제조업 혁신 이끄는 스마트팩토리의 5대 핵심기술

[테크월드뉴스=윤소원 기자] 첨단 지능형 공장인 스마트팩토리는 제품을 생산하고 유통하는 모든 과정을 통합하고 자동화한 시스템이다. 따라서 효율성과 생산성을 더욱 극대화하기 위해서는 관련 설비와 기술력이 반드시 필요하다.

이에 따라 업계에서는 ▲디지털 트윈 ▲로봇 ▲보안 ▲사물인터넷 ▲적층제조 등 스마트팩토리를 통한 제조업 패러다임 변화를 가속화 하는 핵심기술 개발에 주력하고 있다.

▶생산과 시스템을 동기화하는 디지털 트윈

디지털 트윈(Digital Twin)은 정보시스템과 공정 및 제조용 설비들이 네트워크로 통합돼 실제 제품과 디지털 공간에서 동기화하는 기술이다. 이 기술은 스마트팩토리 내에서 발생하는 데이터를 수집하고 그 정보를 바탕으로 작업 방법 결정도 지원한다.

디지털 비즈니스 플랫폼을 지원하는 독일의 지멘스는 시장성에 맞춘 제품 출시, 생산 설비의 유연한 가동, 효율적 제조를 목표로 공정의 모든 과정을 일괄 관리하는 디지털 트윈을 통해 디지털화 된 스마트팩토리 구축을 위한 전략을 세우고 있다.

▶사람보다 더 정교한 작업 해내는 로봇 투입

스마트팩토리에서 로봇(Robot)은 필수적인 도구다. 로봇을 도입하면 공장을 자동화하고 생산성이 제고될 수 있으며 인공지능과 결합하면 사람 작업자보다 더 정밀하고 고도화된 작업도 가능해진다. 최근에는 두 개의 팔이 있는 로봇과 협동 로봇이 도입돼 스마트팩토리에서의 유연 생산 체제 전환의 실현이 가까워지고 있다.

이미 전 세계에서 많은 로봇 기업들이 완전 자동화를 위한 로봇을 개발 및 출시하고 있으며 향후에는 공장의 완전한 무인화를 위해 인공지능과 결합 된 지능형 로봇의 수요도 더욱 증가할 것으로 보인다.

실제로 미국 테슬라의 공장에서는 로봇과 사람이 함께 전기차를 생산한다. 레이저 절단 로봇이 부품을 자르고 독일 로봇기업인 쿠카(KUKA)의 협동 로봇이 부품을 조립해 차체를 제작한다. 이 과정에서 로봇의 작업 방법은 데이터화 되며 이 정보를 기반으로 유연 생산도 가능하다.

▶유기적 결합체인 스마트팩토리 지키는 보안기술

전문가들은 스마트팩토리 구성요소 가운데 공급망과 플랫폼 등의 보안(Security) 유지가 매우 중요하다고 강조한다. 모든 설비와 시스템이 연결돼있는 스마트팩토리에서는 설계부터 최종 단계까지의 프로세스에 필요한 수많은 정보가 있으며 이 부분들이 공유되고 상호 유기적으로 결합 되기 때문이다.

스마트팩토리의 구조 상 제품이나 공정의 일부 정보가 노출되면 전반적인 연계정보까지 유출될 위험도 커진다. 이에 따라 업계에서도 현장의 보안 위협 요소를 파악해 체계적인 전략을 구축해야 한다는 목소리가 나오고 있다.

▶공장 내 네트워크와 클라우드의 원활한 조합 이끄는 IoT

스마트팩토리에서는 인간 작업자가 판단했던 의사결정을 네트워크와 클라우드가 스스로 조정하는 것이 필수다.

사물인터넷(IoT : Internet of Things)은 제조 현장에서 수집된 데이터를 빠르게 클라우드에 입력하고 기기 간 네트워킹 서비스와 저장 등을 보다 효과적으로 제공한다. 이를 도입하면 기존에 사람이 했던 의사결정은 데이터 기반 알고리즘이 대체하고 기계학습을 통해 생산 과정을 재조정하게 돼 효율성을 극대화할 수도 있다.

▶적층제조로 프로세스는 물론 비용과 시간까지 줄인다

적층제조기술인 3D프린팅은 하나의 장비로 다양한 제품을 생산할 수 있어 스마트팩토리의 생산 라인을 간소화할 수 있다. 제품의 개발단계에서도 시제품의 제작비용과 시간 등을 줄일 수도 있다.

기업들은 적층제조기술로 재고 확보 없이도 맞춤형 주문 생산을 할 수 있게 되며 이로써 다품종 소량생산도 구현할 수 있다. 실제로 이미 다양한 제조 현장에서 3D프린팅이 활용되고 있다.

업계에서는 적층제조기술을 기존의 제조 설비, 컨베이어 벨트 등과 결합하면 제조업의 패러다임을 변화시킬 수 있을 것으로 전망하고 있다.