일본산업뉴스요약

Nikkei X-TECH_2024.4.15

배 바닥에 자력으로 붙어서 도막을 레이저로 제거
후루카와전기공업이 로봇 개발 중

후루카와전기공업은 선박을 검사할 때 배 바닥의 도막을 레이저로 제거하는 로봇 ‘선박 외판 수선용 시스템’을 ‘Sea Japan 2024’(2024년 4월 10~12일, 도쿄빅사이트)에 참고 출전했다. 배 바닥에 붙어서, 이동하면서 배 바닥에 레이저를 조사해 도막을 증산(蒸散)시킨다. 현재는 사람이 하고 있는 도막 제거 작업을 자동화해, 노동력 부족을 보완할 목적으로 개발 중이라고 한다.

-- 밑바탕인 금속에 손상이 적다 --
도막 박리 작업은 배를 독(dock)에 넣었을 때의 탐상검사나 칠을 다시 하기 위해 실시한다. 기존에는 연마재(고형입자)를 분사해 물리적으로 도막을 제거하는 샌드블라스트 처리를 사용했었다.

하지만 이 방식은 연마재와 떨어진 도료가 폐기물로서 대량으로 발생했다. 이들 폐기물이 독 안에서 비산되기 때문에 작업 환경은 열악했고 폐기물도 회수해야 했다. 게다가 밑바탕인 금속에도 연마재가 닿아 표면에 영향을 미치는 경우가 있었다.

레이저로 도막을 증산시키는 방법은 연마재가 불필요할 뿐만 아니라 도막은 대부분 기체가 되기 때문에 폐기물은 줄어든다. 레이저 파장의 선택이나 조사방식을 연구해, 도막이 레이저의 에너지를 흡수해 증산하는 한편으로 밑바탕인 금속은 레이저를 반사해 영향을 받지 않게 할 수 있다. 온도는 50~60℃ 정도밖에 되지 않는다고 한다.

게다가 레이저로는 도막과 동시에 염분 등의 불필요한 물질도 제거할 수 있다. 샌드블라스트의 경우는 염분이나 화학물질은 별도로 제거해야 했다. 만약 제거하지 않으면 재도색 후의 녹의 원인이 되어 버린다. 증산하는 불필요 물질에 유해물질이 포함되는 경우는 흡인기와 병용한다.

후루카와전기공업은 레이저에 의한 도막이나 녹 제거 용도를 위한 시스템 사업을 ‘인프라 레이저’라는 상표로 22년 10월에 시작했다. Sea Japan에서는 레이저 헤드를 소형화해 작업을 용이하게 한 ‘소형 레이저 시공 시스템’도 참고 출전했다.

인프라 레이저의 응용에 관해서는 쓰네이시조선(히로시마현)과 공동으로 선박 수선에 적용하는 실증실험을 이미 실시했다. 또한 조선 이외에는 철도 차량의 대차 검사 등에 적용한 예가 있다.

-- 배 바닥의 표면을 자동으로 이동 --
현재 시스템은 레이저 헤드를 작업자가 손으로 들고 대상물에 조사를 하며 작업하는 방식이다. 이를 자동화하기 위해 Sea Japan에서 전시한 선박 외판 수선용 시스템은 배 바닥에 자력으로 달라붙는 장치에 레이저 헤드를 탑재한 로봇을 사용한다. 로봇은 배 바닥의 3차원 형상 정보를 참조하면서 자동으로 이동하며 레이저를 배 바닥에 조사한다.

레이저 광원과 로봇의 레이저 헤드를 연결하는 파이버 케이블은 100m 정도까지 길게 만들 수 있지만 일반적으로는 20m 정도로 사용하는 것이 좋다고 한다. 따라서 로봇이 한 번에 자동으로 움직이는 범위도 20m 정도로 한정되며, 그곳에서 작업이 끝나면 사람 손으로 재설정할 필요가 있다.

현시점에서는 사람이 하는 작업에 비해 작업시간을 단축할 수 있을 정도로 빠르게 동작할 수 있는 것은 아니다. 그 점이 향후 개발과제다. 사용 전에 따개비나 해조 등 배 바닥에 달라붙는 것은 별도로 제거해 둘 필요가 있다.

Sea Japan에서는 마찬가지로 레이저로 도막 등을 제거하는 시스템을 독일의 클린레이저시스템(Clean-Lasersysteme)의 일본법인 클린레이저재팬(요코하마시)이 출전했다. 청소기와 같은 흡인기구를 레이저 헤드와 일체화해 비산물이 발생하지 않도록 한 장치나 작업자가 짊어지고 이동할 수 있는 전지식 레이저 광원 등을 전시했다.

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