모듈형 자동 봉제 공정 / 사진. 한국생산기술연구원

한국생산기술연구원(이하 KITECH)이 가상환경에서 개인 맞춤형 스마트웨어를 설계하고 생산공정을 사전 검증한 뒤 로봇이 실물 시제품까지 자동 생산하는 ‘초소형 맞춤형 공장(On-Demand Microfactory)’ 구현에 성공했다. 디지털 제조와 로봇 자동화 기술을 결합한 이번 성과는 섬유솔루션부문 임대영 수석연구원, 자율형제조공정연구부문 원찬희 수석연구원, 산업융합기반실 강봉구 수석연구원 연구팀이 주도했다.

공동 연구팀은 3D 맞춤설계, 디지털 트윈 기반 공정 검증, 로봇 자동 재단·봉제기술을 하나의 생산체계로 통합했다. 이를 통해 스마트웨어 생산에서 요구되는 개인 맞춤형·다품종 소량생산에 대응할 수 있게 됐다.

스마트웨어는 센서와 전극 등 전자기기 부품을 의류에 결합한 제품으로 전기근육자극(EMS) 트레이닝 수트, 심박 측정 내의, 발열 재킷, 족압 분석 및 보행 교정 양말 등이 대표적이다. 착용자의 체형에 따라 전극과 배선 위치를 달리 설계해야 하고 제품 사양이 변경될 때마다 생산공정도 수정해야 해 기존 대량생산 방식으로는 맞춤형 제품을 효율적으로 생산하기 어려웠다.

KITECH는 이를 해결하기 위해 설계부터 생산까지 전 과정을 3단계 연속 공정으로 연결했다. 첫 단계에서는 착용자의 신체 치수와 원하는 디자인을 입력하면 3D 의상 모델과 2D 재단 패턴을 자동 생성한다. 체형에 맞춰 전극 위치와 배선도 실시간으로 조정할 수 있도록 구성했다.

두 번째 단계에서는 디지털 트윈 환경을 활용해 생산공정을 사전에 검증한다. 마이크로팩토리의 설비와 공정을 가상환경에 재현하고 다양한 생산 시나리오를 시뮬레이션해 최적의 공정 순서와 생산시간을 도출한다. 제조시스템과 디지털 트윈을 연계해 실제 생산 과정의 공정 데이터를 가상 모델과 실시간으로 연동하고 모니터링하는 시스템도 구현했다.

설계와 생산의 전 과정 중 마지막 단계에서는 연속 공정형 로봇 시스템이 원단 재단부터 이송, 봉제까지 수행한다. 2D 패턴에 따라 원단을 자동 재단한 뒤 머신비전 시스템이 재단된 원단의 형태와 위치를 정밀하게 인식한다.

이어 연구팀이 자체 개발한 ‘다자유도 니들형 그리퍼’가 원단을 안정적으로 잡아 자동 봉제기로 이송한다. 이후 입력된 프로그램에 따라 봉제 작업을 수행해 EMS 스마트웨어 시제품을 완성한다. 이를 통해 기존에 작업자의 숙련도에 의존했던 원단 이송과 봉제 공정을 로봇 기반으로 자동화하고, 개인별 제품 생산에 대응할 수 있는 제조환경을 구축했다.

개발 성과는 지난 8월 삼성동 코엑스에서 개최된 ‘프리뷰 인 서울(PIS) 2026’ 전시회에서 공개됐다. 연구를 이끈 KITECH 임대영 수석연구원은 “제품화 전 과정을 사전 시뮬레이션하고, 이를 실제 로봇 제조공정과 유기적으로 연동한 것이 성과의 핵심”이라며 “앞으로도 지속적으로 초소형 맞춤형 공장 고도화를 통해 개인 맞춤형 스마트웨어 생산기반을 확대하겠다”라고 말했다.