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Nikkei Robotics_2025.6 (p14-23)

슈퍼마켓 체인 베르크, ‘후토마키(김밥)’ 담기 작업에 촉각 센서 도입
산하 홈델리카 공장에서 난이도 높은 식품 적용에 도전

간토 지역에서 슈퍼마켓을 전개하는 베르크(Belc)는, 자사 그룹의 도시락∙반찬 공장에서 촉각 센서를 부착한 로봇을 이용해, 도시락에 내용물을 담는 작업을 자동화하고 있다. 담기 작업 자동화가 매우 어려운 식품으로 알려진 ‘후토마키(김밥)’에 적용하는 작업에 도전 중이다. 베르크에서는 슈퍼 내에서 판매하는 도시락∙반찬 제조를 산하의 홈델리카가 담당하고 있으며, 사이타마현 요리이마치에 있는 홈델리카의 주력 공장인 ‘제1공장’에서 자동화 대응을 추진하고 있다.

점심 도시락∙반찬 제조에서는 불규칙한 모양의 식품이나 부드러운 식품을 다루는 일이 많아, 예전부터 로봇을 이용한 자동화가 어렵다고 여겨져 온 분야다. 많은 기업에서 지금도 수작업 중심으로 작업을 하고 있지만, 인력 부족 문제가 심화되면서 자동화가 시급한 과제로 떠오르고 있다. 홈델리카에서도 인력 부족은 큰 문제였기 때문에, 몇 년 전부터 자동화를 위한 노력을 조금씩 진행해 왔다. 이번 촉각 센서의 도입 검토는 그러한 흐름의 일환이다.

이번 자동화 대응에서는 경제산업성의 ‘혁신적 로봇 연구개발 등 기반 구축사업(식품 분야)’의 보조금을 바탕으로 로봇을 도입했다. 도시락∙반찬 분야의 자동화를 추진하기 위해, 일반사단법인 ‘일본반찬협회’가 주도하여 2021년도부터 이 보조금 사업이 시작되었고, 베르크도 2022년에 이 협회에 가입하여 프로젝트에 참여했다.

이번에 사용하는 촉각 센서는 일본 스타트업 FingerVision이 개발한 제품으로, 베르크 또한 일본반찬협회의 프로젝트에 참여하고 있다. 일본반찬협회와의 협의를 시작한 것과 비슷한 시기에 홈델리카도 식품 전시회에서 FingerVision의 데모를 보고 흥미를 갖게 되면서 FingerVision의 촉각 센서를 사용하게 되었다.

-- 처음에는 다루기 쉬운 식재료를 검토 --
홈델리카 입장에서는 로봇을 도입한다면 현장에서 확실히 효과를 낼 수 있는 것이 좋다고 판단해, 처음에는 삶은 달걀, 당근, 무처럼 로봇이 집기 쉬운 고형의 재료들을 상정하고 있었다. 그러나 프로젝트 간사인 일본반찬협회와의 논의 과정에서 보조금을 받는 이상 난이도가 더 높은 식품을 다뤄보자는 방향으로 흐르면서, “그렇다면 다루기 어려운 식품 중 하나인 후토마키는 어떨지 타진했다”(홈델리카 상품개발부 다케다(竹田) 부장).

후토마키는 도시락 용기에 담을 때 후토마키 속 재료가 빠져나오기 쉽다. 컷팅 후 두께가 약 1~1.5cm 정도로 얇기 때문에, 미끄러운 재료들은 마찰력이 부족해 쉽게 빠져나온다. 숙련된 작업자가 담아도 가끔 재료가 빠져나오는 일이 있을 정도다. 재료가 빠지지 않도록 강하게 잡으면, 후토마키 전체가 찌그러지거나 겉면의 김이 벗겨지는 경우도 생긴다.

홈델리카는 후토마키를 제조하는 장비 업체 등과 함께, 도시락 용기에 담는 과정을 자동화하는 것에 대해 여러 차례 상담했지만 난이도가 높아 실현이 어려웠다. 이번 프로젝트는 촉각 센서를 사용하는 것이었기 때문에 일반적인 그리퍼로는 잡기 어려운 후토마키에 도전해 보기로 결정했다.

-- 잘 팔리는 도시락에 초점 --
베르크는 후토마키가 들어간 도시락 ‘유부초밥 후토마키 팥찰밥 모듬’을 판매하고 있으며, 이번 프로젝트에서는 이 도시락 작업을 자동화하기로 했다.

이 도시락은 홈델리카 공장에서 생산하는 제품 중 가장 잘 팔리는 스테디셀러이며, 생산량도 많아 용기에 담는 작업을 자동화하면 효과가 크다고 판단한 것도 후토마키로 도전하게 된 또 하나의 이유였다.

한편, 일반적으로 슈퍼마켓의 인기 도시락이라 하면 가라아게(닭튀김) 도시락이나 함박스테이크 도시락 등을 떠올릴 수 있다. 하지만 베르크에서는 이런 인기 도시락은 조리 후 즉시 제공을 위해 매장 내에서 조리하고 있어 홈델리카 공장에서 제조하지 않는다. 이 공장에서 제조하는 도시락 중에서는 역시 ‘유부초밥 후토마키 팥찰밥 모듬’이 가장 많이 판매되는 제품이라고 한다.

-- 성공률은 아직 약 50% 수준 --
이번 프로젝트에서 사용된 작업 라인에서는 먼저 유부초밥과 팥찰밥을 별도의 로봇 시스템으로 용기에 담고, 그 뒤에 촉각 센서가 달린 로봇 시스템이 후토마키를 담는다. 다만 두 장치 모두 2025년 4월 시점에서는 조정 단계에 있으며, 아직 본격 가동에는 이르지 못했다. 후토마키를 담는 장치는 한 차례 가동해 봤지만 성공률이 약 50% 수준에 머물렀기 때문에 계속해서 본격 가동을 하기는 어려워, 벤더 측과 개량을 위해 조정하고 있다. “2025년 9월 무렵에는 80%의 성공률을 달성하고 싶다”라고 벤더 측에 전달했다고 한다.

후토마키를 용기에 담는 장치는 후면에서 후토마키가 들어 있는 트레이를 공급하고, 전면은 컨베이어에 접하도록 둔다. 내부에는 3대의 로봇 암이 탑재되어 있으며, 중앙의 로봇 1대가 트레이의 후토마키를 집고, 잘라서 공급 장치에 올려놓는다. 그리고 후토마키를 1~1.5cm 두께로 자르고, 그것을 좌우에 배치된 SCARA형 로봇 2대가 각각 집어서 컨베이어 위에 있는 도시락 용기에 담는다. 좌우에 있는 SCARA형 로봇의 핸드에는 촉각 센서가 달린 그리퍼가 장착되어 있다.

FingerVision의 촉각 센서는 그리퍼 표면과 평행하게 이미지 센서가 설치된 타입이었으나, 이번에 사용된 버전은 그리퍼 끝에 소형 거울만을 탑재해 그리퍼를 소형화한 타입이다. 이미지 센서는 그리퍼의 근본 부분에 탑재되어 있다. 후토마키 절단 장치는 총 9개의 칼날로 한 번에 10조각을 내는 방식이다.

-- 벤더 파산으로 벤더 변경 --
유부초밥과 팥찰밥을 담는 장치 역시 경제산업성의 보조금을 바탕으로 도입한 것이다. 유부초밥과 팥찰밥을 담는 작업은 후토마키만큼 난이도가 높지는 않지만, 당초 시스템을 개발하고 있던 SIer(시스템 인테그레이터) 중 한 회사인 Office FA.COM이 파산하면서 사업을 중단하게 되면서 개발이 일시 정지되었다. 그 후, 하드웨어는 그대로 사용하면서 소프트웨어 개발을 다른 벤더가 이어받았기 때문에 정식 가동까지 시간이 걸리고 있다. 이 장치에는 촉각 센서는 사용하고 있지 않다.

이 장치에서도 후면에서 트레이에 식품을 공급하고, 거기서 로봇이 식품을 집어 올려 컨베이어 위의 도시락 용기에 담도록 되어 있다. 유부초밥의 제조 장치에서는 컨베이어 위에 완성된 유부초밥이 나오는 형태이므로, 본래라면 로봇이 이를 바로 픽업해 도시락 용기에 담을 수 있으면 이상적이다. 하지만 그런 방식의 파지는 현재로서는 어렵다고 한다.

그 때문에 제조한 유부초밥을 사람이 한 번 트레이에 올려 놓으면, 그 유부초밥을 로봇이 집는다. 트레이에 올려 놓을 때도 빽빽하게 배치하면 로봇이 파지할 수 없기 때문에 어느 정도 간격을 확보해 트레이에 나열해야 한다.

-- 히지키(녹미채볶음) 담기 공정도 자동화 --
앞서 소개한 두 종류의 장비는 2023년도 보조금 사업을 통해 개발, 도입한 것이다. 2022년도 같은 사업에서는 히지키(녹미채볶음)나 감자샐러드, 우엉조림 등을 자동으로 담는 장비를 다루었다. 커넥티드 로보틱스 등이 개발한 장비로, 이미 슈퍼마켓 Maxvalu Tokai 등이 도입한 로봇을 소형화한 모델이다. 평행 그리퍼의 끝단에는 국자 모양의 핑거가 부착되어 있어, 그 핑거로 식재료를 떠서 용기 위에 내려놓는 방식으로 담기 작업을 수행한다.

사람이 작업할 경우는 트레이 위에서 당근 등 속에 들어가는 재료들이 고르게 섞이도록 골라서 집어 담지만, 이 로봇에는 이미지 센서가 탑재되어 있지 않기 때문에 작업의 질적 측면에서는 사람에 미치지 못하는 면이 있다고 한다.

-- 밥짓기와 박스 포장 공정에서도 로봇 도입 --
홈델리카에서는 담기 작업 외의 공정에도 적극적으로 로봇을 도입하고 있다. 예를 들어, 밥을 짓는 공정에서는 쌀을 넣을 빈 용기를 공급하는 작업에 파나소닉의 협동 로봇을 활용하고 있다. 컨베이어를 타고 이동해온 용기를 로봇이 집어 올려, 떨어진 위치에 있는 밥짓기 공정 전용 컨베이어로 옮긴다.

본래 로봇을 쓰지 않아도 가능한 작업이었지만, 앞으로 사내 자동화를 추진하기 위해서는 공장 작업자들이 로봇에 익숙해지고, 인식을 바꾸는 것이 필요하다고 판단해 도입했다고 한다.

홈델리카 제1공장은 2020년에 화재가 발생해 건물을 새로 지으면서 최신 설비를 도입하기 쉬운 환경이었다는 점도 배경으로 작용했다고 한다. 이 로봇은 경제산업성의 보조금 없이 전액 자체 비용으로 도입한 것이다.

포장한 삼각김밥을 박스에 담는 작업에도 로봇을 활용한다. 2대의 협동 로봇이 컨베이어 위를 이동하고 있는 삼각김밥을 전용 핸드로 집어, 여러 개를 한 번에 출하용 박스에 담는다. 박스 공급은 별도의 협동 로봇이 담당한다.

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