가상환경에서 개인 맞춤형 스마트웨어를 설계하고 공정을 사전 확인한 뒤 로봇이 실물 시제품을 자동 생산하는 '초소형 맞춤형 공장'이 개발됐다.

10일 한국생산기술연구원에 따르면 연구팀은 3D 맞춤 설계, 디지털 트윈(가상 모형) 공정 검증, 로봇 자동 재단·봉제 기술을 하나로 통합해 스마트웨어의 다품종소량생산을 위한 온디맨드 마이크로팩토리를 구현했다.

스마트웨어는 센서·전극 등 전자기기 부품을 의류에 결합한 제품으로, EMS(전기근육자극) 트레이닝 수트, 심박 측정 내의, 발열 재킷, 족압 분석 및 보행 교정 양말 등이 대표적이다.

착용자 체형에 따라 전극과 배선 위치를 다르게 설계해야 하고, 제품 사양이 바뀔 때마다 공정도 수정해야 해 대량생산 방식으로는 맞춤형·다품종소량생산이 어렵다.

연구팀이 구현한 초소형 맞춤형 공장은 설계부터 생산까지 전 과정을 3단계 연속 공정으로 연결해 기존 한계를 극복했다.

첫 번째는 3D 맞춤 설계 단계로, 착용자 신체 치수와 원하는 디자인을 입력하면 3D 의상 모델과 2D 재단 패턴이 자동으로 생성된다. 착용자 체형에 맞춰 전극 위치와 배선도 실시간 조정할 수 있다.

두 번째 단계에서는 연구팀이 구축한 디지털 트윈 환경에서 해당 제품을 어떤 설비와 순서로 생산할지 미리 검토한다. 마지막 단계에서는 연속 공정형 로봇 시스템이 원단 재단부터 이송, 봉제까지의 전 과정을 수행한다.

전달받은 2D 패턴대로 원단을 자동 재단하면 머신비전 시스템이 재단된 원단의 형태와 위치를 정밀 인식할 수 있는 시스템이다.

연구팀이 자체 개발한 '다자유도 니들형 그리퍼'가 천을 안정적으로 잡아 자동 봉제기로 옮긴 후 입력된 프로그램에 따라 봉제를 진행해 EMS 스마트웨어 시제품을 완성한다.

임대영 수석연구원은 "제품화 전 과정을 사전 시뮬레이션하고 이를 실제 로봇 제조공정과 유기적으로 연동한 것이 성과의 핵심"이라며 "온디맨드 마이크로팩토리 고도화를 통해 개인 맞춤형 스마트웨어 생산 기반을 확대하겠다"고 말했다.