멤브레인 패널 용접 속도 5배↑…LNG화물창 생산효율 개선
향후 액화수소 화물창에 확대 적용 예정
삼성중공업은 업계 최초로 LNG운반선 화물창의 멤브레인 패널 접합 속도를 획기적으로 개선한 '레이저 고속 용접 로봇'을 개발했다고 21일 밝혔다.

이번에 개발한 레이저 고속 용접 로봇은 기존 방식인 플라즈마 아크 용접(PAW, Plasma Arc Welding)과 비교해 속도가 최대 5배 가량 빨라 LNG운반선의 건조 생산 효율을 크게 높일 것으로 기대된다.

LNG화물창의 건조 과정은 크게 단열재 설치와 멤브레인 시공으로 이뤄진다. 이 중 극저온 액화 천연가스가 직접 닿는 멤브레인 패널의 시공은 고난도의 용접 작업이 대부분을 차지하고 있어 까다롭고 시간도 많이 소요된다.

17만4000㎥급 LNG운반선 1척에 탑재되는 4개 화물창의 멤브레인 패널 용접 길이는 서울에서 평택까지의 직선거리에 해당하는 60Km에 달한다.

업계에서는 숙련된 용접 기능인력의 확보가 어려워지고 PAW는 생산성 향상에 한계가 있어 새로운 용접 기술 개발이 요구되어 왔다.

이에 삼성중공업 생산기술연구센터는 2021년부터 레이저 용접의 기술적 특성을 응용해 멤브레인 화물창에 최적화된 고속 용접 로봇을 개발해 왔다.

▲ 멤브레인 레이저 고속 용접 로봇이 스윙모션을 하며 굴곡진 부위를 자동 용접하고 있다

'레이저 고속 용접 로봇'은 △레이저 빔을 일정한 간격과 속도로 회전시키는 워블(Wobble) △초점 위치를 변경하는 디포커싱(Defocusing)으로 넓은 비드(bead, 용접살)폭을 생성할 수 있으며 △레이저 변위 센서를 내장해 굴곡진 용접 위치도 자동으로 찾을 수 있는 특징이 있다.

2미터 길이의 멤브레인 패널 용접 시, PAW는 5분 정도 소요되는 반면 레이저 용접은 단 1분만에 끝날 만큼 속도가 빨라져 LNG 화물창 공정의 생산성을 획기적으로 끌어올릴 혁신 기술로 떠오르고 있다.

삼성중공업은 지난 달 한국형 LNG화물창(KC-2C)에 레이저 고속 용접 로봇을 적용하는 테스트를 성공적으로 마쳤으며, 연내 프랑스 GTT社의 LNG화물창(MK-Ⅲ) 적용 테스트 완료 후 발주처 최종 사용 승인을 거쳐 생산에 본격 적용할 계획이다.

최두진 삼성중공업 생산기술연구센터장은 "레이저 고속 용접 로봇은 LNG운반선의 핵심 공정인 화물창 건조에 압도적 경쟁력을 유지할 수 있는 핵심 기술이 될 것"이라며 "향후 초저온 액화수소 운반선의 화물창으로 확대 적용할 계획"이라고 덧붙였다.

▲ 삼성중공업이 업계 최초로 개발한 멤브레인 레이저 고속 용접 로봇의 모습