[훅 들어온 생성형 AI 시대] 천장서 내려온 로봇손… 분류·운반까지 일사불란

KAIST 첨단제조지능혁신센터

KAIST 내 첨단제조지능혁신센터에 설치된 반도체 물류이동 장비. AI 알고리즘과 디지털 트윈 기술을 적용해 최적의 물류 시나리오가 작동하도록 설계됐다.

대전 유성구 KAIST 기계공학동 내 첨단제조지능혁신센터. 이곳은 반도체 공장을 그대로 구현한 축소판 같은 곳이다. 센터에 들어서자 약 2m 높이의 천장에 레일이 복잡하게 깔려 있었다. 천장 레일에 박쥐처럼 매달려 있는 흰색 장비가 눈에 들어왔다. 이 장비는 기다란 로봇 팔을 내려 바닥에 있는 검은색 사각 박스를 들어올린 후 레일을 따라 민첩하게 움직였다. 각각의 장비는 충돌 없이 각기 정해진 레일을 따라 움직이며 물품을 실어 나르고 있었다. 이들 장비는 천장물류이송장치(OHT)로, AI 기술을 이용해 상황을 인식하고 스스로 최적의 작업을 수행하도록 설계됐다.

이런 혁신적 실험공간을 작동시키는 것은 AI와 디지털트윈 기술이다. 장영재 KAIST 산업·시스템공학과 교수 연구팀이 지난 2020년 기업과 협업해 반도체 물류용 '자율제조 테스트베드'로 만들었다. 첨단 디지털 기술을 바탕으로 사람과 로봇이 협업하며 공존하는 미래 스마트팩토리를 그대로 구현했다.

장영재 KAIST 교수는 "AI 강화학습을 통해 공장의 상황을 로봇이 스스로 인지하고, 사람 개입 없이 스스로 공장이 운영되도록 AI, 디지털 트윈 등의 기술을 적용해 자율 제조 기술을 구현했다"고 설명했다.

장 교수의 목표는 AI와 디지털트윈 기술을 적용해 공장 내외부 상황을 스스로 인지하고, 사람 개입 없이 스스로 판단해 운영 생산성과 효율성을 높인 미래형 공장을 완성하는 것이다. 제어된 환경에서만 작동하는 전통적인 자동화를 넘어 예상치 못한 변수까지 대응하는 자율화가 핵심이다.

반도체 제조공정이 갈수록 복잡해지면서 공장에서 사람과 함께 일하는 로봇 수도 점점 많아지고 있다. 장 교수팀은 AI 강화학습에 기반한 대규모 로봇 통합제어 기술을 개발했다. 이후 실물을 모사한 컴퓨터 가상모델을 실물과 연동하는 디지털 트윈 기술을 자체 개발해 AI와 연동시켰다. 이를 통해 수 천대의 로봇을 사람 개입 없이 자율 제어하는 수준으로 기술이 업그레이드됐다. 2020년에는 제자들과 교원창업기업인 다임리서치를 창업해 대규모 로봇 통합제어 솔루션을 출시하며 스마트 팩토리 시장에 본격 뛰어들었다.

기술력을 인정받아 SK실트론 반도체 웨이퍼 공장에 관련 솔루션을 처음 공급했다. 이후 LG전자, SK온 헝가리 공장, LG에너지솔루션 인도네시아 공장 등 이차전지, 자동차·조선, 가전·전자부품 업계로 공급처를 늘려가고 있다. 최근에는 포스코DX와 협업해 철강, 이차전지 소재 공장 등에 적용하기 위한 협의를 하고 있다.

장 교수팀과 다임리서치가 개발한 자율제조 관련 연구성과를 소개한 논문은 최근 국제 저널 IEEE TSM에서 수여하는 '2022년 우수 논문'으로 선정되기도 했다.

장 교수는 "앞으로 AI, 디지털 트윈 기술이 반도체, 이차전지 등 국가전략산업 제조 혁신의 기폭제로서 중요한 역할을 할 것"이라고 말했다.이준기기자 bongchu@dt.co.kr