[르포] 혼류 생산·자동화 기술 집약…기아 PBV 생산허브 '화성 EVO 플랜트'

[미디어펜=김연지 기자]카고와 패신저 등 서로 다른 모습의 PV5가 하나의 생산라인을 차례로 통과했다. 라인 곳곳에서는 노란색 로봇팔이 차체를 옮기고 차량별 사양에 맞는 부품을 장착했다. 기아 화성 EVO Plant East는 이 같은 자동화 기술을 기반으로 차체공장 기준 180개 이상의 PV5 사양을 혼류 생산하고 있다. 

지난 8일 경기 화성시 오토랜드 화성에 위치한 '화성 EVO Plant East'를 찾았다. 이날 현장 투어는 차량의 골격을 만드는 차체공장과 내·외장 부품, 구동계, 배터리 등을 장착해 차량을 완성하는 조립공장 순서로 진행됐다.

화성 EVO Plant East는 1997년 이후 기아가 국내에 건설한 첫 신공장이자 목적기반차량(PBV) 생산에 특화된 공장이다. 2023년 4월 기존 공장을 철거한 뒤 2024년 11월 완공했으며, 2025년 8월부터 PV5를 양산하고 있다.

차체공장에서는 프레스공장과 외부 협력사에서 공급받은 부품을 결합하고 실링·용접해 차량의 골격을 만들고 있었다. 주요 부품은 천장이 아닌 지하와 2층을 통해 이동했다. 천장에 운송설비를 설치하는 기존 차체공장과 달리 생산공간의 개방성을 확보하기 위한 설계다.

차체 생산의 핵심은 주요 조립공정을 인너벅·레일벅·아우터벅·루프벅 등 네 단계로 세분화한 '4-벅(Buck) 순차 조립 공법'이다. 내부 골격과 측면 구조, 외관 패널과 지붕 구조를 순서대로 조립해 차량별 크기와 구조 변화에 대응한다. 부위별로 적합한 용접 조건을 적용해 차체 강성과 내구성도 높였다.

바디빌드 라인에서 완성된 차체는 두 대의 로봇이 함께 들어 올려 다음 공정으로 운반했다. 각 로봇은 최대 600㎏을 옮길 수 있다. 기아 관계자는 "PV5는 사양에 따라 길이와 무게중심이 달라 공용 설비로 이동시키기 어려웠다"며 "차체 앞뒤에 배치한 로봇을 동기화하고 차체를 잡는 위치를 자동으로 조정하는 방식으로 해결했다"고 설명했다.

차체는 이후 바디리스폿 라인으로 이동해 보강이 필요한 부분에 추가 용접을 거쳤다. 일반적인 용접건이 들어가기 어려운 폐구간에는 네 대의 로봇이 레이저 빔을 조사해 부품을 접합하는 'L.S.S(Laser Seam Stepper)' 공법이 적용됐다. 2열 도어가 없는 일부 사양에는 철도·지하철 조립에 사용하는 것과 같은 2m 크기의 대형 용접건도 투입됐다.

도어와 테일게이트 등 무빙부품의 장착에는 비전 시스템을 활용했다. 장착 전 BMS(Body Measurement System)가 차체 홀의 위치를 측정하고, 장착 후에는 CMS(Car Measurement System)가 부품과 차체 사이의 간격과 단차를 검사했다. 측정값을 전달받은 로봇은 설계 기준과 비교해 부품의 장착 위치를 자동으로 보정했다.

차체와 부품은 AGV(무인운반차량)를 통해 각 공정으로 이동했다. 자동창고에서는 부품 팔레트의 QR코드를 읽어 생산정보를 확인한 뒤 필요한 부품을 라인에 공급했다. 기아에 따르면 차체공장의 용접 자동화율은 100%, 부품 이송 자동화율은 83%다. 다만 마지막 메탈 피니시 라인에서는 작업자가 완성된 차체의 품질을 확인하고 필요한 부분을 직접 수정하고 있었다.

이어 찾은 조립공장은 차체에 내·외장 부품과 구동계, 배터리를 장착해 차량을 완성하는 마지막 생산단계다. 화성 EVO Plant East에는 고중량 부품뿐 아니라 형태가 유연한 부품을 자동으로 투입하고 장착하는 기술도 적용됐다.

프리트림 라인에서는 세 대의 로봇이 PV5 후드를 장착했다. 첫 번째 로봇이 후드를 들어 센터링 장치에 올려놓자 나머지 두 대가 네 개의 볼트를 차례로 체결했다. PV5는 별도의 도색이 필요 없는 검은색 복합섬유 소재의 후드를 사용한다. 이에 기아는 현대차·기아 최초로 후드를 차체공장이 아닌 조립공장에서 자동 장착하는 공정을 구축했다.

엠블럼 부착도 화성 EVO Plant East에서 처음 자동화됐다. 로봇은 엠블럼을 흡착해 뒷면의 이형지를 제거한 뒤 비전 카메라로 위치를 보정해 후드와 테일게이트에 부착했다. 생산정보를 바탕으로 카고·패신저·샤시캡 등 차량 종류를 구분하고 각 사양에 맞는 엠블럼을 선택했다.

로봇은 무게 65㎏의 크래시패드를 차체 내부에 투입한 뒤 볼트 체결까지 마무리했다. 제품과 차체를 각각 3D 비전 카메라로 촬영하고 측정 결과에 따라 장착 위치를 조정하는 방식이다. 결로와 빗소리를 줄이는 루프패드도 로봇이 이형지를 제거한 뒤 차량 내부에 부착했다. 헤드라이닝은 프론트와 리어 부분을 로봇이 자동으로 장착하고, 커넥터와 공조 덕트 작업이 필요한 센터 부분은 작업자가 맡았다.

완성된 차량은 비전 시스템을 이용한 검사를 거쳤다. 외관 품질 검사 설비는 차량 좌우 각각 21개 지점의 간격과 단차를 ±0.2㎜ 수준의 정밀도로 측정했다. 이어 18대의 카메라가 아웃사이드 미러와 도어 가니시, 펜더, 도어 핸들 등 24개 부품의 사양과 누락 여부를 확인했다.

조립공장은 단단한 부품부터 부드럽고 유연한 부품까지 약 600개를 다뤄야 해 차체공장보다 작업자의 손이 필요한 공정이 많았다. 반복 작업과 고중량 작업은 자동화 설비가 담당하고, 커넥터와 공조 덕트 연결처럼 세밀한 작업은 작업자가 맡는 구조다. 기아는 루프패드와 헤드라이닝 등 기존에 자동화하기 어려웠던 부품으로 적용 범위를 넓히고 있으며, 기술 검토를 거쳐 조립공장의 자동화를 단계적으로 확대할 계획이다.