76초마다 전기차 1대 뚝딱 … 로봇이 다하는 베이징 샤오미 공장

3일 중국 베이징 수도국제공항에서 남동쪽으로 차로 한 시간. 베이징 도심과는 또 다른 고층 건물 밀집지가 눈앞에 펼쳐졌다. 유리 외벽의 오피스 빌딩과 기업 시설이 촘촘히 들어선 이 곳은 베이징의 첨단 산업을 집약한 ‘베이징 경제기술개발구’다. 과거 1990년대에는 제조업을 중심으로 성장했지만, 현재는 로봇·바이오·반도체·전기차 등 중국의 전략 산업이 집약된 하이테크 지구로 변모했다. 

개발구 산업단지로 접어들자 샤오미 로고가 선명하게 새겨진 유리 외벽 건물이 시야에 들어왔다. 샤오미의 첫 전기차 공장이다. 반듯하게 세워진 직육면체 형태의 외관은 전체가 통유리로 둘러싸여 있어 공장이라기 보다는 신축 오피스 빌딩을 연상케 했다. 축구장 100개 규모의 71만8000㎡(약 22만평)의 부지에는 ▲생산 및 연구개발 시설 ▲완성차 주행 테스트 트랙 ▲전기차 플래그십 스토어 등 공간이 자리하고 있었다. 지난 3월 이재용 삼성전자 회장도 이 곳을 방문해 레이쥔 샤오미 최고경영자(CEO)를 만났다.

2011년 스마트폰으로 출발한 샤오미는 2021년 3월 EV 시장 진출을 발표하고 지난해 SU7, 올해 YU7(전기 SUV) 등을 출시하며 EV를 핵심 사업 축으로 육성하고 있다. 미국 애플도 10년간 투자 끝에 포기한 전기차를 불과 3년만에 생산·판매에 성공한 셈이다. 특히 YU7는 지난 7월 출시 단 3분 만에 20만 대의 주문을 기록했고, 출시 1시간 만에는 약 28만 9000대 예약을 기록하는 등 돌풍을 일으키고 있다. 비교적 저렴한 가격에 차별화된 품질이 메리트다. YU7 기본모델은 25만3500위안(한화 5190만원)이다. 

레드카펫이 깔린 본관 건물에서 전기 카트를 타고 약 10분 정도 이동하니 생산동에 도착했다. 축구장 100개에 해당하는 면적이 어느정도인지 감이 오지 않았는데 건물 외벽이 끊임없이 이어지는 광경을 보며 그 규모를 체감할 수 있었다. 공장 내부도 너무 넓어 걸어다니는 것은 불가했고 전기 카트로 이동하며 둘러봐야했다. 

이날 돌아본 생산동 공장은 2022년 착공해 불과 14개월 만에 완공했다. 기존 내연기관 차량이 프레스·차체·도장·조립의 4대 공정인 데 비해, 샤오미는 전기차에 맞춰 다이캐스팅·프레스·차체·도장·조립·배터리의 6대 공정을 갖췄다. 로봇·인공지능(AI)·자율주행 등 최첨단기술을 도입해 사람의 개입을 최소화한 게 가장 큰 특징이다. 이를 통해 후발주자임에도 생산성을 극대화했다. 생산 능력 최대 가동시 76초 마다 1대, 시간당 40대까지 차량이 출고된다. 하루에 생산하는 차는 1000대가 넘는다. 

실제 공장 바닥에는 수백 대의 자율이동로봇(AMR)이 미끄러지듯 일정한 속도로 이동하며 자재를 나르고 있었고, 서로 부딪히지 않도록 속도와 방향을 스스로 조정해 라인 사이를 규칙적으로 오갔다. 자동 로봇팔은 일정한 각도로 회전하고 굽혀지며 차체 조립 작업을 끊임없이 반복했다. 용접 로봇팔이 금속을 접합할 때마다 짧은 불꽃이 튀어 올랐고, 그 빛이 연속적으로 번쩍이며 공장 안쪽을 순간적으로 밝혀 작업의 빠른 속도를 실감하게 했다. 사람의 말소리는 들리지 않았지만, 로봇팔의 기계음과 용접 불꽃의 잔광이 끊이지 않는 독특한 긴장감이 공간을 채우고 있었다.

특히 차체 공정의 경우 100% 자동화돼 있었다. . 총 181대의 AMR이 운전자 없이 자율 주행하며 라인에 맞춰 실시간으로 경로를 조정했다. 기존 무인운반차(AGV)가 유도선을 따라 움직이는 것과 달리, AMR은 AI 알고리즘과 라이다(LiDAR) 센서로 이동 경로를 스스로 인식한다.

SU7 조립 공정에는 41대의 비전 로봇이 대형 부품을 자동 조립하고, 269대의 정밀 조립 로봇이 스폿 용접, SPR(Self-Piercing Riveting) 접합, 구조용 접착제 도포 등 총 10가지 첨단 접합 기술을 적용한다. 차체의 2340개 접합 부위를 모두 자동화 공정으로 이뤄진다. 중국 내 단 두 곳만 보유한 ‘4도어, 2후드, 2펜더’ 전 공정 100% 자동 조립 시스템도 적용돼 있고, 도장 공정에는 7축 도장 로봇이 적용돼 정교한 도장 품질을 구현한다. 

품질 검사는 샤오미가 자체 개발한 AI 검사 시스템(X-Eye)으로 이뤄진다. 샤오미 관계자는 “완성된 부품은 엑스레이(X-ray) 검사실에서 곧바로 품질 검사를 거친다”면서 “부품을 밀어 넣으면 9대의 산업용 로봇이 작동해 84초마다 28장의 X-ray 사진을 촬영하고 AI가 분석해 1초 이내에 합격 여부를 판정한다”고 말했다. 

합격한 부품은 2층의 다음 조립 라인으로 보내지고, 불량 부품은 즉시 용해로로 보내 재주조한다. 사람이 직접 육안으로 확인하던 것과 비교해 99.9% 이상의 높은 정확도를 구현하고 검사 속도와 효율도 수십배 향상됐다는게 회사측 설명이다. 

상황이 이렇다보니 실제 근무 인력은 100명 미만으로, 사람이 없어 불을 끈 채 로봇이 24시간 작업할 수 있는 ‘다크 팩토리’다. 샤오미 관계자는 “샤오미 전기차 차체 공정은 700대 이상의 로봇이 투입되어 핵심 공정이 100% 자동화되어 있으며, 전체 자동화율은 91%에 달한다”고 설명했다. 

이 외에 샤오미의 전기차의 차별화된 기술들도 볼 수 있었다. 샤오미는 테슬라보다 17% 큰 일체형 다이캐스팅(Diecasting) 부품을 생산하기 위해 독자 합금 ‘타이탄 알로이’를 개발했다. 다이캐스팅은 녹인 금속을 금형에 고압으로 주입해 한 번에 큰 차체 부품을 찍어내는 공정으로, 부품 수를 줄여 생산시간과 비용을 크게 낮출 수 있어 전기차 제조에서 핵심 기술로 꼽힌다.

타이탄알로이는 11종 원소를 조합해 강도와 탄성을 확보한 소재다. 현재 중국 내에서 이 합금을 활용해 대형 다이캐스팅 부품을 생산하는 곳은 샤오미 공장이 유일하다. 차체는 강철·알루미늄 비중이 90% 이상이며, 잠수함에 쓰이는 2000MPa급 소재와 자체 개발한 2200MPa급 초고강도 강철을 A필러·B필러에 적용해 충돌 안전성을 강화했다.

배터리도 독자 기술로 안정성을 강화했다. 샤오미는 BYD·CATL에서 셀을 조달하되, 모듈화와 팩 조립은 자체적으로 수행한다. 이 과정에서 충돌 시 압력이 객실 방향으로 분출되는 기존 구조의 위험성을 개선하기 위해 ‘인버티드 셀(Inverted Cell)’ 기술을 적용했다. 밸브 방향을 아래로 돌리기 위해 CATL과 2년간 전해질 조성 연구를 진행해 부식 문제를 해결했고, 충돌시 에너지가 지면 방향으로 빠져나가도록 설계해 안전성을 높였다.

현장을 둘러보는 내내 중국 제조업의 첨단화를 실감할 수 있었다. 공장 내부를 채운 로봇과 자동화 설비, 자체 개발 공정 기술들은  샤오미가 보여주는 중국 제조업 혁신의 한 단면이었다. 조립 중심에서 벗어나 핵심 기술을 직접 설계·적용하는 방식이 실제 생산라인에서 구현되고 있었다.

이 같은 변화의 기반에는 대규모 연구개발(R&D) 투자가 자리한다. 샤오미는 지난 5년간((2021~2025년) 1050억위안 이상을 기술 개발에 투입했고, 향후 5년간 2000억위안 이상을 추가 투자할 계획이다.

이날 공장에서 확인한 자동화 시스템, 독자 합금, 배터리 안전 구조 등도 모두 연구시설에서 출발한 기술들이다. 샤오미가 기술 경쟁력을 어떻게 확보하고 있는지, 그리고 어떤 연구가 생산현장으로 이어지는지 확인하기 위해 다음날에는 베이징 본사 연구실을 찾았다.