3M, 로봇 자동화 접착 기술로 제조 현장 혁신

글로벌 소재 기업 3M이 접착제 및 테이프 기술의 자동화를 산업 전반의 핵심 과제로 인식하고, 소재 과학과 공정 자동화 기술을 결합한 차세대 접착 솔루션을 선보이며 제조업 혁신을 주도하고 있다. 3M은 로봇 및 자동화 시스템과 연동 가능한 접착 솔루션을 단계적으로 개발해 국내 제조업체들에게 생산 효율성과 품질 향상의 기회를 제공하고 있다.

수십 년 동안 제조업체들은 3M 테이프 및 접착제로 기계식 체결장치를 대체하며 제품 디자인을 지속적으로 향상시켜왔다. 이와 더불어 최근 제조업체들은 디지털화와 자동화를 활용해 조립 프로세스를 개선하며 혁신을 거듭하고 있다. 3M은 자동화 기술 분야의 선도 기업 노드슨 및 이노베이티브 오토메이션과 협력해 테이프 자동화 시스템을 개발, 고객 상황에 맞는 조립 속도와 품질, 효율성을 제공하고 있다.

3M은 기존 테이프의 개념을 완전히 바꿔 놓은 신제품 3M™ VHB™ 익스트루더블 테이프(압출형 테이프)도 소개했다. 이 제품은 단순히 붙이는 테이프가 아니라, 압출 기술을 기반으로 로봇 자동화 공정에 직접 적용 가능한 점착 솔루션이다. 기존 3M™ VHB™ 테이프는 강력한 접착력과 내구성으로 산업 전반에 널리 사용돼 왔지만, 새로운 3M™ VHB™ 익스트루더블 테이프는 필름 형태를 벗어나 압출기를 이용해 원하는 형태로 바로 도포해 사용할 수 있는 양면 폼 테이프다.

이는 곡면이나 요철, 복잡한 조립 구조 등 기존 테이프가 적용하기 어려웠던 영역까지 접착 범위를 확장시킬 수 있다. 3M™ VHB™ 익스트루더블 테이프는 노드슨의 프로본드 시스템을 통해 구현 가능한 자동화 솔루션으로, 고객사 시편에 테이프 토출 이후 즉각적인 부착력을 제공하는 솔루션이다. 곡면이나 요철, 복잡한 구조물에도 손쉽게 사용 가능하며, 깔끔한 제거가 가능해 재작업에도 용이하다. 보관 시 온도 조건이 없어, 보관과 사용이 편리하다는 것도 장점이다.

3M이 선보인 또다른 자동화 솔루션은 3M™ 로보테이프 시스템(ROBO tape system)이다. 로보테이프는 디자인과 조립 과정에서 3M 테이프의 우수한 접착 성능을 유지하면서도 수작업을 최소화하고 생산 효율을 높이도록 설계된 자동화 솔루션이다. 모듈형 구조로 기존 제조라인에 쉽게 추가할 수 있으며, 신규 라인 구축이나 기존 셀 개조 모두에 적용 가능하다. 로봇에 장착되는 어플리케이터 헤드는 복잡한 형상이나 내측 표면에도 테이프가 정밀하게 도포 가능해, 다양한 설비 환경에 유연하게 대응한다.

로보테이프 시스템은 정지 시간 없이 테이프 스풀 변경이 가능하고, 원격 기계 관리가 가능하다는 장점이 있다. 고객의 디자인이 다양하더라도, 3M 테이프 유형 및 크기에 맞춰 조정할 수 있으며, 가반 하중 10킬로그램 이상의 로봇을 이용해 로보테이프 시스템을 구동할 수 있다. 시스템 가동속도는 최대 초당 300밀리미터에 달하며, 테이프 적용 상태 및 스풀의 잔량 수준도 모니터링 가능한 기능을 갖추고 있다. 로보테이프 시스템 통해 테이프 부착 후, 부착된 시편들은 즉각적인 핸들링이 가능해, 자동 피드 시스템을 통해 다음 공정 과정과 결합할 수도 있다.

이를 통해 작업 처리량이 증가하고 수동 작업이 감소해, 품질 및 반복 작업성이 개선되는 효과를 얻을 수 있다. 3M은 기업별 생산 환경에 맞춘 맞춤형 엔지니어링 지원 및 시연 테스트를 제공하며, 로보테이프 시스템은 인건비 절감과 품질 개선, 생산성 향상 등 다양한 비용 절감 효과로 1년 미만의 투자 회수율을 기대할 수 있다고 회사 측은 설명했다.

3M은 전기차 배터리 제조의 자동화 및 고효율화 흐름에 발맞춰 정밀 디스펜싱과 빠른 경화가 가능한 첨단 접착 및 실링 소재 기술도 제공하고 있다. 이 솔루션들은 로봇 기반 공정과 완벽히 호환돼 비드 제어와 난연성, 내구성 등 핵심 품질을 안정적으로 유지한다. 이를 통해 글로벌 완성차 제조사의 경량화와 신뢰성, 생산성 향상 요구를 동시에 충족시키는 혁신적 기술 리더로 자리 잡고 있다.

3M 실란트 SZ1000은 전기차 배터리 케이스를 실링하는 데 쓰이는 2액형 폼 실란트로, 자동화 장비로 쉽게 도포할 수 있고 난연 및 방수 성능이 우수하다. 배터리 케이스를 반복 개폐할 수 있는 구조로 설계 유지보수가 편리하며, 전기차 생산 공정의 효율성과 내구성을 높이는 차세대 소재로 평가받고 있다. 자동화 디스펜싱에 최적화 생산 효율을 높이고, 압축 복원력이 뛰어나 장기간 실링 성능을 유지한다. 또한 재실링이 가능해 배터리 점검 및 유지보수 작업이 용이하다.

혼합비는 1대1이며, 경화 후 폼 밀도는 약 0.5~0.8g/cm³이다. 난연 등급 UL94 V-0과 방수 등급 IPX8을 충족한다. 배터리 트레이와 커버 플랜지 사이에 도포해 CIPG 형태로 경화하며, 로봇 디스펜서와 2K 밸브를 이용해 자동화 라인에 쉽게 통합할 수 있다.

3M 구조용 접착제 SA9820은 자동차 구조체 접합용으로 설계된 2액형 에폭시 접착제다. 복합소재와 알루미늄, 스틸 등 다양한 재질에 적용 가능하며, 저온에서도 높은 강도와 내구성을 발휘한다. 자동화 라인 적용에 최적화 경량화 및 생산 효율 향상에 기여한다. 레진과 경화제를 혼합해 사용하는 구조용 접착제로, 차체나 섀시 등 고강도 부품의 접합에 적합하다.

낮은 경화 온도인 약 80도와 긴 작업 가능 시간으로 생산 공정의 유연성을 확보할 수 있으며, 복합재와 금속 간의 접합에서도 안정적인 성능을 유지한다. 저온 경화가 가능해 판넬 변형을 최소화하고, 고충격 및 피로 내구성이 뛰어나며, 접착력을 안정적으로 유지한다. 비흘러내림 특성을 가져 로봇 디스펜싱 공정에도 적합하다. 혼합비는 1대1이며, 밀도는 약 1.07g/cc, 알루미늄 기준 전단강도는 20MPa 이상, 피로 수명은 1000만 사이클 이상을 기록한다.

한국쓰리엠은 경기도 동탄에 위치한 고객기술센터를 통해 이러한 자동화 솔루션을 고객들에게 직접 체험할 수 있도록 지원하고 있다. 고객기술센터는 고객의 비즈니스 목표 달성과 기술적 문제 해결을 지원하기 위한 전문 솔루션 공간으로 운영되고 있다. 이곳에서는 3M의 핵심 기술을 직접 확인하고, 제품이 실제 산업 현장에 어떻게 적용되는지 구체적으로 체험할 수 있다. 3M의 기술 전문가들과 직접 만나 문제 해결 방안과 솔루션에 대해 논의할 수 있는 기회도 제공된다.

고객기술센터는 크게 두 개의 영역으로 구성돼 있다. 테크놀로지 부스에서는 3M의 대표 기술들을 살펴볼 수 있으며, 솔루션 부스에서는 다양한 제품이 실제 산업 현장에 어떻게 활용되는지 확인할 수 있다. 자동차 솔루션 공간에서는 차량의 성능 향상과 유연한 디자인 구현을 위한 제품과 기술을 소개하고 있으며, 안전 솔루션 공간에서는 작업자를 보호하기 위한 다양한 개인안전보호구의 종류와 사용법을 직접 체험할 수 있다. 소비자 솔루션 공간에서는 소비자를 위한 제품을 소개하고 있으며, 이 외에도 여러 산업 분야에 적용할 수 있는 다양한 3M 솔루션이 전시돼 있다.

3M은 현재 49가지의 기술 플랫폼을 보유하고 있으며, 이를 소재, 프로세스, 디지털, 역량, 응용 분야로 나눠 창의적으로 조합하고 응용하고 있다. 전 세계 31개국에 연구개발 역량을 보유하고 있으며, 40개의 연구소를 운영하면서 지속적인 혁신을 추구하고 있다. 지금까지 축적한 특허만 약 13만5000개에 달한다. 3M은 품질과 혁신, 신뢰의 상징을 의미하며, 2024년 뉴스위크가 선정한 세계에서 가장 신뢰받는 기업 중 하나로 선정되기도 했다.

한국쓰리엠은 지난 45년이 넘는 기간 동안 한국 고객의 성공을 통한 성장을 목표로 고객의 니즈는 물론 잠재적인 기대까지 충족시킬 수 있는 창의적이고 혁신적인 솔루션을 제시하기 위해 끊임없이 노력해왔다. 특히 전 세계 전기와 자동차, 조선 분야를 선도하는 국내 주요 기업들과 긴밀하게 협력하며 다양한 혁신 제품과 기술을 제공해왔고, 이는 한국 산업의 발전과도 깊은 관련이 있다.

설립 초기부터 장기적인 비전을 갖고 국내 생산 설비 구축에 힘써온 결과, 현재는 전라남도 나주와 경기도 화성에 대규모 제조 시설을 운영하고 있으며, 부산과 경기도 평택에는 물류센터를, 경기도 동탄에는 기술연구소를 보유하고 있다. 이를 통해 기술 개발과 제조, 마케팅, 영업이 유기적으로 연계된 통합적인 운영 체계를 갖추고 있다.

한국쓰리엠은 책임 있는 기업 시민으로서 사회적 가치를 실현하기 위한 다양한 사회공헌 활동도 꾸준히 이어가고 있다. 3M 사이언스 캠프와 사이트별 임직원 자원봉사 활동 등이 대표적이다. 이 중 3M 청소년 사이언스 캠프는 2002년부터 시작된 프로그램으로, 국내 과학영재 육성과 과학 및 기술 발전을 지원하기 위해 20년 넘게 개최되고 있다.

3M은 전 세계 50개국에서 사업을 운영하고 있으며, 110개의 공장과 88개의 물류센터를 통해 글로벌 생산 및 공급 체계를 구축하고 있다. 3M은 안전 및 산업 비즈니스 그룹, 운송 및 전자 비즈니스 그룹, 소비자 비즈니스 그룹 등 세 가지 주요 부문으로 구성돼 있으며, 다양한 제품과 서비스 제공을 통해 고객의 어려운 문제를 해결하기 위해 노력하고 있다.