최근 제조업계에서는 자율제조(Autonomous Manufacturing)가 주목받고 있다. 자율제조란 인공지능(AI), 사물인터넷(IIoT), 디지털 트윈 등의 기술을 활용하여 최소한의 인간 개입으로 제품을 기획, 설계, 생산, 공급하는 혁신적인 시스템을 의미한다. 이러한 자율제조 시스템은 전통적인 생산 방식과는 다른 효율성과 유연성을 제공하여, 글로벌 시장에서의 경쟁력을 높이는 데 중요한 역할을 한다. 여기서는 자율제조 정의와 트렌드, 글로벌 사례, 자율제조의 혜택 및 기술적 도전 과제에 대해 다루고자 한다.
자율제조는 고객의 요구에 신속하게 대응하기 위한 자율화된 제조 시스템으로, AI와 IIoT, 디지털 트윈 기술을 결합하여 인간의 개입을 최소화한 상태에서 제품의 기획, 설계, 생산, 공급을 가능하게 한다. 이는 기존의 자동화 및 정보화 기술을 넘어서는 지능형 제조 시스템으로서, 빠른 의사결정과 효율적인 생산이 핵심이다.
자율제조의 트렌드는 지능화된 자율 생산 시스템의 도입을 중심으로 빠르게 발전하고 있다. 디지털 트윈 기술을 통해 현실 세계의 데이터를 가상공간에 실시간으로 반영하여 생산 공정을 최적화하는 방식이 대표적이다.
이 외에도 AI를 활용한 자율 의사결정, IIoT를 통한 실시간 데이터 수집 및 분석 등이 주요 트렌드로 자리 잡고 있다.
글로벌 사례
자율제조의 발전과 실현을 위해 다양한 글로벌 기업과 연구기관들이 노력하고 있다. 여기 몇 가지 대표적인 사례를 소개한다.
1. 독일의 스마트 팩토리 프로젝트
독일의 스마트 팩토리 프로젝트는 자율제조의 대표적인 성공 사례 중 하나다. 2005년 7개 기업과 연구기관이 협력하여 설립된 이 프로젝트는 기존 자동화 공장의 효율성을 극대화하는 방법을 연구하는 데 중점을 두었다. 스마트 팩토리 프로젝트는 CPS(Cyber-Physical Systems) 컨트롤을 통해 디지털 트윈 기술을 처음으로 도입하여 생산성을 극대화하는 방안을 제시했다.
스마트 팩토리는 2013년 CPS 컨트롤을 통해 디지털 트윈 기술을 활용한 생산 공정 최적화를 최초로 발표했다. 이후 AI를 접목한 자율 생산 시스템인 ‘프로덕션 레벨 4’를 개발하여, 생산 공정에서 AI가 자율적으로 의사결정을 내리고 생산성을 높이는 시스템을 구현했다. 이 프로젝트는 독일뿐만 아니라 전 세계적으로 자율제조 기술의 발전에 큰 기여를 하고 있다.
2. 현대자동차의 싱가포르 이노베이션 센터
현대자동차는 싱가포르에 이노베이션 센터를 설립하여 최신 디지털 기술을 활용한 자율 생산 공장을 운영하고 있다. 이 센터는 유연한 생산이 가능하도록 설계됐으며, 자율생산 시스템을 통해 인간의 개입을 최소화한 생산 공정을 구현했다.
이 이노베이션 센터는 AI와 IIoT, 디지털 트윈 기술을 활용하여 생산 공정을 최적화하고, 이를 통해 비용 절감과 생산성 향상을 동시에 달성하고 있다. 현재 이 센터에서 검증된 기술들은 현대자동차의 글로벌 생산 공정에 적용되고 있으며, 이를 통해 글로벌 시장에서의 경쟁력을 높이고 있다.
3. 샤오미의 전기자동차 공장
중국의 전자기기 제조업체인 샤오미는 최근 전기자동차 공장을 설립하여 자율 생산 시스템을 도입했다. 이 공장은 AI와 디지털 트윈 기술을 활용하여 생산 공정을 최적화하고, 3년 만에 안정적인 양산 체계를 구축했다. 샤오미의 전기자동차 공장은 AI를 통해 자율적으로 생산공정을 관리하고 최적화하여, 빠르게 자율제조 시스템을 구현했다. 이를 통해 샤오미는 전기자동차 시장에서 경쟁력을 확보하고 있으며, 자율제조 기술의 실현 가능성을 보여주고 있다.
4. 인터엑스의 자율제조 기술 개발
인터엑스는 자율제조와 관련된 여러 가지 기술을 개발하고 현장에서 검증하기 위해 노력하고 있다. 인터엑스는 디지털 트윈과 AI 기술을 활용하여 생산 라인에서 인간의 개입을 최소화하고, 자율 생산 시스템을 구축하고 있다. 이를 통해 생산 효율성을 극대화하고 비용을 절감하며, 자율 제조 기술의 가능성을 현실화하고 있다.
이러한 글로벌 사례들은 자율제조가 어떻게 실현되고 있는지, 그리고 이를 통해 어떤 혜택을 얻을 수 있는지를 잘 보여준다. 자율제조는 기존의 생산 방식을 혁신적으로 변화시키며, 제조업의 미래를 선도하는 중요한 기술로 자리잡고 있다.
자율제조의 혜택
자율제조 시스템의 도입은 생산 가능한 시간을 크게 혁신한다. 기존의 인간 중심 생산 방식은 하루 8시간, 월 20일 정도의 생산 시간으로 제한되지만, 자율제조 시스템은 하루 24시간, 연중 365일 가동이 가능하다. 이를 통해 공장 하나로 최대 5개의 공장 효과를 누릴 수 있다.
또한 자율제조는 비용 절감에도 큰 효과를 가져 온다. AI와 디지털 트윈 기술을 통해 생산 공정을 최적화함으로써 비용을 절감할 수 있으며, 이를 통해 가격 경쟁력을 확보할 수 있다. 이는 품질 향상, 유연성 확보, 자율 제조 생태계 구축, 안전 및 환경 개선, 정밀한 의사결정 등 다양한 혜택으로 이어진다.
기술적 도전 과제
자율 제조의 성공적인 구현을 위해서는 몇 가지 기술적 도전 과제가 해결되어야 한다.
첫째, 고성능 제조 AI 기술이 필요하다. 현재의 AI 기술은 검사, 설비 이상 인지 등에서 약점을 보이고 있으며, 이를 보완하기 위해서는 고성능 AI 학습 기술과 데이터 수집 기술이 개발되어야 한다.
둘째, 신뢰 가능한 자율제어 기술이 필요하다. AI가 설비를 제어할 수 있도록 신뢰성 높은 제어 기술과 통신 시스템이 갖춰져야 하며, 이를 통해 자율 생산 시스템의 안정성을 확보할 수 있다.
셋째, 통합 운영 기술이 필요하다. 개별 설비의 지능자동화 기술을 통합하여 운영할 수 있는 기술이 개발되어야 하며, 이를 통해 전체 공정의 최적화를 이루어야 한다.
결론
자율제조는 제조업의 미래를 선도할 혁신적인 시스템으로, AI, IIoT, 디지털 트윈 등의 기술을 결합하여 효율성과 유연성을 극대화한다.
독일, 한국, 중국 등의 글로벌 사례를 통해 자율제조의 성공적인 도입과 그 혜택을 확인할 수 있으며, 이를 통해 생산성 혁신, 비용 절감, 품질 향상 등의 다양한 이점을 누릴 수 있다.
그러나 자율제조의 완전한 구현을 위해서는 고성능 제조AI, 신뢰 가능한 자율 제어 기술, 통합 운영 기술 등의 기술적 도전 과제를 해결해야 한다.
＊이 글은 ‘2024 자율제조 월드 콩그레스’에서 박정윤 인터엑스 대표가 발표한 내용을 재구성하여 정리한 것입니다.
오토메이션월드 임근난 기자 |
