‘스마트 공장’ 도입하면 기존 공장과 어떻게 달라지나?
‘스마트 공장’ 도입하면 기존 공장과 어떻게 달라지나?
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AI와 IT기술 통해 품질, 공장설비 가동상황, 라인정보 피드백 등
사진은 스마트 공장 내부 모습으로 본문과 직접 관련은 없음.
한 스마트 공장 내부 모습.

[중소기업투데이 조민혁 기자] 요즘은 중소기업들도 스마트 팩토리(스마트 공장)로 전환하는 사례가 늘고 있다. 이는 IoT나 AI와 같은 IT 기술을 사용하는 ‘머신비전’ 기술을 접목해 품질관리나 공정관리, 하자와 사고 예방, 에너지 절약 등을 기하는 것이다. 최근 IT관련 컨설팅 기관인 IRS글로벌이 중소기업을 포함한 기업체에서 스마트 공장이 어떤 역할과 과제를 수행할 것인지, 그 개념은 무엇인지 등을 요약한 리포트를 공개해 눈길을 끈다.

스마트 공장은 특히 제조업에겐 멀지 않아 필수적인 시스템이 될 것이란 예상이다. IRS글로벌은 “공작기계나 생산 라인과 같은 각종 설비를 네트워크에 접속시키고, 효율적인 정보 관리 및 최적의 운영을 모색하는 시스템”으로 스마트 공장을 개념짓고 있다.

이에 따르면 스마트공장은 기존의 자동화를 뒷받침하는 FA 기기(팩토리 오토메이션 기기)의 도입, 사물인터넷(IoT)의 보급, AI(인공지능)의 실용화와 같은 상황들과 맞물려 날로 그 기술이 진화하고 있다. 공장 운영에 관한 모든 업무를 IT가 지원하면서 품질이나 상태, 공장설비의 가동상황, 라인 정보의 피드백이 가능해지는 것이다. “그 결과, 기존에 문제시되던 에너지 절약 및 생산성 개선을 실현하기 위한 방법이 다양해졌다”는 IRS글로벌은 “일손 부족에 대한 대응 및 에너지 절약과 같은 긴급한 과제도 효율적으로 대처할 수 있게 되었다”고 평가했다.

스마트 공장은 현재 제조업들이 안고 있는 다양한 과제와도 밀접하다는 지적이다. 즉 고장에 대한 대응ㆍ불량품에 대한 대책ㆍ숙련자의 부족ㆍ에너지 절약 대책 등이 대표적이다. 또 “비즈니스의 국제화 및 소비자 니즈의 다양화로 인해 고객의 요구는 납기ㆍ비용ㆍ품질 등 보다 다양해지고 있고, 우수한 인재를 쟁탈하려는 경쟁도 날로 치열해지고 있다”는 것이다. 특히 종업원의 고령화라는 문제도 불거짐으로써 기술을 안정적으로 계승하는 것도 중요한 과제로 부각되고 있다. “스마트 공장은 이러한 제조업이 가진 문제를 해결하는 데 큰 역할을 할 것으로 기대된다.”는게 스마트 팩토리 전문가들의 판단이자 기대다.

우선 스마트 공장은 ‘고장 예지’ 기능을 효율적으로 수행할 수 있다. 즉 IoT를 활용하여 기기나 그 밖의 공장 시설의 상황을 감시하고, 사전에 고장이 일어날 확률을 예측하거나 현재 이상이 발생한 부분을 검출한다. 일반 공장 라인의 모니터링과는 달리, 데이터를 더욱 정확하게 계측하거나, 다양한 데이터를 효율적으로 신속히 관리할 수 있다. 이로 인해 많은 노동력을 줄일 수도 있다.

모든 기기에 IoT 기능을 갖춘 센서를 설치함으로써 신형ㆍ구형을 막론하고 데이터를 집계할 수 있다. 데이터를 한 군데에 집약시키면, 가동 상황을 일괄적으로 관리할 수 있다. 가동률 및 가동 상황을 파악하기 쉬워지면서 관리의 효율이 향상되고, 일원화된 데이터를 활용하여 고장 예지의 정밀도를 높일 수 있다.

화상 인식으로 불량품을 발견할 수 있다. 이와 관련된 머신비전 기술은 이미 시중에 널리 보급되어 있다. 기존에는 사람이 직접 검사하여 불량품을 찾아냈다. 하지만 그러한 방식에는 막대한 노동력이 필요할 뿐 아니라, 검사할 수 있는 인재를 육성해야 한다. 설혹 그렇다고 해도 오류나 실수가 발생할 수 있으므로, 불량품을 검출하기 위한 설비를 도입하려면, 거액의 비용이 들어간다. 이런 문제를 해결하는데 스마트 공장이 안성맞춤이란 설명이다.

현재의 화상 인식 기술을 이용하면, 이러한 불량품에 관한 과제를 해결할 수 있는 가능성이 생긴다. AI의 심층학습(딥러닝)을 통해 대량의 화상 데이터를 읽어 들여 스스로 특정한 패턴을 검출해낸다. 이 과정을 반복하게 되면, 화상 데이터 속에서 패턴을 발견하는 정밀도가 비약적으로 향상된다. 이런 기술은 공장에서 불량품을 검출하는 데에도 응용할 수 있다. 즉 “품질 검사를 디지털화하면 데이터를 통해 AI가 자동으로 학습할 수 있으며, 불량품이 발생하기 쉬운 상황의 데이터가 축적되어, 원인을 분석하는 데에도 도움이 된다.”는 설명이다.

스마트 공장에선 VR을 통한 원격 지원으로 인재를 육성할 수도 있다. 즉 VR기술로 고글 형태의 디바이스나 카메라, 원격 시스템을 사용하여 실제로는 제자리에 있으면서도 마치 현장에 있는 것처럼 상황을 모니터링하거나, 체험할 수 있다. 고글 형태의 디바이스를 착용한 사람이 현재 보고 있는 현실에 더하여, 다른 영상을 동시에 보이도록 하는 ‘증강 현실’ 기술도 그 연장선이다. 이를 활용할 경우 서로 떨어진 장소에 있는 베테랑 종업원이 신입사원에게 고글 너머로 작업을 지시하거나 매뉴얼을 제공할 수 있다. VR 기술을 이용함으로써 효율적으로 인재를 육성할 수 있게 되는 것이다.

공장의 에너지를 센서를 통해 최적화할 수 있다. 스마트 공장에서는 IoT화된 센서를 활용함으로써 공장의 가동 상황이나 에너지의 이용 상황을 가시화할 수 있다. 수치로 관리함으로써 효율적으로 에너지를 이용하고 에너지 절약을 실현하는 것이다.

스마트 공장은 이니 세계 각국에서 널리 실용화되고 있다. 스마트공장의 한국의 기술 수준은 최고기술수준보유국인 미국의 72.3% 가량이다. 미국(100.0%)을 기준으로 주요국들의 스마트 공장 기술 정도를 보면 독일(93.4%), 일본(79.9%), EU(79.6%), 한국(72.3%), 중국(66.0%)의 순이다.

미국은 25개 기술 중 15개 기술에서 최고기술수준 보유국이고, 독일은 9개 기술에서 최고기술수준 보유국으로 나타났으며, 한국은 인터넷 통신에서 최고기술수준 보유국으로 선정되었다. 또 한국은 산업용 통신, MES 등 5개 기술이 선도그룹(80% 이상)이며 3D프린팅, 로봇 등 16 개 기술이 추격그룹(60% 이상)으로 나타나고 있으며 3개 기술(PLM, DCS, CAx) 분야에서는 후발 그룹으로 분류됐다.


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