 비전 시스템, 제조 데이터를 결합한 스마트팩토리 생산체계를 구축하고 있다.
기아는 8일 경기도 화성시 오토랜드 화성에서 'PBV 생산 허브 테크 데이'를 열고 PV5를 생산하는 EVO Plant East의 차체·조립공장을 공개했다. EVO Plant East는 패신저·카고·교통약자용 WAV·샤시캡 등 다양한 PV5를 생산하는 기아의 첫 PBV 전용공장으로 연간 10만대 생산능력을 갖췄다.

차체공장에서는 바디빌드 공정을 마친 PV5 차체를 2대의 로봇이 다음 공정으로 옮기고 있었다. 차체 앞뒤를 각각 잡은 로봇은 서로 움직임을 동기화해 사양에 따라 달라지는 차체 길이와 무게중심에 맞춰 이송 위치를 조정한다. 이후 차체는 AGV를 통해 다음 생산라인으로 이동한다. 로봇 한 대의 최대 이송능력은 600㎏이다.

EVO Plant East의 특징은 자동화 설비의 숫자보다 서로 다른 사양을 하나의 생산체계에서 처리하는 방식에 있다.

PV5는 차체공장 기준 180개가 넘는 사양으로 구분된다. 패신저와 카고, 샤시캡 등 차량 형태뿐 아니라 세부 사양에 따라 필요한 패널과 부품도 달라진다. 기아는 부품에 데이터 매트릭스를 적용해 작업자가 육안으로 사양을 구분하지 않아도 설비가 필요한 부품을 자동으로 식별하도록 했다. 서로 다른 사양이 앞뒤로 생산라인에 들어와도 연속 생산이 가능하도록 설비를 구성한 것이다.

차체 조립 방식도 달라졌다. 기존 한 개 주요 공정에서 진행하던 차체 조립을 인너벅·레일벅·아우터벅·루프벅 등 4개 공정으로 나눈 '4-벅 순차 조립 공법'을 적용했다. 인너벅과 레일벅에서 차체 골격을 구성하고 아우터벅과 루프벅에서 외관을 완성한다. 공정을 세분화해 PV5의 다양한 차체 제원에 대응하면서 부위별 용접조건도 최적화했다.

물류 역시 다사양 생산에 맞춰 자동화했다. 공장 내부에서는 AGV가 차체와 부품 팔레트를 각 공정으로 운반하며 자동창고는 QR코드로 부품 생산정보를 읽어 보관한 뒤 생산순서에 맞춰 라인으로 공급한다. 자동창고는 5개 라인에 적용돼 250개 팔레트를 보관할 수 있으며 최대 11.5m 높이에서 2톤까지 운반할 수 있다.
EVO East 차체공장에서는 PV5뿐 아니라 오토랜드 화성 1공장에서 생산하는 타스만의 적재함도 만든다. PV5와 타스만 적재함을 포함한 차체공장 생산능력은 연간 17만대다. 이는 완성차 기준 EVO Plant East의 연간 10만대 생산능력과는 별개의 수치다.




조립공장에 들어서면 자동화의 방향은 달라진다. 차체공장의 용접은 100% 자동화됐고 부품 이송 등 핸들링 작업도 약 80%를 자동으로 처리한다. 반면 조립공장 자동화율은 20% 후반대다.

조립공정에서 취급하는 부품이 약 600개에 달하는 데다 부드럽거나 형태가 유연한 부품처럼 작업자가 직접 다루는 편이 적합한 영역이 남아 있기 때문이다. 기아는 모든 작업을 무인화하기보다 중량물과 작업자 부담이 큰 공정부터 자동화를 적용하고 있다.
대표적인 것이 무게 65㎏의 크래시패드다. 3차원(3D) 비전 카메라가 부품과 차체 위치를 확인하면 로봇이 위치를 보정해 차 안으로 투입하고 볼트 체결까지 수행한다. PV5 헤드라이닝도 프런트·센터·리어 3개로 나뉘는데 배선과 공조덕트 작업이 필요한 센터를 제외한 프런트와 리어는 로봇이 자동 장착한다.

고전압 배터리 체결도 자동화했다. 높은 체결 토크로 작업자의 신체 부담과 소음 노출이 큰 공정을 로봇에 맡기는 동시에 체결 토크값과 정상 처리 여부를 실시간 품질 데이터로 저장한다. 자동화가 생산작업과 품질관리까지 연결되는 구조다.

완전 자동화가 목표인지를 묻는 질문에 기아 관계자는 "작업자분들과 공존하는 공장 건설 그리고 운영을 위해서는 2교대 운영이 현재까지는 최적화돼 있다고 봐주시면 되겠다"고 설명했다. 기존 화성공장과 비교하면 자동화율은 약 9%포인트 높아졌고 품질과 운영 측면의 효율성은 약 10% 개선됐다는 게 기아 측 설명이다. 다만 자동화 설비가 늘어난 만큼 라인 비가동 시간의 로봇 티칭과 설비 제어 등 생산기술 측면의 관리 복잡성도 함께 커졌다.


기아의 PBV 생산체계는 EVO Plant East에서 끝나지 않는다. 2027년 6월 준공 예정인 EVO Plant West에서는 PV5보다 차체가 큰 대형 전동화 PBV PV7 등을 생산한다. West까지 가동되면 화성 EVO Plant의 PBV 생산능력은 East와 합쳐 연간 20만대 규모로 확대된다.



West에는 East에서 적용한 유연생산과 자동화 시스템을 기반으로 자율 부품 이송로봇(AMR), 인공지능(AI)을 활용한 검사 등 새로운 기술을 추가한다. 기아는 West에서 양산성을 확보한 기술은 향후 East뿐 아니라 기존 양산공장에도 확대 적용할 수 있다고 설명했다.

EVO Plant에서 완성된 기본차는 공장 밖에서도 다시 변형된다. 오토랜드 화성과 직결도로로 연결된 PBV 컨버전 센터는 연간 4만대 규모의 생산능력을 갖췄다. 98개 작업셀과 14개 검사셀에서 기본차를 고객 목적에 맞는 컨버전 모델로 제작하고 품질검사와 주행시험을 거쳐 출고한다.

소득영 기아 오토랜드 화성 공장장은 "오토랜드 화성은 차량을 만드는 공장을 넘어 고객과 파트너의 다양한 아이디어와 요구를 모빌리티로 실현하는 PBV 생산 허브"라며 "스마트 제조기술과 컨버전 생태계를 지속 고도화해 고객에게는 더욱 폭넓은 선택지를 제공하고 파트너사와 함께 모빌리티의 다양한 가능성을 만들어갈 것"이라고 말했다.


김태우 글로벌이코노믹 기자 ghost427@g-enews.com