한국CDE학회가 지난 8월 24~26일 코트야드메리어트 서울보타닉파크에서 2022년도 하계학술대회를 진행했다. ‘포스트 코로나 시대의 CDE 기술 트렌드를 조망하다’라는 주제로 진행된 이번 학술대회에서는 포스트 코로나 시대를 대비해 능동적으로 환경 변화에 대응하는 솔루션으로서 CDE(Computational Design and Enigineering) 기술의 고도화 방향과 적용 사례를 폭넓게 모색하는 자리가 마련됐다. ■ 정수진 편집장
산업 디지털 전환을 위한 핵심 전략은 기술 융합과 데이터
이번 학술대회의 키노트 연설에서는 LS일렉트릭의 생기/소재연구센터장인 조욱동 상무가 ‘스마트팩토리의 실체적 여정과 등대공장 구축사례’를 소개했다. 등대공장(Lighthouse Factory)이란 사물인터넷(IoT), 인공지능(AI), 클라우드 등 4차 산업혁명의 핵심 기술을 활용해 제조업의 새로운 모델을 제시하는 공장을 가리킨다. 세계경제포럼(WEF)은 지난 2018년부터 전세계 공장 가운데 매년 두 차례 등대공장을 선정해 발표하고 있는데, LS일렉트릭의 청주공장은 2019년 포스코에 이어 우리나라에서는 두 번째로 작년 등대공장에 선정됐다.
LS일렉트릭은 일찍부터 디지털 기업으로의 변화를 고민해 왔고, 2019년에는 디지털 전략 및 인프라를 마련하기 시작했다. 이후 디지털 제조 혁신 및 제품 경쟁력 강화를 위해 스마트 공장을 구축해 왔으며, 올해부터는 업계 최고 수준의 제조 및 제품 경쟁력 확보를 추진 중이다. 또한, LS일렉트릭의 스마트 공장 구축 사례를 기반으로 사업화도 모색하고 있다. 조욱동 상무는 “기업의 신속한 의사결정을 위해서는 실행력이 중시되고 있다. 그래서 디지털 전환은 기술 중심의 톱다운(top-down) 형태가 아니라, 기업의 효율적인 운영에 중점을 두고 진행해야 한다”고 짚었다.
무엇보다 시급한 것은 디지털 전환에 대한 전략적 방향을 설정하는 것이다. LS일렉트릭은 자동화 라인 구축, 제조 전산 시스템 구축, MES 적용 등의 노력이 한계점에 이르렀다는 인식을 바탕으로, LS일렉트릭이 가진 경쟁력과 디지털 기술을 융합해 데이터로 일하고 새로운 가치를 창출하는 스마트 엔터프라이즈 비전을 마련했다. 데이터 기반의 경영 개선 활동을 위한 전략을 먼저 마련하고, 이를 기반으로 ERP부터 협력사까지 시스템 연결, 데이터 운영, 추적, 제어를 가능하게 한다는 전략을 추진한 것이다.
▲ 키노트 연설에서는 LS일렉트릭의 스마트 공장 구현에 대한 내용이 소개됐다.
스마트 공장의 가치 증대에서 새로운 비즈니스 창출까지
LS일렉트릭이 정의한 스마트 공장은 제품의 기획부터 판매와 고객 전달까지 모든 것이 연결되고, 이 연결을 통해 최고의 가치를 제공할 수 있도록 하는 IT(정보기술)와 OT(운영기술)의 역할을 실현하는 것이다. 개발 계획부터 R&D까지의 연결, 다품종 대량생산 체계 구축, 생산 중 에너지/설비 효율 향상 등을 위해 LS일렉트릭은 자동화뿐 아니라 생산, 공정 운영, 제어, 통신 등 모든 것을 데이터로 연결하고, 데이터를 중심으로 의사소통과 의사결정을 할 수 있는 스마트 공장을 추진했다. 하드웨어, 데이터, 데이터 분석 결과를 하나의 플랫폼에서 제공하는 디지털 트윈도 중요한 요소이다.
조욱동 상무는 “초기에 2개 라인부터 스마트 공장 구현을 시작해 데이터를 연결하고 효과를 검토했다. 이후 데이터의 통합 연계 체계, 엔드 투 엔드 품질 방어 체계, 자율 생산 운영 체계, 스마트 설비 관리 체계 등 미래 공장의 운영 모델에 대한 전략을 수립했으며, 각 전략에 대한 과제를 수행하면서 우수 사례를 확보하고 패키지 상품화하는 과정을 진행 중에 있다”고 스마트 공장의 구현 과정을 소개했다.
또한, “스마트 공장은 대개 ROI가 곧바로 나오지 않지만, 임계점이 지나면 생각보다 큰 가치를 얻을 수 있는 특징이 있다. LS일렉트릭의 경우 스마트 공장 구축을 통해 직접 생산 비용 효과, 품질 비용 효과, 운영비용 효과 등을 얻었으며, 140억 가량의 원가를 절감한 것으로 분석하고 있다”고 전했다. 가시적인 비용 절감뿐 아니라 양질의 데이터가 더 많이 축적되고, 이를 더 빠르게 분석해 실시간 의사결정에 활용할 수 있게 된 것도 성과이다.
LS일렉트릭은 오는 2025년까지 스스로 운전 가능한 자율형 공장을 완성한다는 목표를 세웠다. 자동화 기반이 마련된 공장에 스마트화 전략을 도입해, 궁극적으로 사람이 개입하지 않고 24시간 자율 운영할 수 있는 공장을 추구한다는 것이다. 이를 위해 조욱동 상무가 중요한 요소로 꼽은 것은 데이터에 기반한 변화 관리이다. LS일렉트릭이 생각하는 스마트 공장은 기존 사업영역의 도메인 지식을 이용하면서, 여기에 4차 산업혁명 기술을 더해 새로운 가치를 만드는 공장이다. LS일렉트릭은 그간 진행한 스마트 공장 활동을 자산화하고 다른 라인과 공장에 적용할 수 있는 전략을 마련하는 동시에, 이렇게 축적한 기술력과 노하우를 솔루션으로 만들어 새로운 비즈니스를 추진하는 방법도 고민하고 있다.
조욱동 상무는 “LS일렉트릭이 쌓아 온 OT/IT 엔지니어링의 전문성에 엣지 플랫폼, 디바이스 전문성, 인공지능/머신러닝 알고리즘 등을 결합하고, 이를 바탕으로 고객사 공장의 문제를 해결하는 디지털 생산 관리, 데이터 분석, ESG 솔루션 서비스를 제공하고자 한다”면서, “LS일렉트릭은 플랫폼이나 시스템 회사가 아니며, 내부에서 스마트 공장 운영과 커스텀화를 통해 얻은 경험을 제공하고자 한다”고 전했다.
▲ LS일렉트릭의 조욱동 상무는 스마트 공장의 구축 과정에서 쌓은 노하우를 더 많은 기업에 전달하는 방법을 고민 중이라고 소개했다.
디지털 전환을 위한 고민부터 인력양성까지 다양한 목소리를 듣다
디지털 전환은 다양한 산업과 규모의 기업에서 공통 과제로 자리잡고 있다. 한편으로 기업마다 다양한 환경과 과제를 안고 있어 이를 효과적으로 해결하는 것이 고민거리이기도 하다. ‘디지털 전환의 과제와 산학연 협동’을 주제로 진행된 패널토의에서는 산업계와 학계에서 디지털 전환과 스마트 공장의 과제와 실제적인 추진 방법 및 이 과정에서 산업계·학계·연구기관이 어떻게 시너지를 발휘할 수 있을지에 대한 논의가 진행됐다.
LG전자의 송시용 상무는 “스마트 공장은 돈으로 살 수 없고 하루 아침에 완성되지 않는다는 교훈을 얻었다”면서, 올해 초 WEF 등대공장에 선정된 창원 LG 스마트파크의 사례를 소개했다. 냉장고, 오븐 등 주방가전제품의 수요가 기하급수적으로 늘면서 제품 개발에 대한 예측의 불확실성이 높아졌고, 대량 맞춤생산(매스 커스터마이제이션)에 대한 대응도 요구됐다. 송시용 상무는 “가전 공장은 공정에서 인력 중요도가 높아서 자동화부터가 쉽지 않은 과정이다. LG전자는 제품의 구조를 간소화하기 위해 설계 자동화 및 해석 기술로 빠르게 검증하고, 로봇과 자동화 기술로 라인을 구성하는 과정을 진행하고 있다”면서, 회사가 갖고 있는 자산을 최대한 활용하기 위해 자동화, 정보화, 지능화 솔루션을 접목하는 과정에 있다고 소개했다.
삼성SDI의 방선희 상무는 디스플레이에서 배터리까지 사업 영역을 넓히고 있는 삼성SDI의 디지털 전환 노력을 소개하면서, “지난 2000년부터 배터리 양산화를, 2011년부터는 전기자동차 배터리의 양산 준비를 시작했다. 오는 2030년에는 전기자동차 시장이 4~5배 성장할 것으로 보여, 이에 대비해 확장을 진행 중”이라고 전했다. 또한, “최근의 고민은 고도화된 자동화를 넘어 향후 10년을 바라보고 가상화와 지능화를 어떻게 이룰 것인가 하는 것”이라면서, “전기자동차 배터리의 본격 양산을 앞두고 가상화와 지능화 기술을 적용할 계획이다. 또한, 가상화 기술을 활용해 해외 공장의 원활한 셋업과 가동을 진행하고자 한다”고 밝혔다.
국내 클린룸 산업에서 높은 시장점유율을 갖고 있는 신성이엔지는 최근 공조사업에도 진출하면서 신 공장을 준공했다. 신성이엔지의 오동훈 전무는 “처음 디지털 전환을 시작할 때부터 전산화와 데이터 수집 작업을 진행했고 ICT(정보통신기술)를 접목해 디지털화를 일부 적용했다”고 소개했다. 또한, “모든 비즈니스 도메인의 가치사슬을 최적화하는 최종적인 ‘디지털 전환’까지는 아니지만 현재 부분적으로 최적화를 하고 있으며, 이를 종합적으로 연결하고 전사적으로 확대하는 노력을 지속하고 있다”고 전했다.
▲ 패널토의에서는 디지털 전환, 산학협력, 인력 양성 등에 대한 산업계와 학계의 고민과 노력을 공유했다.
자동차 내외장재 전문기업인 서연이화의 송창석 팀장은 “디지털 전환의 필요성은 공감하지만, 중견기업으로서 자원과 인력의 한계가 있는 것도 현실”이라면서, “특히 중견기업은 영업이익이나 수익성 측면에서 빠른 개선이 이뤄지지 않으면 도태될 수도 있다. 보기 좋은 디지털 전환보다 우리 회사에 맞는 디지털 전환이 필요하다고 느낀다”고 전했다. 디지털 전환을 위한 목표를 새롭게 고민하면서 지능화 제조혁신을 시작하고 있다고 소개한 송창석 팀장은 “대형 제조기업이 기술개발을 꾸준히 진행하면서 협력사에도 제공하고 있지만, 중견기업으로서는 솔루션에 대한 정보공유가 더 활발해지기를 기대한다”고 밝혔다.
와이어링, 하네스, ICU 박스 전자기기 등 자동차 부품을 생산하는 일화의 이상현 부장은 “와이어링이나 하네스의 경우에는 자동화율이 낮은 편이어서, 스마트 공장 및 빅데이터에 접근하면서 자동화보다는 시스템을 중심으로 고민하고 있다”고 소개했다. 정보화에 초점을 두고 15개국 70여 개의 공장을 관리하면서 기존 데이터를 최대한 축적하고 시각화하는 방법을 고민하고 있다는 설명이다. 이와 함께 일화는 제조 현장에 IT를 잘 접목해 사용할 수 있도록 하는 방법을 모색하고 있다. 이상현 부장은 데이터의 가시화와 확인을 위해 태블릿과 AR(증강현실)을 이용하는 것, 그리고 데이터 분석 결과를 이미지로 재학습시키는 방법 등을 고민하고 있다고 전했다. 또한, “스마트 공장은 회사마다 필요한 부분을 해결해서 좋은 결과를 내는 것이 중요하다고 본다”면서, 중견기업의 입장에서 인력 부족과 인력 유출에 대한 어려움도 있다고 전했다.
한국CDE학회장인 성균관대학교 노상도 교수는 “기업에서 겪는 다양한 문제를 연구자가 알기는 어렵기 때문에, 학교와 기업이 많이 교류하고 논의하는 것이 필요할 것”이라고 전했다. 활발한 교류를 통해 기업은 당면한 문제를 해결할 수 있는 가능성을 찾고, 연구자는 전공 지식을 솔루션으로 만들고 지원할 수 있는 범위를 가늠할 수 있을 것이라는 설명이다. 이와 함께 “데이터와 소프트웨어 등 디지털 기술을 갖춘 인력을 양성하기 위해서는 회사에 입사한 후 교육하는 것보다 학교에서 관련 지식을 익히는 것이 더 효율적이라고 본다. 이런 관점에서도 지속가능한 산학협력을 고민해야 할 것”이라고 짚었다.
또한 노상도 교수는 “한국CDE학회는 기술을 중심으로 엮여 있는 융복합 학회로서, 전체적인 부분을 조망할 수 있는 강점을 갖고 있다. 이를 바탕으로 향후 산학협력을 비롯해 다양한 활동에 참여하고 교류를 확대하고자 한다”고 전했다.
포스트 코로나 시대의 산업 경쟁력 위한 기술 연구 내용 소개
이외에도 이번 하계학술대회에서는 인공지능, 사물인터넷, 가상현실/증강현실, 스마트 공장, 디지털 매뉴팩처링 등 다양한 주제에 걸친 학술 프레젠테이션과 포스터 세션, 연구윤리 워크숍 등 프로그램이 진행됐다.
한국CDE학회는 “학회는 기계/자동차/조선/건축 등 다양한 산업 분야의 기술 연구 및 산학 협력 활동을 더욱 활발하게 진행하고 있다”면서, “이번 하계학술대회가 최신 연구성과 공유, 의견 교환과 함께 새로운 연구 주제를 도출하며, 포스트 코로나 시대 4차 산업혁명의 새로운 방향을 모색하는 기회가 될 것”이라고 전했다.
- 일반 세션
- IoT/AI Application
- VR/AR/BIM
- Ship & Ocean Engineering
- Smart Systems/Factory/Car/City
- Digital Manufacturing
- 기획/특별 세션
- Voronoi Diagram 기반 라이브러리 소개 및 응용문제 해법
- 티칭리스 협업 매니퓰레이션 기반 지능형 자율 제조 시스템
- 중견·중소 섬유산업 디지털 트랜스포메이션
- 설계 생산성 향상을 위한 지능형 상세설계 자동화 기술 개발
- 정형 건축물의 계획설계 지원 설계자동화 기술 개발
- 설계 품질 검토 자동화를 위한 지능형 설계 서비스 보급·활용 기술 개발
- 중견·중소 조선산업 디지털 트랜스포메이션
- 인공지능 기반의 건축설계 자동화 기술 개발
- 설명가능한 AI 기반 디지털 트윈 자율운영 서비스 기술 개발
- DX 기반 생산 시스템 설계/검증 방법론
기사 내용은 PDF로도 제공됩니다.
