‘레벨5’ 스마트팩토리 ‘인더스트리 5.0’시대 개막?

[애플경제 전윤미 기자] 스마트팩토리 기술이 날로 발달하면서 최근엔 특히 로봇기술의 고도화와 함께 ‘Industry 5.0’시대로 접어들고 있다는게 전문가들의 진단이다. 특히 입력된대로 기계가 자동으로 움직이게 하는 단순 공장자동화와는 달리, IoT, CPS(Cyber Physical System, 가상물리시스템)를 기반으로 한 완성된 지능형 공장이 대세를 이루는게 Industry 4.0과의 차이다.

Industry 5.0에서는 흔히 스마트팩토리의 가장 고도화된 수준이라고 하는 ‘레벨5’ 단계가 구현된다. 모든 공정이 최적화되어 자율적으로 운영되며, 고객 요구에 즉시 생산, 배송되는 맞춤형 제조가 가능한 단계이다.

입력된 명령대로 움직이는 ‘자동화’ 뛰어넘어

이같은 스마트팩토리 기술은 기존 공장 자동화와 달리, 양방향 통신을 기반으로 작업 명령과 피드백을 하는 등 스스로 생각하고 판단하는 공정이 적용된다. 컨베이어 시스템 기반의 연속 일관된 공정이 아닌, 인공지능이 탑재된 설비와 기기가 스스로 판단, 최적화된 다음 공정 모듈을 찾아 제품을 이동시키며 생산이 이뤄진다. 즉 “생산 공정과 관련된 모든 기술과 디바이스가 서로 긴밀하게 네트워크를 형성하며, 공정을 스스로 판단, 진행한다”는 설명이다.

김준호 SK(주) 매니저는 “기준 정보 기반의 설비, 도면, 매뉴얼, 자재 등의 정보를 디지털화하고, IoT 기반의 데이터를 연결하여 스마트화된 상태”로 이를 규정하며, “ 특히, 항공, 선박 등 중공업 산업에서 디지털트윈 기술을 통한 내구도, 안전점점, 잔존수명 예측과 같은 분야로 그 적용 분야가 계속 확대되고 있다”고 전망했다.

그는 또 인간과 로봇이 협업하는 코봇(Cobot)을 Industry 4.0과의 차이로 들기도 한다. 최근 Industry 5.0과 레벨5 단계의 스마트팩토리 등에 대한 연구보고서를 내기도 한 김 매니저는 “기존 공장 로봇의 경우 사전 프로그래밍된 고정형 로봇 내지 높은 설비투자가 필요한 산업용 로봇에 한정되어 있었다”고 선을 그었다.

그러면서 “이에 비해 Industry 5.0 수준의 스마트팩토리는 AI, Mobile, 자율주행, 다관절 기술의 발달로 인해 자유자재로 움직이며 능동적으로 협업하고 스스로 생각하여 자율적으로 작업하는 휴머노이드형 로봇으로 진화해 가고 있다”며 “궁극적으로 인간 노동을 대체하며, ‘인간 자동화’ 단계로까지 확대될 것”으로 전망해 눈길을 끈다.

휴머노이드 전 단계 ‘옵티머스 젠2’, ‘모바일 알로하’ 등장

이같은 최첨단 로봇의 사례로 지난해 12월 공개된 테슬라의 ‘옵티머스 젠2(Optimus Gen 2)’를 들 수 있다. 구글 딥마인드-스탠포드 대학이 개발한 ‘모바일 알로하(Mobile ALOHA)’도 이에 해당된다.

옵티머스 젠2는 테슬라가 자체 개발한 엑추에이터와 선서를 적용, 보행 방식을 자연스럽고 민첩하게 개선한 것이다. 또 AI기반으로 주변환경에 대한 탐지와 기억력이 획기적으로 개선되었다. 테슬라는 옵티머스 젠2를 제조 현장에 적용하는 한편, 그 기술을 바탕으로 완전자율주행을 실현하고 딥러닝 기술도 고도화해 나간다는 계획이다.

모바일 알로하는 가사 도움용 로봇으로 개발된 로봇이다. 이미테이션(imitation) 알고리즘을 적용, 인간을 관찰하여 데이터를 수집․학습하는 등 모방한 후, 스스로 가사를 할 수 있는 로봇이다. “인간의 행동을 모방하고, 지도학습 등을 통해 작업 수행 능력을 스스로 향상시키며 복잡한 작업도 90% 이상의 정확도로 수행할 수 있다”는 것이다.

이 외에도, 위험한 3D 작업에 투입할 수 있는 KUKA의 ‘도장용 로봇’이나, 무거운 짐을 적재하고 이동시키는 ‘팔레타이징 로봇’ 등 지능형 공장형 로봇들이 계속 개발되고 있다.

특히 테슬라의 ‘기가 팩토리’가 그 대표적인 사례다. 이는 지능형 공장을 위한 공정의 완전 자동화 및 최적화를 구현한 것이다. 대부분의 공정을 로봇이 수행하며, 사람은 검수 업무 정도만 한다.

지멘스의 암베르크 공장도 인더스트리5.0 수준의 스마트팩토리로 평가받는다. 이는 설비 자동화, 디지털트윈, 센서를 통해 데이터를 수집 활용하고 있다. 이를 바탕으로 제조 현장의 상황을 실시간으로 모니터링하며 제어한다. 특히 디지털트윈을 통해 가상의 제품을 사전에 시뮬레이션 단계의 생산을 해봄으로써 제품 개발과 생산 시간을 획기적으로 절감하고 있다. 불량 문제도 크게 줄인 바 있다.

이처럼 고도의 스마트팩토리 구현을 위한 기술 개발도 경쟁적으로 이어지고 있다. 대표적인 기업으로는 지멘스, 로크웰, 허니웰, ABB를 꼽을 수 있고, SAP, 오라클, 시스코 등 IT기업들도 이 분야에 주력하고 있다.

‘레벨5’ 기술 개발 경쟁도 가열

국내에서도 주로 IT 서비스 기업 중심으로 스마트팩토리 기술이 공급되고 있다. 대표적인기업은 삼성SDS다.이 회사는 AI 기반의 인텔리전트팩토리 플랫폼을 표방하는 ‘넥스플랜트’(Nexplant)를 개발, 공급하고 있다. 이는 제조 전 영역을 지능화시켜 주는 플랫폼으로 설계, 시공, 제조, 물류, Facility에 요구되는 기술을 플랫폼 기반으로 제공하고 있다.

LG CNS도 ‘가상 공장(버츄얼 팩토리)’를 표방하며, ‘팩토바’(Factova)라는 스마트팩토리 플랫폼을 공급하고 있다. LG CNS는 “버츄얼 팩토리는 기존 스마트팩토리의 상위 버전으로 데이터와 가상화 DX 기술이 가장 큰 차이점”이라고 설명한다. 이 회사는 LG전자, LG화학 등 관계사의 공장에 팩토바를 적용하며 공급을 확대해 나가고 있다.

SK주식회사 C&C도 스마트팩토리의 상위 개념으로 ‘디지털 팩토리’를 표방하며 스마트팩토리 기술을 제공하고 있다. “기존의 스마트팩토리가 생산 프로세스의 실시간 모니터링과 최적화에 초점을 두었다면, 디지털 팩토리는 제품설계 및 생산단계에서 디지털 기술을 활용하여 생산과정을 개선하는 것”이란 설명이다.

이 밖에 포스코DX는 제철소를 기반으로 스마트팩토리 사업을 추진하고 있다. 특히 이음5G 사업자로 선정되면서 현장의 통신 모듈과 기기 간 IoT 역량을 강화했다. 이음 5G를 운송 철도과 차량 자율주행, 크레인 무인화, 산업용 로봇제어 등 대용량 통신과 실시간 응답속도를 요구하는 현장에 적용하고 있다.