스마트 제조 확산, 5G와 인공지능 장착 늘어

지난해 연말, 안산의 한 공장에 산업부, 과기부, 중소벤처부 등 국내 산업관련 정부 관계자와 지자체 관계자, 국내외 대기업 직원들이 대거 몰려들었다. 이날 이 공장에서 조기상용화 5G 기반 스마트공장 기술 시연이 있었기 때문이다.

스마트제조혁신센터라고도 불리는 이 공장에서 산업통상자원부와 과학기술정보통신부, 중소벤처기업부가 공동 주최하고 SK텔레콤, 스마트제조혁신센터가 주관하는 ‘5G기반 스마트팩토리 얼라이언스’ 행사가 열린 날이 12월 20일. 앞서 12월 1일에 조기 상용화된 5G를 활용하여 품질검사에 머신러닝을 적용하는 데모가 소개되었고, 설비관리 AR(증강현실), 로봇을 통한 자율주행 물류이송, 협업로봇, 유연생산설비 등의 다양한 스마트공장 고도화 기술이 시연되었다.

정부관계자는 행사를 두고 “5G의 핵심은 네트워크와 인공지능의 결합으로, 앞으로 스마트공장은 유선에서 무선으로, 39제조생산라인의 유연성 강화로 발전될 것”이라고 평가했다



“5G 상용화로 스마트팩토리 개발 주도”

행사에서 가장 바빴던건 주최 측의 하나였던 SK텔레콤이었다. SK텔레콤은 이날, 5G 스마트팩토리 확산 전략을 발표하고, ▲5G 다기능 협업 로봇 ▲5G 스마트 유연생산 설비(Smart Base Block) △5G 소형 자율주행 로봇(AMR) ▲AR스마트 글래스 ▲5G-AI 머신비전 등 5G와 첨단 ICT를 접목한 솔루션 5종을 시연해 눈길을 끌었다.

5G 다기능 협업 로봇은 6축 로봇팔, 3D센싱 기능을 탑재한 카트형 로봇(2m×1m×1.5m)으로 내부 공간에 스스로 제품을 적재하고 자율주행으로 이동한다. 인공지능 서버와 연결된 5G는 다기능 협업 로봇에 명령을 전달한다. 5G 스마트 유연생산 설비는 생산라인을 마치 블록 쌓듯 만들 수 있는 솔루션이다. 만약 생산 라인에 새로운 기능이 필요하면 모듈을 더하고, 공정 시간을 줄이고 싶다면 모듈을 빼면 된다. 5G는 각 모듈의 자동화 컴포넌트(센서, 제어기, 로봇팔 등)를 무선화하는 데 사용된다.

5G 소형 자율주행 로봇(AMR)은 사람과 협업을 위한 소형 로봇으로 하단에 달린 바퀴 4개로 좁은 공간에서도 능숙하게 움직인다. 5G는 모바일 로봇 여러 대가 동시에 안정적으로 움직일 수 있도록 끊임없이 제어 명령을 내리는 역할을 한다. 5G로 연결돼 와이파이 연결보다 움직임 범위가 넓고, 안정성이 뛰어나다.



AR스마트 글래스는 근로자가 쓰는 AR안경을 통해 설비, 부품 정보, 조립 매뉴얼 등을 실시간 확인할 수 있는 서비스이다. 5G는 AR정보를 항상 최신으로 업데이트한다. 5G-AI 머신비전은 국내 1호 5G 산업용 솔루션으로, 자동차 부품이 컨베이어 벨트를 지나가는 동안 1200만 화소 카메라로 사진 24장을 다각도로 찍어, 5G를 통해 클라우드 서버로 전송한다.

SK텔레콤은 많은 제조 공장이 스마트팩토리로 쉽게 전환될 수 있도록 5G네트워크, 특화 솔루션, 데이터 분석 플랫폼, 단말을 ‘올인원 패키지’로 제공키로 했다. 올인원 패키지는 스마트팩토리를 도입하고자 하나 IT 전문인력을 확보하기 어려운 중소기업이 스마트팩토리 구축 단가를 낮추고, 데이터를 효율적으로 관리하며, 현장 노하우를 데이터베이스로 축적할 수 있다고 업체 측은 설명했다.

이와 함께 SK텔레콤은 스마트팩토리 솔루션을 중앙화/가상화해 비용을 줄이고, 효율을 높이는 ‘심플 엣지’(Simple Edge)를 추진한다. 심플 엣지는 각 설비별로 복잡하게 구성된 솔루션을 중앙서버로 가상화하고, 설비 끝단에는 명령을 수행하는 간단한 장비만 설치하는 구조여서 구축 장비 규모를 크게 줄일 수 있다.

SK텔레콤 장홍성 IoT/Data사업단장은 “5G 상용화로 스마트팩토리 개발과 구축을 우리나라가 주도할 수 있는 기회가 열렸다. 다른 ICT회사, 공장자동화 전문기업과 협업하며 새로운 5G 팩토리 생태계 구축에 앞장서 갈 것”이라고 밝혔다.

제조업에 스마트공장 보급하라

이처럼 정부는 지난 2015년부터 스마트공장추진단을 앞세워 제조업에 스마트공장을 보급하기 위해 힘써 왔다.

지난해 말에는 중소기업 스마트 제조혁신 전략(12월 13일)과 제조업 활력 회복 및 혁신 전략(12월 18일) 발표를 통해 제조업 전반의 스마트 혁신을 추진하겠다고 밝혔다. 세계 최고 수준의 스마트공장 구축기술 확보를 위해 ▲‘5G기반 스마트팩토리 융합서비스 실증사업’ ▲‘데모공장 고도화’ ▲AI?5G 등 스마트공장 관련 ‘전략분야에 대한 R&D 지원 확대‘ 등을 추진하고 있다.

이어 사업을 재정비하여 중소벤처기업부는 지난 2월 13일에 2019년 스마트공장 보급, 확산 사업을 공고하였다. 이에 따르면, 정부는 올해 스마트공장 보급 확산사업에 3,428억 원을 투자하여 스마트공장 4천 개를 늘리겠다는 계획이다. 참고로 지난해 여기에 투입된 예산은 1,330억 원으로 2.6배 늘어난 금액이이다. 스마트공장은 지난해까지 7,903개가 구축됐다.

이번에 발표된 주요 사업으로는 ▲스마트공장 구축 및 고도화 ▲로봇활용 제조혁신 지원 ▲스마트 마이스터 ▲스마트화 역량강화 ▲스마트화 수준확인 등이다.

사업의 주요 내용을 보면 기업 혜택이 많아졌다. 중소기업이 제대로 된 스마트공장을 구축할 수 있도록 신규 구축의 경우, 지원한도를 2배(0.5→1억 원) 확대하고 기존 스마트공장 구축 기업은 ‘레벨3(중간1) 수준’ 이상으로 스마트공장을 고도화하면 최대 1.5억 원(기존 1억 원)까지 지원한다. 특히 신청기업이 신속히 스마트공장을 구축하거나 고도화할 수 있도록 사업 신청부터 선정까지 절차를 간소화(5주→2주)했다.

또한 상생형 스마트공장 지원을 확대해 대?중소기업 간 상생협력 확산에도 나선다. 민간 주도 제조혁신을 보다 가속화하기 위해 2개 이상의 대기업이 공동 출연한 경우도 사업에 참여할 수 있도록 문호를 개방했다. 기업들이 스마트공장을 편리하게 벤치마킹할 수 있도록 산업단지를 중심으로 시범공장 25개도 함께 보급에 나선다. 시범공장 사업에 선정되면 기업 당 최대 3억 원을 지원받을 수 있다. 업종별 특화 스마트공장 구축에 나설 경우 도입기업과 대표기관이 컨소시엄을 통해 스마트공장을 구축하도록 장려하며 2019년도 ‘로봇활용 제조혁신지원’ 사업도 대폭 확대했다.

대기업이 스마트공장 구축 시 멘토를 함께 지원한 경우 성과가 높았다는 점에서 착안해 ‘스마트 마이스터’사업도 도입했다. 마이스터는 스마트공장 도입 시 마주할 수 있는 다양한 기술애로를 해결하고, 중소기업에 대기업의 제조 노하우를 전수한다. 또한, 스마트 마이스터와 함께 ‘스마트화 역량강화’ 사업도 병행해 스마트공장 컨설팅에 대한 중소?중견기업의 선택의 폭을 확대했으며 스마트공장 수준확인제도를 도입해 정부지원 없이 스마트공장을 도입한 기업에 ‘스마트공장 수준 확인서’를 제공한다.




‘스마트 제조혁신센터’가 지역 전담

스마트공장 보급 확산 정책을 위한 후속조치도 마련되고 있다. 정부는 지역 제조혁신의 구심점 역할을 수행하는 ‘스마트 제조혁신센터’를 전국 19개 테크노파크에 신규로 운영한다.

역량이 부족한 중소기업이 스마트공장 구축과정에서 겪게 되는 모든 문제를 현장에서 밀착 지원하기 위해서이다. 스마트 제조혁신센터는 스마트공장의 신청?접수부터 선정, 협약, 41최종점검 등 전반적인 보급업무를 수행할 뿐만 아니라 컨설팅, 교육, 사후관리, 기술개발 등을 전방위로 지원하여 지역 중소?중견기업들의 접근성을 높인다.

부산제조혁신센터의 경우, 지역의 주력산업인 조선기자재, 자동차부품 등의 분야에서 공동 활용할 수 있는 테스트베드를 올해 안에 구축한다. 비전검사 시스템, 스마트작업지시 시스템, 스마트재고관리 시스템 등의 테스트베드 구축을 통해 스마트공장 구축솔루션의 실증기능을 강화하여 지역 중소기업의 스마트공장 성공률을 높일 계획이다.

스마트팩토리 주도권 경쟁

스마트팩토리 산업의 밑그림이 이처럼 국내외에서 그려지자, 관련 솔루션을 개발하거나 공급하는 문제도 관심이 커지고 있다.

국내 스마트팩토리 산업은 중소기업 타깃 제조업용 애플리케이션 개발 업체들로 대부분 구성되어 있다. 중소기업들은 중소기업을 타깃으로 하는 제조업용 애플리케이션 관련 사업을 추진 중이며 대부분 외산 솔루션을 이용하고 있다. 해외에서 이들 스마트팩토리 플랫폼을 제공하는 기업 유형은 아마존, MS 와 같은 IT 그룹과 지멘스, 슈나이더 등의 산업자동화 기업들이 주를 이룬다.

정보통신기술진흥센터가 지난해 발간한 스마트팩토리 기술 및 산업동향 보고서에서는 “이미 스마트팩토리를 도입한 국내 대기업들도 해외 산업자동화 업체 제품들을 선호하고 있는 가운데 최근 국산 스마트팩토리 플랫폼도 점진적으로 입지를 넓혀 나갈 것으로 기대된다”고 밝혔다.

삼성SDS, AI 기반 ‘인텔리전트팩토리’

삼성SDS는 지난해 8월, AI(인공지능) 기반 넥스플랜트(Nexplant) 플랫폼으로 ‘인텔리전트팩토리(Intelligent Factory)’사업을 전격 발표했다.

이 회사가 ‘인텔리전트팩토리’를 내세운 이유는 제조현장에서 이미 하루 수십만 TB(테라바이트) 이상의 데이터가 수집되면서 AI/Analytics?IoT?클라우드 등 IT 신기술을 적용할 필요가 있었기 때문이다. 제조업종 전문 역량과 IT기술력이 집약된 넥스플랜트(Nexplant™)플랫폼은 설비에 장착된 IoT센서로 수집된 대용량 빅데이터를 AI(Brightics AI)로 분석해 실시간 이상감지는 물론 장애 시점을 예측하는 등 설비 가동률을 높였다.

회사 측은 공정(생산과정)을 최적으로 제어?분석해 공정품질을 30% 향상시켰다고 밝혔다. 또한 고객사 업무 노하우에 삼성SDS 기술력이 더해지면서 넥스플랜트 플랫폼은 AI기반 검사 예측모델을 적용해 불량 검출률을 극대화하고, 불량유형을 딥러닝으로 학습시켜 불량 분류정확도를 32% 증가시켰다고 전했다.

넥스플랜트 플랫폼은 무인 자재운반 기계 등 자재물류 장치들이 공장 내 하루 평균 수십만 Km를 이동하면서 중단 없이 최단 거리로 자율 주행하게 해준다. 또, 자재물류 장치들의 소음?진동?발열?위치 등을 AI로 분석해 장애를 사전에 감지?예측하며, 이상원인을 자동진단하고 복구함으로써 장치 가동률을 향상시켜준다.

삼성SDS는 AI기반 넥스플랜트 플랫폼을 더욱 고도화해 삼성관계사는 물론 대외고객의 인텔리전트팩토리 실현을 지원할 계획이며, 플랜트 설계?시공부터 플랜트 운영까지 사업영역을 확장할 예정이다.



LG CNS, 팩토바로 지능화 업그레이드

LG CNS는 지난해 4월, 20년간 LG계열사 제조역량 집대성한 통합 스마트팩토리 플랫폼 ‘팩토바(FACTOVA)’ 출시했다.

팩토바(FACTOVA)는 모든 제조 공정에 최신 ICBMA(IoT, 클라우드, 빅데이터, 모바일, AI) 기술을 적용하여 자동화 공장을 지능화 단계로 업그레이드가 가능한 통합 스마트팩토리 플랫폼이다. 회사 측은 이 솔루션이 제조 정보화/지능화 솔루션을 쉽고 빠르게 적용할 수 있는 표준화된 개발 및 운영환경을 제공하는 ‘제조ICT 플랫폼’이라고 밝혔다.

팩토바는 LG CNS의 IoT 플랫폼 ‘인피오티(INFioT)’, AI빅데이터 플랫폼 ‘디에이피(DAP)’등과 결합이 가능하다. 일부 공정의 자동화가 아니라 전체 제조 과정에 AI빅데이터 기술을 적용해 한 단계 높은 수준의 공장을 만들 수 있는 것이 특징이다. 단순히 제조공정 일부분의 첨단화가 아닌 상품기획부터 생산라인, 물류까지 제품을 만드는 전 과정에 걸쳐 AI, 빅데이터 등의 기술이 적용되어 공장 지능화를 구현하는 것이다.

LG CNS는 20여년 간의 LG 제조 계열사의 사례와 니즈를 모아 팩토바 플랫폼을 개발했고, 다시 팩토바를 제조 계열사에 적용하는 선순환 구조를 만들고 있다. 팩토바는 국내 최고 수준인 LG그룹의 제조 역량을 집대성한 플랫폼이다.

스마트팩토리는 제조 ICT 플랫폼뿐만 아니라 데이터 전송을 담당하는 통신망 인프라, 실제 생산 연관된 설비 및 장비에 기반한 제조 공정까지 서로 연계되어 구축되어야 진정한 의미의 스마트팩토리 구현이 가능하다.

팩토바는 LG CNS의 소프트웨어 플랫폼 기술뿐 아니라 LG전자 소재/생산기술원의 공장 구축 경험에 기반한 제조 공정과 장비 설계 역량, 데이터 전송을 담당하는 LG유플러스의 통신망 인프라 등 계열사 간 협업체계를 통해 공장 내 최적화된 스마트팩토리 환경을 제공할 수 있다.

LG화학의 경우 팩토바 플랫폼 중 디에이피(DAP) 머신러닝을 적용한 비전검사를 통해 디스플레이 패널용 유리기판 불량률을 99.7%까지 정확하게 파악할 수 있게 됐다. 보통 유리기판은 4단계에 걸쳐서 불량 검사를 진행하는데, 낮은 단계에서 불량을 검출할수록 생산비용이 절감된다. LG CNS의 스마트팩토리 기술을 적용하여 초기 단계부터 정확하게 불량 제품을 판별할 수 있게 됐다.

LG화학은 또 팩토바 뷰(View) 솔루션을 적용하여 최적의 에너지 효율로 공장을 운영하고 있다. 팩토바 뷰는 공장 내 모든 설비들을 실시간으로 모니터링하고 제어할 수 있으며, 각 공정 단계에서의 에너지 사용량까지도 정확하게 파악할 수 있다.

LG CNS는 LG전자 북미 세탁기 공장, LG디스플레이 OLED공장, LG화학 폴란드 전지 공장 등 LG 계열사 신규 공장에 우선적으로 팩토바를 도입하고, 기존 공장에도 순차적으로 지능화 적용을 확산시킬 계획이다.

SK, 지능화 도전 ‘스칼라’

SK주식회사 C&C는 이미 2016년에 스마트 팩토리 솔루션 브랜드인 ‘SCALA (스칼라)’를 출시한 바 있다. 스칼라는 '계단'을 의미하는 라틴어에서 따온 말로 공장의 자동화를 넘어 지능화를 향한 끝없는 단계별 진화를 이끌기 위해 IoT, Big Data, Cloud, AI 등 ICT 융복합 신기술을 집약, 공장의 지속적인 디지털 혁신과 스마트화를 지원하겠다는 의미를 담았다.

스칼라는 산업용 IoT, Big Data & AI 등 기반 기술과 공정 최적화 알고리즘, 공정 제어 및 분석 솔루션 제공을 통해 글로벌 톱 수준의 자동화/지능화된 스마트 팩토리를 구축한다.

회사 측은 “이 솔루션의 가장 큰 장점은 공장의 모든 상황을 사이버 공간에서 미리 확인하고 예측 가능하다는 것”이라며, “시뮬레이션 기반의 가상물리시스템(CPS)은 공장 생산 라인 설치, 교체시, 사이버 공간에서 미리 가동시킨 후 실제 공장 라인에 반영해 생산의 효율성과 유연성을 높여준다”고 밝혔다

포스코ICT, 융합 속도내는 ‘Smart X’

포스코ICT는 지난해 조직을 개편하면서까지 스마트팩토리 사업을 전략화했다.

이 회사는 지난해 AI, Big Data, AR, BlockChain 등 스마트 기술을 다양한 산업분야에 융합하는 ‘Smart X’ 사업의 속도를 높이고 있다. 다시 말해 Smart Management, Smart Construction, Market Network, BlockChain 등을 새롭게 추진해 공장과 빌딩, 발전소 이외에 다양한 산업영역에 적용할 수 있는 ‘Smart X’ 솔루션을 확보해나가기로 했다. 포스코 제철소를 대상으로 제공하던 세계 최고 수준의 스마트팩토리와 스마트 물류시스템을 중국 등 해외시장으로 수출을 확대하고, 에너지 효율화와 전력절감 솔루션 사업에도 집중한다.

포스코ICT는 포스코의 제철소 생산설비에 IoT를 적용해 현장의 데이터를 수집하고, 이것을 빅데이터 기반으로 실시간 분석?예측함은 물론 AI를 통한 자가 AI학습으로 최적의 제어를 가능하게 하였으며, 이를 제철소 전 공정으로 확산하고 있다. 이 과정에서 포스코 그룹차원의 Smart Industry 플랫폼인 ‘PosFrame’을 개발하고, 이를 기반으로 지난해부터는 포스코에너지LNG발전소, 포스코켐텍의 음극재공장 등 계열사와 동화기업 등으로도 확산하고 있다.