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Nikkei Robotics_2024.4 Cool Study (p18-26)

단독주택을 로봇으로 양산
세키스이 화학공업, 구조체 생산의 90% 가까이 자동화

단독주택 건축을 로봇으로 대대적으로 실시하고 있는 업체를 알고 있는가? 세키스이 화학공업 그룹은 ‘세키스이하이무’라는 브랜드명으로 전개하고 있는 자사의 철골주택을 자사 공장에서 생산한다. 산업용 로봇팔을 다수 활용하여 대폭의 자동화를 실현했다.

철골제 구조체 생산의 85%가 자동화되었으며, 사이타마현 하스다시에 위치한 주력 공장 ‘도쿄사업소’는 자동화율이 90%에 달한다. 여기에서는 공장 내부에서 사람들의 모습을 찾기 어려울 정도라고 한다.

세키스이화학공업의 철공주택은 ‘유닛 공법’이라는 시스템을 채택하고 있다. 주택 전체를 트럭으로 운반할 수 있는 크기인 수m의 ‘유닛’이라는 단위로 분할해, 그 유닛을 공장 내에서 조립한다. 철골을 사용해 박스라멘 구조의 구조체를 만들고, 거기에 각종 설비를 설치해서 생산한다.

외벽이나 내벽은 물론 배선, 배관, 계단까지도 공장 내에서 설치한다. 대부분을 공장 내에서 생산하기 때문에 품질이 안정적이고, 제작 도중에 주택이 비바람을 맞는 일도 없다. 현지에서는 트럭으로 운반된 유닛을 조립만 하면 완성되기 때문에 납기가 짧다는 것도 특징이다.

세키스이화학공업에서 이 주택 생산을 담당하는 것은 자회사인 세키스이하이무공업이다. 이번에는 세키스이하이무공업의 로봇 활용에 대해 살펴보자.

-- 1970년대부터 로봇 활용 --
세키스이하이무공업에서 로봇을 활용한 역사는 길다. 1978년부터 철골 아크용접에 야스카와전기의 산업용 로봇을 채택했다. 그 후에 사업이나 생산량의 확대에 맞춰서 자동화의 수준을 착착 높여 왔다.

건축 분야에서는 목수 등의 노동력 부족이 심각해지고 있지만, 세키스이하이무공업의 경우는 주택의 대부분을 공장 내에서 조립하기 때문에 목수에 대한 의존도가 타사에 비해 적다. 다만 공장 내에서도 용접공 등의 노동력이 부족하다는 과제가 있다고 한다. 그래서 자동화 비율 향상에도 적극적으로 대응해 왔다.

현재, 주력 공장인 도쿄사업소에서는 구조체 생산의 자동화율이 90%에 달한다. 하지만 이 높은 자동화율의 발단이 된 것은 해외 사업이다. 세키스이하이무공업은 태국에서도 현지 기업과의 합작으로 주택사업을 전개하고 있다.

이 태국 공장을 설립하면서 2013년에 로봇을 대대적으로 도입해 대폭의 자동화를 실현했다. 국내에 있는 기존의 공장에 로봇을 도입하는 것보다 처음부터 새로 설립하는 신규 공장이 로봇을 통한 자동화를 전제로 라인을 쉽게 만들 수 있기 때문이다.

그리고 그 태국 공장의 라인 구성을 바탕으로, 이번에는 2015년에 규슈의 공장에 로봇을 이용한 자동화 장치를 도입했다. 규슈에서 얻은 지식을 이번에는 주력 공장인 도쿄사업소에서 활용해, 2021년에 14대의 대형 로봇을 신규 도입해 라인을 쇄신했다.

도쿄사업소는 기존에는 A/B 2개 라인이었는데, 이를 통합, 쇄신하여 기존에 도입한 것도 포함하면 총 30대나 되는 로봇을 이용해 하나의 라인에서 빠른 속도로 생산할 수 있도록 했다. 하루에 단독주택 10채에 상당하는 124개 유닛을 생산할 수 있다. 3분마다 1개의 완성 유닛이 라인에서 나온다.

5시간이면 1개 유닛이 조립된다. 세키스이하이무공업은 전국에 지역 별로 8개의 공장을 보유, 총 148대의 로봇을 사용하고 있다. 그 중에서도 도쿄사업소는 가장 생산량이 많고, 자동화율도 높다. 21년의 쇄신을 통해 생산성은 15% 향상되었다고 한다. 이번에는 도쿄사업소 공장의 사례를 살펴보자.

-- 실은 다품종의 유닛 생산 --
도쿄사업소는 대략 철골 구조체 생산을 담당하는 2공장, 각종 설비나 내장 설치를 담당하는 1공장으로 구성된다. 3공장도 있지만 여기서는 각종 자재 보관이나 분류 등을 실시한다. 이 중 자동화가 가장 진전돼 많은 로봇을 이용하고 있는 곳이 2공장이다.

구조체는 철골을 조합한 골조로, 주택의 무게를 지탱하는 중요한 부분이다. 세키스이하이무의 경우, 기둥 등으로 구성되는 측면의 ‘박공 프레임’, 바닥의 ‘바닥 프레임’, 위쪽의 ‘천장 프레임’ 등으로 구성된다. 2공장에서는 각각을 전용 공정으로 조립한 후에 마지막으로 상하 좌우, 4개의 프레임을 합체해 구조체로 완성시킨다.

주택의 유닛 공법이라고 하면 뭔가 표준화된 것을 떠올릴지도 모르지만, 실은 구조체의 종류는 상당히 많다. 각 프레임의 크기 등에 따라 단순하게 분류해도 36종류나 된다. 건축주의 요구에 맞춰 맞춤 제작하는 요소 등을 감안하면 실제 종류는 더 많다. 공장에서 생산한다고는 해도 통상의 공업제품처럼 소품종 생산이 아니라 다품종 생산이다.

각 프레임은 철골제이기 때문에, 그것들의 접합은 대부분 용접을 통해 이루어진다. 아크 용접과 스팟 용접을 장소에 따라 구분해서 사용한다. 예를 들면, 박공 프레임의 기둥과 조인트 금구 등을 접합하는 부분에서는 야스카와전기의 아크 용접 로봇을 이용한다. 바닥 프레임 용접도 야스카와전기의 아크 용접 로봇이다.

박공 프레임의 조립은 2공장 안에서도 상당이 큰 작업이다. 박공 프레임을 수직으로 세운 상태에서 작업한다. (1)전체를 회전대에 올려 놓고, 기둥 등의 각 부재를 공급하고 가거치하는 작업과, (2)기둥/보를 스팟 용접하는 작업의 2개를 동시에 같이 진행할 수 있다. 회전대 뒤에서 (1)의 작업을 하고, 그 반대측에서 (2)의 용접 작업을 한다. 더블 버퍼링과 같은 이미지다.

부재의 공급은 가와사키중공업의 운반 로봇을 이용한다. 회전대에 기둥이나 보 등의 부재를 일단 놓아둔 후에 회전대를 180도 회전시킨다. 그러면 뒤편에 있는 4대의 스팟 용접 로봇으로 접합한 박공 프레임이 나타난다. 그것을 같은 운반 로봇으로 파지해, 다음 공정으로 보내는 흐름이다.

각 프레임이 완성되면 그것들을 조합한다. 천장 프레임과 바닥 프레임은 수평 상태에서 지그(jig)로 고정해 두고, 거기에 천장걸이로 양 사이드의 박공 프레임이 운반돼 온다. 모든 프레임을 가거치했다면 용접 존으로 보내 가와사키중공업의 스팟 용접 로봇으로 접합한다. 프레임은 직육면체이기 때문에 총 8곳의 모서리가 있다. 이들 모서리를 8대의 용접 로봇으로 한 번에 접합한다.

-- 내장은 주로 사람이 --
구조체가 완성되면 라인은 옆에 있는 1공장으로 들어간다. 외벽이나 내벽, 풍로나 키친, 계단, 전기배선이나 배관 등을 설치한다. 그리고 유닛이 완성되면 포장을 해서 대형 지게차로 들어올려 트럭에 싣는다. 당일 출하하거나 며칠 정도 재고로 보관했다가 출하하거나 한다. 그리고 1공장 옆에 있는 3공장에서는 내장에 사용하는 석고보드 등을 야스카와전기의 운반 로봇을 이용해 분류하는 작업을 한다.

구조체 생산에서는 90% 가까운 자동화율을 달성한 세키스이하이무공업의 도쿄사업소. 하지만 남은 10% 정도는 로봇을 이용한 자동화가 어려워 지금도 사람이 작업한다. 예를 들면, 기둥의 조인트 금구 부분에 녹 방지처리를 하는 작업은 안쪽으로 로봇 팔이 들어가기 어려워 자동화가 어렵다고 한다.

또한 천장 프레임에서는 철골 사이에 목제 띳장이 남아 있는데, 이 목재에 나사를 받는 작업은 사람이 한다. 로봇에게는 나사를 정확하게 수직으로 박는 작업이 어렵기도 하고, 사람이 하는 편이 더 빠르기 때문이라고 한다.

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