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#스마트팩토리 #인공지능 #지속가능 

스마트팩토리(Smart Factory)란 다양한 디지털 기술과 자동화 솔루션을 활용해 제품 생산 전 과정과 환경을 고도화한 지능형 생산공장을 말합니다. 여러분도 로봇 팔들이 빠르게 움직이며 제품을 생산하는 모습, 물류 로봇이 바쁘게 제품을 싣고 이동하는 모습을 본 적이 있으실 것입니다.

스마트팩토리를 한 단어로 말하면 ‘할 수 있다 능(能)’입니다. 공장 내 설비와 시스템들이 서로 연결되어 데이터를 주고받으며 자동화된 생산 환경을 만들기도 하고, 불량이나 이상을 예측하는 등 기존에 하기 힘들었던, 혹은 불가능했던 많은 일들을 가능하게 만들기 때문이죠. 

 

이용할 수 있는 데이터가 많아지고, 새로운 기술이 개발될수록 스마트팩토리가 할 수 있는 일은 더욱 많아지고 있습니다. 그렇다면 이렇게 뛰어난 스마트팩토리를 통해 요즘 제조 현장에선 정확하게 어떤 일이 일어나고 있는 것일까요? 다르게 말해 최근 스마트팩토리를 관통하는 키워드는 무엇일까요? 그건 2개의 ‘능’, 바로 ‘인공지능’과 ‘지속가능’입니다
 

불가능을 가능케 하는 스마트팩토리의 '인공지능'

인공지능이라고 하면 알파고, ChatGPT 등 엄청난 학습과 뛰어난 계산 능력으로 사람이 일할 필요 없는 공장을 떠올리실 수도 있겠습니다만... 현실은 그렇게 녹록하지 않습니다. 제조업에서 인공지능을 사용할 때는 제약이 많기 때문입니다.

제조 공장에선 일련의 제조 과정이 관리 가능하고 예측가능해야 합니다. 생산계획을 세우고, 자재를 조달하고, 품질을 보증하며, 납기를 맞추는 모든 과정이 톱니바퀴처럼 착착 맞아떨어져야 하는 것이 제조업의 기본이기 때문입니다. 작은 불확실성이 큰 위협이 될 수 있기에 가끔 엉뚱한 결과를 내는 지금의 인공지능을 제조 영역 전체에 적용하기에는 아직 무리가 있습니다.

그러나 이런 인공지능이 제조업에서도 활발히 활용되는 분야가 있으니 바로 외관검사라는 영역입니다. 외관검사란 말 그대로 제품 외형을 보고 불량을 판단하는 작업입니다. 쉬운 작업 같다고요? 과연 그럴까요? 기판의 복잡한 회로도를 보고 단선이나 연결을 확인해야 한다면 어떨까요? 혹은 빠른 속도 끊임없이 흘러가는 제품을 보며 계속 판단해야 한다면요. 사람의 눈으로 어렵게라도 할 수 있으면 다행이지만 아예 불가능한 경우도 많습니다. 
 

과거엔 이런 상황에서 고해상도 카메라를 사용하거나, 색상이나 각도 등의 차이를 이용해 컴퓨터가 구분할 수 있는 규칙을 찾아내거나, 제품 일부를 무작위로 추출해 검사한 결과로 전체의 불량률을 추정하는 통계적 관리기법을 이용하는 등 간접적인 관리를 해야 했습니다. 고생도 고생이거니와 완벽하지 않다는 위험 부담도 있었죠. 요즘은 인공지능을 활용해 이미지를 분류하는 방식으로 이런 문제점들을 개선하고 있습니다. 

더 나은 내일을 만드는 스마트팩토리의 '지속가능'

‘공장을 한번 그려보세요’ 누군가 이렇게 말한다면, 여러분은 어떤 모습의 공장을 그리셨을 것 같나요? 제 생각에는 독자 대부분 아래와 비슷한 그림을 그렸을 것 같습니다.

거대한 기둥에서 뿜어 나오는 매캐한 연기, ‘공장 = 환경오염의 주범’이라는 이미지가 많은 사람들의 마음 한 켠에 자리 잡고 있습니다. 하지만 이젠 다릅니다, 아니 달라져야 합니다. 국내에도 제조업을 중심으로 많은 대기업들이 회사 또는 그룹 차원에서 *탄소중립선언을 하고 있습니다.
*탄소중립: 탄소배출을 줄이는 것과 더불어 탄소를 정화하는 활동을 통해 실질적인 탄소 배출량을 0으로 만드는 것

LG는 지난 3월, 글로벌 기후 위기에 대응하기 위해 2050년까지 탄소 순배출을 0으로 만드는 탄소중립(Net Zero) 추진한다고 밝혔습니다. 국내에서 개별 기업이 아닌 그룹 차원의 탄소중립 추진 계획을 보고서 형태로 구체적으로 공개한 것은 처음이죠.

이렇게 탄소중립을 선언한 기업들은 탄소 배출을 관리하기 위해 다양한 방법을 사용합니다. 탄소 배출이 더 적은 연료를 사용하거나, 자재를 바꾸는 방식도 있지만 스마트팩토리를 통해 탄소 배출을 최소화하는 공장 운영을 설계할 수도 있습니다. 수많은 장비의 데이터를 디지털화하여, AI 기법인 머신러닝 알고리즘을 통해 각 장비가 고장 나거나 이상 없이 최상의 효율로 운전될 수 있도록 관리하고, 공장에너지관리시스템(FEMS)을 사용해 최적의 설비운영을 계산하여 가동하기도 합니다.

데이터 연결과 가시화(에너지가 얼마나 쓰이는지, 배출량은 얼마인지 시각적으로 확인하는 작업)만 하더라도, 불필요한 에너지를 크게 절약할 수 있습니다. 물론, 직접적으로 에너지 사용량을 모니터링하고, 미리 정해 둔 계획을 유지하며 공장의 가동 조건을 자동으로 변경할 수 있도록 하려면 조금 더 복잡한 기술이 필요합니다. 이렇게 스마트팩토리는 장기적으로 자연을 손상시키거나 천연자원과 같은 에너지원을 고갈시키지 않고 지속되게 하는 지속가능성(Sustainablity)을 실천할 수 있는 수단이자 방법이 되고 있습니다.

인간의 노력만으로 해결하기 힘든 예측이나 분류를 가능케 해주는 인공지능, 탄소 배출을 줄이며 자연과 산업이 함께 나아가는 지속가능. 인공지능과 지속가능, 2가지 ‘능’을 통해 스마트팩토리의 현 트렌드를 살펴보았습니다.

우리는 테크놀로지를 자칫 일상과 동떨어진 무언가로 생각하곤 합니다. 하지만 이번 칼럼에서 보았듯 기술은 우리가 고민하는 문제를 해결하는 방향으로 발전합니다. 앞으로 우리가 해결하고자하는 다른 목표들이 생긴다면 그 역시 스마트팩토리에 반영되고, 우리에게 소개될 것입니다. 일상과 맞닿은 또 다른 테크 칼럼으로 찾아 뵙겠습니다.