디지털 트윈에서 로봇까지… AI가 구현한 LG전자 스마트팩토리 [가보니]

스마트팩토리 사업의 첨병 SFAC
AI로 전 영역을 연계하는 스마트팩토리 솔루션
로보틱스 솔루션으로 생산 자동화 앞당겨

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

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

#다관절 로봇 팔이 무작위로 겹쳐 쌓인 부품 사이에서 모양을 스스로 인지하고 종류별로 구분해 지정된 장소에 놓는다. 육안으로 확인이 어려운 불량 부품도 선별한다. 이 로봇은 작업 중 장애물이 갑자기 튀어나오자, 속도를 줄이고 장애물을 피해 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. (사진제공=LG전자)

18일 굵은 빗줄기를 뚫고 도착한 경기도 평택 LG전자 생산기술원의 스마트팩토리확산센터(SFAC, Smart Factory Acceleration Center). 이 곳은 실제 현장에 적용된 LG전자의 스마트팩토리 솔루션을 한눈에 볼 수 있는 장소다.

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.

SFAC A전시존은 인공지능(AI)과 빅데이터 기술을 전체 공정과 연계한 솔루션이 전시돼 있다. 가장 먼저 볼 수 있는 ‘PRISM’은 생산공장 설계, 검증 시뮬레이션 시스템이다. 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.

▲스마트팩토리 솔루션이 적용된 경남 창원 LG스마트파크 냉장고 생산라인의 모습 (사진제공=LG전자)

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

비전 AI 기반 실시간 감지 시스템도 인상적이었다. AI가 정상 가동 중인 공장 모습을 학습한 후, 이상 상황이나 온도, 불량, 안전 등을 감지한다. 시연자가 안전모와 작업 조끼를 입지 않은 채로 이동하자 경고음이 울렸다.

스마트팩토리 데모라인에서는 LG전자가 추구하는 자동화 생산 현장을 볼 수 있다. 신준현 LG전자 신사업개발태스크 팀장은 "사람이 하기 힘든 복잡하고 세밀한 작업을 로봇이 대신 수행한다"며 "기존 인력은 다른 필요 공정에 재배치해 생산성을 높일 수 있다"고 말했다.

▲스마트팩토리 솔루션이 적용된 경남 창원 LG스마트파크 냉장고 생산라인의 모습 (사진제공=LG전자)

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)이 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)도 전시돼 있다. AMR은 카메라와 레이더, 라이다(LiDar) 등 다양한 센서가 탑재돼 주변 환경을 인식하며 자율주행으로 이동, 작업을 수행한다.

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.

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

다른 한쪽에는 AMR을 활용한 다양한 로봇이 위치해 있다. 손신웅 LG전자 로봇FA솔루션담당 책임연구원은 "생산기술원의 AMR은 고객 수요에 맞춰 다양한 형태로 변형 가능한 점이 특징"이라며 "일례로 이차 전지 산업에서 활용하는 점보롤(Jumbo Roll), 팬케이크(Pancake)에 맞춘 AMR 등이 있다"고 설명했다.

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.

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