등대공장이 등대공장을 만들어드립니다…어떻게? LG 스마트팩토리 솔루션으로

AI 기술로 구현한 LG전자 스마트팩토리 솔루션

LG전자 생산기술원이 개발한 자율주행 수직다관절로봇(MM)이 반도체 웨이퍼를 공급하는 공정을 수행하는 모습.ⓒLG전자

고령화, 인구절벽, 리쇼어링(제조업의 본국 회귀), 미·중 무역분쟁, 대량맞춤생산.

제조업 위기 현상으로 지목되는 대표적인 키워드다. LG전자는 '스마트팩토리'를 위기 돌파 대안이자 미래 제조 경쟁력 확보 방안으로 택했다. 과거 일부 라인에만 시도하던 것을 이제는 전영역으로 확장해 공장이 최적의 효율을 낼 수 있도록 돕겠다는 것이다.

예를 들어 인공지능(AI) 기술을 활용해 공장 설계를 자유자재로 하고, 빅데이터로 물류 흐름과 자재 현황을 파악해 가장 효율적인 운영 방식을 찾는다. 자체 개발한 운영체제(OS)가 탑재된 로봇은 알아서 움직이며 작업을 효과적으로 돕는다.

LG전자의 스마트팩토리 솔루션은 이렇듯 공장 기획부터 설계, 구축, 운영에 이르는 전 단계에 적용해 마치 등대공장(LG전자 스마트팩토리 솔루션)이 등대공장(고객사 사업장)을 만드는 것과 같은 효과를 낸다. 등대공장이란 등대가 배를 안내하는 것처럼 사물인터넷, 인공지능 등 4차 산업혁명의 핵심 기술을 도입해 제조업의 혁신을 이끄는 공장을 일컫는다.

스마트팩토리 사업의 첨병 SFAC

18일에 찾아간 경기도 평택에 위치한 LG전자 생산기술원의 스마트팩토리확산센터(SFAC, Smart Factory Acceleration Center)에서는 실제 현장에 적용된 LG전자의 스마트팩토리 솔루션을 한눈에 보고 체험할 수 있다.

SFAC은 LG전자의 스마트팩토리 사업을 고객들에게 알리는 첨병 역할을 한다. 2017년 11월 문을 연 SFAC에는 지난해 거래선과 협력사, 학계 등에서 700여 명 넘는 인원이 방문했다. 글로벌 빅테크 기업부터 자동차 부품사, 건설 및 중장비 대기업 등을 포함해 누적 방문객은 6000여 명에 달한다.

LG전자 생산기술원은 스마트팩토리 기술 개발을 위해 지멘스, 엔시스, 구글 등 글로벌 파트너사와 협력하고 있으며, 조지아텍과 포스텍, 카이스트, 서울대 등 학계 및 전문가들과도 꾸준히 소통하고 있다.

SFAC은 ▲생산시스템 설계/운영 ▲설비/공정 관리 ▲검사/품질 ▲가상제품 개발 ▲환경/에너지 ▲로봇 자동화 등 솔루션별 전시존이 마련돼 있다. 전체 솔루션이 아닌 특정 솔루션만을 원하는 기업도 해당 솔루션만 구분해 살펴보고 적용을 위한 컨설팅을 받을 수 있다.

실제로 SFAC을 방문해 컨설팅을 받은 한 제약사는 AI를 활용한 검사 솔루션을 도입하기도 했다. 이 외에도 LG전자 생산기술원은 자동차 부품과 이차전지 등 외부 고객을 대상으로 다양한 레퍼런스를 확보하고 있다.

LG전자 생산기술원은 지난해 스마트팩토리 사업 추진을 위한 기반 구축 및 고객 발굴 등 사업화 가능성을 확인했으며, 올해 초 사업담당을 신설하며 시장 공략을 본격화했다.

LG전자 생산기술원이 개발한 자율주행 이동로봇(AMR)이 부품/자재 공급용 카트를 운반하는 모습.ⓒLG전자

AI로 전 영역을 연계하는 스마트팩토리 솔루션 [SFAC A]

# 화면을 몇 번 클릭하자 가상의 공장이 새로운 물류 방식으로 바뀐다. 실제 공장을 가상으로 옮겨놓은 ‘디지털트윈(Digital Twin)’ 기술로, 손쉬운 ‘드래그앤드롭(Drag&Drop)’ 기능을 활용해 생산 시스템을 재설계하고 물류 및 레이아웃을 검증해 가장 효율적인 공장 운영 방식을 찾는다.

SFAC A전시존에는 AI와 빅데이터 기술을 전체 공정과 연계한 솔루션이 자리한다. 가장 먼저 볼 수 있는 ‘PRISM’참고2은 생산공장 설계, 검증 시뮬레이션 시스템으로, 디지털트윈을 활용해 기존 공장의 생산성 개선, 증설, 신(新)공장 설계를 돕는다.

디지털트윈을 통한 작업자 교육 솔루션도 제공한다. 작업자가 현장에 배치되기 전에 미리 현장과 똑같은 가상의 공간에서 교육을 받아 높은 학습 효과를 기대할 수 있다.

디지털전환(DX)을 통해 설비 가동률을 관리하고 수율을 높이는 솔루션도 전시돼 있다. 실제 고객들의 니즈를 기반으로 구축한 임베디드(Embedded) DX 솔루션이 대표적이다. 해당 솔루션은 사람의 개입이 없는 NTO(No Touch Operation)를 기반으로 한 원격 설비 공정/관리 시스템을 지향한다.

자재 조달부터 고객 수요에 대응할 수 있는 관리 ERP 솔루션 ‘PRIME’참고2이 대표적이다. PRIME은 자재, 장비 현황 등을 파악하고 고객 수요를 적기에 반영할 수 있도록 생산 계획을 최적화하는 ERP 솔루션이다. 이 솔루션을 활용하면 고객 주문별 납기를 예상하고 제품 자재의 중장기 공급 계획 관리, 실시간 설비 스케줄링, 자재 소요량 점검 등을 수행하도록 돕는다.



LG전자 생산기술원이 개발한 자율주행 이동로봇(AMR)이 좁고 빛 반사가 있는 환경에서도 주행하는 모습을 테스트하는 모습.ⓒLG전자

SFAC A전시존에서는 AI 비(非)전문가도 최신 AI 알고리즘을 쉽고 빠르게 학습하고 배포할 수 있는 ‘클라우드 기반 AI 플랫폼’ 솔루션도 살펴볼 수 있다.

LG전자는 이 공간에서 AI를 활용한 공정 이상 감지 솔루션도 선보인다. 다양한 센서와 빅데이터 분석을 활용한 생성형 AI 적용 솔루션은 진동과 소음 등을 데이터화해 설비의 이상 유무를 판단하고 사전에 조처하도록 돕는다. 또 비전(Vision) 인식으로 불량을 감지해 공정 효율성을 높이기도 한다.

스마트팩토리 데모라인(Demo Line)에서는 LG전자가 추구하는 자동화 생산 현장을 소개한다. 이 공간에서는 사람이 하기 힘든 복잡하고 세밀한 작업을 로봇이 대신 수행하는 것을 시범으로 보여준다. 스마트팩토리에서는 기존 인력을 필요 공정에 재배치해 생산성을 제고할 수 있다.

SFAC 전시 솔루션ⓒLG전자

생산 자동화 앞당기는 로보틱스 솔루션 [SFAC B]

# 다관절 로봇 팔은 무작위로 겹쳐 쌓인 부품 사이에서 모양을 스스로 인지하고 종류별로 구분해 지정된 장소에 놓는다. 육안으로 확인이 어려운 불량 부품도 선별하기도 한다. 작업 중 장애물이 갑자기 튀어나오자, 속도를 줄이고 장애물을 피해 작업을 수행한다.

# 129㎝ x 65㎝, 높이 28㎝ 크기의 로봇이 좁은 공간을 지난다. 해당 공간의 폭은 95㎝로 로봇은 양쪽에 15㎝ 정도의 공간만 남아있고, 양쪽 벽이 빛을 반사하는 재질로 되어있음에도 다양한 센서를 활용해 무리 없이 통과한다.

SFAC B전시존은 로보틱스 기술을 기반으로 한 다양한 로봇 솔루션으로 꾸며졌다. 이 공간에는 자체 OS를 적용한 로봇 솔루션이 전시돼 있다.

이들 제품은 LG전자 생산기술원의 로봇자동화 표준 플랫폼인 FLEX RPS(Flexible&Expandable Robotic Production System)참고2이 적용된 점이 특징이다. 해당 플랫폼은 유연성과 안전성, 이동성을 장점으로 작업 환경 및 대상물이 교체되는 환경에 빠르고 쉽게 대응할 수 있다.

자율주행으로 물류, 배송 등의 작업을 수행하는 AMR(Autonomous Mobile Robot)참고2도 전시되어 있다. AMR은 카메라와 레이더, LiDar 등 다양한 센서가 탑재되어 주변 환경을 인식하며 자율주행으로 이동, 작업을 수행한다.

LG전자 생산기술원의 로봇자동화 표준 플랫폼(FLEX RPS)이 적용된 로봇이 작업을 수행하는 모습. 이 플랫폼은 유연성과 안전성, 이동성을 장점으로 작업 환경 및 대상물이 교체되는 환경에 빠르고 쉽게 대응할 수 있다.ⓒLG전자

각기 다른 공장 환경에서도 문제없이 AMR이 이동하고 작업을 수행할 수 있도록 주행 테스트도 이뤄진다. 이 테스트에선 빛이 반사되거나 장애물이 많은 공간에서도 AMR이 여러 센서를 통해 수집한 데이터로 정확하게 작동하는 것을 검증한다.

다른 한쪽에는 AMR을 활용한 다양한 로봇이 위치해 있다. LG전자 생산기술원의 AMR은 고객 수요에 맞춰 다양한 형태로 변형 가능한 점이 특징이다. 일례로 이차 전지 산업에서 활용하는 점보롤(Jumbo Roll), 팬케이크(Pancake)에 맞춘 AMR 등이다.

정대화 LG전자 생산기술원장(사장)은 "LG의 생산 기술 경험에 AI(인공지능)와 DX(디지털전환)를 접목한 생산 솔루션을 신공장 구축을 계획하거나 생산성을 높이고자하는 고객 등에 제공하고자 한다"고 말했다.

ⓒLG전자