[TECH] FIAT 자동차 품질 일관성 유지 공신 '열화상 카메라'

자동차는 연비가 좋으면서 튼튼해야 한다. 이 두 가지 모두를 만족시키기 위해 현대 자동차 패널은 금속층을 최상층에 넣고 그 아래에 구조적 접착층을 넣어 구성하며, 이런 층은 유도를 이용해 서로 접합한다. 이 과정은 꽤 엄격한 작업으로, 제대로 접합하려면 온도가 정확해야 한다. 접합이 원활히 이뤄지도록 FIAT는 이 공정 중 자동 피드백을 제공하는 열화상 카메라를 이용하기 시작했다.


운전자와 보행자 모두의 안전을 최상에 두고 엄격한 안전 기준으로 자동차 외장의 유연성을 관리했다. 현재 자동차 산업이 이런 요건을 충족하기 위해 보닛 가장자리는 단단함을 주기 위해 경량 금속 표면을 화학적으로 정교하게 접합하면서 보닛 중앙의 탄성은 높이는 방식을 많이들 선호하고 있다. 이 방법은 자동차를 구조적으로 단단하게 만드는 한편 자동차 외부 요소는 유연성을 그대로 유지해 사고 시 보행자가 부상을 입지 않도록 해 준다.

이 두 요소를 결합하는 과정을 '접합'이라 한다. 플라스틱과 금속을 접합하려면 접착제 온도가 섭씨 150~180도 범위에 있어야 하며, 현대의 자동차 제조사는 전자기 유도라는 방법을 이용해 필요한 온도를 조성한다. 전자기를 이용해 전기전도성 물체에 소위 말하는 '맴돌이 전류'를 발생시키는데, 이 경우 금속층에 이 맴돌이 전류가 생깁니다. 금속의 저항으로 열이 발생한다.

몇 초 만에 180 °C 까지 가열
전도로 구성요소의 금속층을 단 몇 초 만에 필요한 온도까지 가열한다. 금속 표면에 발생한 열 때문에 구조 접착제는 점성 상태에서 고체 상태로 변하면서 금속 층과 결합해 예비중합 온도에 도달할 수 있다.

이 공정이 끝나기까지 걸리는 시간은 사용한 접착제 종류와 필요한 접합량에 따라 다르며, 대체로 시작부터 마무리까지 약 40~45초 소요된다. 그렇지만 다른 공정과 마찬가지로 어딘가에서 잘 못 될 수도 있고, 어떤 이유에서 접착점 한 군데 이상에서 온도가 너무 높거나 너무 낮아 접합 필요 온도 범위에 들어가지 못하게 되면 결과 부품의 취약점이 될 수밖에 없다.

A-시리즈 카메라로 품질을 관리해 접합 과정을 원활하게
FIAT 은 접합은 제대로 되면서 생산 공정은 완전 가동할 수 있는 방법을 찾고 있었다. 이탈리아를 중심으로 활동하는 Inprotec이 바로 FLIR A615 열화상 카메라를 이용하는 품질 시험 솔루션을 제공했다.

Inprotec는 1992년 밀라노에서 산업안전 분야 첨단 장비 유통업체로 설립됐다. Inprotec 전문가가 열화상 기술 활용성을 직감한 직후 회사는 FLIR 제품 공식 유통업체가 됐다. 현재 Inprotec 그룹은 이탈리아의 밀라노는 물론이고 로마, 시칠리아, 심지어 알제리아에도 지역 사무소를 두고 있다.

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FLIR A615 열화상 카메라는 섭씨 0.05 도까지 온도 차를 잡아주며 해상도 640×480 픽셀로 열화상을 보여준다. 유도 가열 공정에서 정확한 온도에 도달하지 못하면 자동 경보가 발생해 작업자에게 경고한다. 온도 요건을 충족하지 못해 접합에 실패하면 그 부품은 폐기해야 한다.

Inprotec의 열화상 부서 판매이사 Roberto Ricca는 FLIR A615 열화상 카메라의 품질에 매우 만족하고 있으며, 이런 용도에 꼭 필요한 정밀한 정확도의 열 데이터를 제시해 준다고 했다.

Inprotec는 FLIR 소프트웨어 개발 키트를 이용해 FLIR A615로 유도 공정 열 데이터 입수 인터페이스를 개발했다. 열 데이터는 자동차 보닛 생산 품질 추적을 위해 서버에 저장된다. Inprotec의 기술자는 열화상 카메라를 단단한 보호용 외장에 넣고 거기에 열화상 카메라 광학부를 더럽히지 않도록 증기 배출 팬을 설치했다. 측정 부품까지 거리는 4m로, 부품을 리고 내리는 동안 자동화 된 로봇 팔을 충분히 조작할 수 있는 거리다. 사용자 중심의 터치 스크린 인터페이스로 공장 인력이 쉽고 빠르게 조작할 수 있다.

GigE 이더넷 연결
GigE 이더넷을 이용해 열화상 카메라의 라디오메트릭(radiometric) 비디오 영상 전체를 컴퓨터로 전송할 수 있다.

GigE Vision은 기가비트 이더넷 통신 프로토콜을 이용해 개발한 새로운 카메라 인터페이스 표준이며, GigE 은 저가의 표준 케이블로 심지어 멀리 있는 곳까지 빠르게 이미지를 전송할 수 있는 최초의 표준이다. GigE Vision을 쓰면 서로 다른 업체의 하드웨어와 소프트웨어도 아무 문제 없이 함께 사용할 수 있다.

유도장비 제조사 KGR의 기술관리자 Marco Simioli는 FLIR A615 열화상 카메라에 매우 만족했다. FLIR A615 시스템으로 생산라인을 최상으로 가동할 수 있게 됐다. 열 데이터로 가열 과정을 평가하고 최적화 하고, 경보로 작업자는 요건에 맞지 않는 부품 제거 등 완벽한 생산라인을 위해 조치 가능하다.

컴퓨터가 16 개 이상 위치에서 나온 온도 값을 기존에 정해 놓은 매개변수와 비교한다. 탐지한 온도 값이 너무 높거나 낮으면 경보가 울린다. Ricca의 말에 따르면 사용자는 꽤 간단히 측정점을 더 추가할 수 있다고 한다.

신차 모델의 경우, 모두 접합점의 수가 늘어났다는 Ricca는 이 같은 기술 덕분에 높은 품질과 생산률을 유지하는데 중요한 비용을 줄이고, 효율적이면서 신뢰가 가능한 방법으로 점검할 수 있게 됐다고 했다.