“AI로 불량률 10%→6.5%, 생산속도 15%↑”…중기부, 자율형 공장 본격 확산

한라캐스트 등이 증명한 '제조AI'의 힘
추경으로 제조AI 확산 위한 신규사업 시작…'특화형 AI' 전면 지원

“인공지능(AI)이 생산성을 높여준다고는 하는데, 정작 우리 공장엔 어떻게 적용해야 할지 모르겠더라고요.”

한 중소 제조업체 대표의 말처럼, AI 도입에 대한 기대는 크지만 구체적인 도입 방법이나 적용 사례에 대한 인식은 여전히 부족한 것이 현실이다.

중소벤처기업부의 '2024년 스마트제조혁신 실태조사'에 따르면, AI를 도입했거나 도입을 계획 중인 중소 제조기업은 전체의 1.7%에 불과하다. 스마트공장을 이미 도입한 기업 중에서도 AI 기술을 활용하거나 활용을 검토 중인 곳은 5.2%에 그친다.

AI의 효과는 이미 다수의 글로벌 연구에서 입증되고 있다. 컨설팅 기업 BCG는 AI 도입 시 설비 가동률이 15~25% 향상되고, 불량률은 최대 40%까지 감소할 수 있다고 밝혔다. 그럼에도 현장에서는 “무엇부터 시작해야 할지 모르겠다”는 목소리가 더 크다.

이 같은 현실을 타개하기 위해 중기부는 '자율형공장 구축 지원사업'을 본격적으로 추진하고 있다. 이 사업은 단순한 공장 자동화를 넘어서 AI와 디지털트윈 기술을 접목해 공장이 스스로 데이터를 분석하고 공정을 제어하는 고도화된 스마트공장을 구현하는 것이 핵심이다.

◇“단순 자동화 넘어선 AI 공정혁신”…한라캐스트가 증명하다

2024년 자율형공장 사업에 참여한 한라캐스트는 제조AI 도입의 대표 사례 중 하나로 꼽힌다. 금형과 미래차 경량 소재 부품을 전문으로 생산하는 이 회사는 국내 대기업은 물론 글로벌 완성차 브랜드까지 고객사로 두고 있다.

한라캐스트는 2년에 걸쳐 AI 품질 예측, 이상 탐지, 디지털트윈 시뮬레이션 등 고도화 기술을 공장 현장에 단계적으로 적용하고 있다.

1차 연도인 지난해에는 자동화 라인 1·2호기를 구축하고, AI 기반의 품질 예측 시스템을 시범 적용했다. 그 결과, 전장부품 생산라인에서 사이클타임은 54초에서 47초로 단축, 불량률은 10%에서 6.5%로 감소했다. AI 품질 예측의 정확도는 현재 90% 수준이며, 올해 안에 99% 달성을 목표로 하고 있다.

디지털트윈으로 구축한 현장 캐스팅 라인 모습. 〈출처:한라캐스트〉

올해 2차 연도 사업에서는 3·4호기 자동화라인 구축과 함께 디지털트윈 기반 시뮬레이션, AI 이상 탐지 기술까지 고도화 작업을 확대하고 있다.

오택원 한라캐스트 상무는 “예전에는 데이터를 엑셀로 열어 분석하며 불량 경향을 일일이 찾아야 했지만, 지금은 AI가 수천 건의 데이터를 분석해 조건별 불량 발생 가능성을 예측해준다”고 말했다.

또 기존에는 작업자 1명이 기계 1대를 맡았지만, 현재는 1명이 2대를 관리하며 생산성이 15% 향상됐다. 특히 주조 공정에 로봇을 투입하면서 산업재해 위험이 줄어들고, 작업자들의 안전 수준도 크게 개선됐다.

회사는 올해 하반기 코스닥 상장도 목표로 하고 있다. IPO 심사 과정에서도 스마트팩토리 및 자율형공장 도입이 기술경쟁력의 중요한 증빙 요소로 작용했을 것으로 보고 있다.

CEO의 리더십도 중요했다. 오종두 한라캐스트 대표는 “생산성과 품질을 넘어 공정 전반을 혁신하기 위해 AI 도입은 선택이 아니라 필수”라며, “10년 뒤에는 AI와 디지털트윈 기술을 바탕으로 실시간 관제와 예측 분석이 가능한 공정 체계를 갖추고, 미래차·로봇·전자부품 등 다양한 산업에서 최고의 부품 기술력을 인정받는 기업이 될 것”이라고 포부를 밝혔다.

◇“AI는 더 이상 선택이 아니다”…정부, 제조AI 확산 위해 지원사업 신설

한라캐스트의 사례는 자율형공장 사업이 단순한 기술 실증에 그치지 않고, 중소기업의 경쟁력 강화로 이어질 수 있다는 점을 입증했다.

중기부는 이 같은 자율형공장의 성과를 바탕으로, 2025년 추경을 통해 보다 많은 중소기업들이 AI를 도입할 수 있도록 신규사업을 시작한다. 기존 자율형공장 사업은 중간1 이상 수준의 기업만 참여할 수 있었지만, 앞으로는 스마트공장 보급의 75% 이상을 차지하는 기초 단계 기업도 혜택을 받을 수 있다.

특히 대규모 투자가 필요한 통합형 AI보다 비교적 도입이 간편하고 운영부담이 적으며 제조현장 문제해결에 특화된 '특정목적형 인공지능(Artificial Narrow Intelligence, ANI)'을 지원한다는 점도 눈에 띈다.

설비 고장 예지, 불량 분류, 에너지 사용 최적화 등 한정된 영역에 우수한 성능을 발휘하는 ANI는 AI가 생소한 중소기업에게 현실적인 대안이 될 것으로 기대된다.

스마트공장·제조AI 보급 체계

또한 대기업이 보유한 AI 기술을 중소기업에 이전하는 'AI 확산을 위한 대중소 상생 사업'도 함께 추진된다. 정부는 구축 비용을 분담하고, 대기업은 기술 지도와 컨설팅을 제공하는 방식으로 중소기업의 AI 진입장벽을 낮출 계획이다.

안광현 스마트제조혁신추진단장(중소기업기술정보진흥원 부설)은 “한라캐스트처럼 제조AI 도입이 현장에서 실질적인 성과로 이어지고 있다”며, “중기부와 추진단은 앞으로도 중소기업들이 쉽게 AI를 도입할 수 있도록 맞춤형 보급에 속도를 낼 것”이라고 말했다. 이어 “제조AI 기술을 선도하는 AI 전문기업을 위한 정책도 마련될 필요가 있다”고 강조했다.

성현희 기자 sunghh@etnews.com