반도체 제조용 AGV 구동 제어 위한 CANopen 마스터 게이트웨이

과제 : 안정성 확보 및 파손 예방

반도체 제조 공정에서 웨이퍼 카세트의 적재 및 하역 작업 시, 작업의 안정성은 핵심적인 요소다. 공기 중 입자에 의한 실리콘 웨이퍼의 손상은 반드시 방지해야 하며, 이는 제조 품질 확보를 위해 사람보다 로봇을 선호하는 주요 이유이기도 하다.

이러한 배경에서 한화로보틱스가 제공하는 AGV(무인 운반 차량)는 창고 내에서 웨이퍼 카세트를 안전하게 운반하는 역할을 수행하고 있다. 운반 과정에서 진동으로 인한 섬세한 소재 손상이 발생하지 않아야 하며, 통신 지연이나 데이터 손실로 인한 모터 제어 장애가 발생해서는 안 된다.

한화로보틱스가 과거에 설치했던 저가형 솔루션은 고객사의 기대를 완전히 충족하지 못했다. 당시 사용한 프로토콜 컨버터는 단순한 게이트웨이 기능만을 제공했으며, 마스터 기능은 지원하지 않았다.

이에 따라, 한화로보틱스는 고객의 요구를 만족시킬 수 있는 더 높은 통신 용량과 성능을 갖춘 게이트웨이를 찾고 있었다.

솔루션 : 힐셔 netHOST 마스터 게이트웨이와의 즉각적인 통신

한화로보틱스 AGV 개발팀은 문제가 반복되자 기존 게이트웨이의 대안을 모색하기 시작했다. 가장 큰 문제는 무려 5년에 걸친 소프트웨어 구축 기간 동안 지속적으로 발생한 심각한 모터 제어 장애였다.

추가적으로 컨베이어 벨트와 리프트 작업 등 새로운 기능들이 필요해지면서 요구사항도 복잡해졌다. 결국, 2023년 4월 한화로보틱스는 힐셔코리아에 문의했고, 힐셔의 CANopen용 원격 마스터 게이트웨이 제품인 netHOST(NHST-T100-CO/COM)를 도입하기로 결정했다.

AGV는 미리 설정된 가이드라인이나 안내 장치를 따라 이동하는 운송 수단으로, 물류 이동이 빈번한 공장 및 창고에서 다른 장치들과 신호를 주고받으며 안전하게 물품을 운송한다. 이 장비는 다음과 같은 이점을 제공한다.

· 저비용의 투자 및 운용

· 물류 자동화 구현

· 신속하고 정확한 이동

한화로보틱스는 고객의 작업 효율성과 정확성을 높이기 위해 다음과 같은 인증된 턴키 AGV 솔루션을 제공하고 있다.

· 반사경 기반 위치 추적

· SLAM(Simultaneous Localization and Mapping) 기반 위치 추적

· SLAM-반사경 기반 하이브리드 위치 추적

· 접촉/비접촉 방식의 배터리 충전 및 교체

· AGV 제어 시스템(트래픽 제어 및 작업 할당)

· 최단 경로 탐색 및 트래픽 예측 알고리즘

· 시스템의 안전성과 신뢰성을 보장하는 이중화 설계

· 무선 네트워크 설계 및 문제 예측

· Wi-Fi 최적화 및 스펙트럼 분석

한화로보틱스에서의 netHOST 활용

힐셔의 netHOST는 한화로보틱스가 필요로 했던 모든 기술적 요구사항에 부합했다.

· 뛰어난 데이터 전송 안정성

· 통신 손실 및 지연 감지 시 높은 정밀도

· 즉각적인 통신 오류(예: 연결 끊김) 검출

· 고성능 통신 용량

· 복수 드라이브 동시 제어 지원

· 모터 제어 오류 및 중단 발생 없음

· 네트워크 관리 기능 제공

생산성을 극대화하기 위해서는 공장 라인의 모든 장비에서 안정성과 안전성이 확보되어야 한다. 과거 사용하던 게이트웨이로는 무거운 적재물로 인한 사고 위험이 상존했기 때문에, 한화로보틱스는 netHOST 게이트웨이 도입 전 철저한 테스트를 거쳤다. 테스트 항목은 다음과 같다.

· 통신 사이클 타임 확인

· netHOST를 CANopen 마스터로 활용한 다수 모터 드라이브 제어

· 필요 시 AGV 즉시 정지 기능

· 비상 상황에서의 케이블 분리 테스트

· 소음이 많고 혼잡한 환경에서의 안정성 검증

힐셔 netHOST의 정밀한 기능으로 시간과 비용 절약

현재 힐셔의 netHOST는 AGV의 구동 모터와 메인 컨트롤러 간의 통신 변환기 역할을 수행하고 있다. 통신 오류 발생 시 즉각적인 피드백을 제공하여 문제 해결 시간을 단축시키고, 가동 중단 시간 역시 대폭 줄일 수 있었다.

한화로보틱스는 힐셔 전문 엔지니어가 제공한 프로그래밍 예제를 적극 활용해 다운타임 없이 생산 라인을 운용하는 목표를 달성했다. 특히, netHOST의 오류 코드 구조가 체계적으로 설계되어 있어 디버깅 또한 용이했다.

AGV 개발팀은 힐셔 기술 지원팀과 티켓 시스템을 통해 직접적으로 커뮤니케이션하며 문제를 신속히 해결할 수 있었고, 결과적으로 고객이 요구한 기한 내에 프로젝트를 완료할 수 있었다.

자동화 분야에서 통신 안정성은 핵심 요소이며, 한화로보틱스는 앞으로도 이에 대비해 철저한 준비를 해나갈 계획이다. 이에 따라, 개발팀은 향후 프로젝트에서도 힐셔와의 추가 협업을 고려하고 있다.