5G, AI, 클라우드 기술이 한국 산업의 근간인 제조업 혁신 앞당길 계획

[인더스트리뉴스 방제일 기자] 산업통상자원부와 과학기술정보통신부, 중소벤처기업부가 공동 주최하고 SK텔레콤, 스마트제조혁신센터가 주관하는 ‘5G기반 스마트팩토리 얼라이언스’ 행사가 최근 스마트제조혁신센터에서 개최됐다.

이번 행사에서는 조기 상용화된 5G를 활용해 품질검사에 머신러닝을 적용하는 데모가 소개됐고 설비관리 AR(증강현실), 로봇을 통한 자율주행 물류이송, 협업로봇, 유연생산설비 등의 다양한 스마트공장 고도화 기술을 선보였다. 또한 스마트팩토리 관련 ICT 기업과 운영기술 개발기업이 모여 서로 상생할 수 있는 생태계 구축을 위해 ‘5G-SFA(Smart Factory Alliance)’ 출범을 선포했다.

삼성전자, 마이크로소프트, 보쉬, 지멘스 등 스마트팩토리의 각기 다른 분야에서 활약 중인 기업들은 5G-SFA를 통해 분절된 기술·규격을 통일하고 호환이 가능한 범용 솔루션을 만든다. 5G를 활용한 상용 기술, 사업 모델도 공동 개발하기로 했다. 통일된 규격이 마련되면 5G 스마트팩토리 솔루션 개발 속도가 빨라지고 비용이 절감될 예정이며 중소기업도 수월하게 솔루션을 업그레이드할 수 있게 된다.

5G 협업로봇이 제품 싣고 자율 운송… 5G가 생산라인을 블록 쌓듯 만들어

한편 이번 행사에서 SK텔레콤과 스마트제조혁신센터는 5G스마트팩토리 솔루션 5종을 공개 시연했다. 솔루션 5종은 사람과 협업을 통해 전체 생산성을 높이는 데 중점을 뒀다. 5G, AI, 클라우드 등 첨단 기술도 탑재됐다. 범용 솔루션으로 어떤 기업이든 쉽게 도입할 수 있는 장점을 지니고 있다.

5G 다기능 협업 로봇은 5m(가로)x3m(세로)x2m(높이) 크기로 6축 로봇팔, 3D센싱 기능을 탑재한 카트형 로봇이다. 이 로봇은 내부 공간에 스스로 제품을 적재하고 자율주행으로 이동한다. 로봇은 근로자의 요청에 따라 제품을 다음 생산 라인으로 옮기거나 불량품만 따로 모아 별도 공간으로 운송하는 데 주로 쓰인다.

인공지능 서버와 연결된 5G는 다기능 협업 로봇에 명령을 전달한다. 로봇이 자율주행으로 이동할 수 있도록 주변 상황을 전달하기도 한다. SK텔레콤은 이 로봇을 자동차 부품 전문기업 ‘셰플러’, 광학기기 업체 ‘씨메스’, 자동화S/W 업체 ‘엔스퀘어’ 등과 공동 개발했다. 셰플러 안산 공장에 2019년 1분기 상용화할 계획이다.

5G 스마트 유연생산 설비(Smart Base Block)는 생산라인을 마치 블록 쌓듯 만들 수 있는 솔루션이다. 1.5m(가로)x1m(세로)x2m(높이) 크기의 한 모듈마다 부품 제조를 위한 로봇팔 등이 탑재돼 있다. 생산, 검수, 포장 등을 담당하는 모듈 3~10개가 모여 하나의 제품 생산 라인이 만들어진다. 만약 생산 라인에 새로운 기능이 필요하면 모듈을 더하고 공정 시간을 줄이고 싶다면 모듈을 빼면 된다.

5G는 각 모듈의 자동화 컴포넌트(센서, 제어기, 로봇팔 등)를 무선화 하는 데 사용된다. 모듈별로 발생하는 빅데이터를 중앙컴퓨터로 전달해 공정 효율을 분석하기도 한다. 5G 소형 자율주행 로봇(AMR)은 사람과 협업을 위한 소형 로봇이다. 하단에 달린 바퀴 4개로 좁은 공간에서도 능숙하게 움직인다. 자율주행을 통해 장애물을 스스로 피한다.

로봇 상단은 용도에 맞게 바꿀 수 있다. 작은 로봇팔을 장착해 근로자에게 연장을 전달할 수 있으며, 쉴드박스를 장착해 중요한 부품을 다른 라인으로 전달할 수도 있다. 근로자들을 찾아다니며 음료를 제공하는 도우미 역할 기능으로 개조도 가능하다. 5G는 모바일 로봇 여러 대가 동시에 안정적으로 움직일 수 있도록 끊임없이 제어 명령을 내리는 역할을 한다. 5G로 연결돼 와이파이 연결보다 움직임 범위가 넓고 안정성이 뛰어나다.

ARv스마트 글래스는 근로자가 쓰는 ARv안경을 통해 설비, 부품 정보, 조립 매뉴얼 등을 실시간 확인할 수 있는 서비스로 5G는 ARv정보를 항상 최신으로 업데이트한다. 5G-AIv머신비전은 국내 1호 5G 산업용 솔루션으로 자동차 부품이 컨베이어 벨트를 지나가는 동안 1,200만 화소 카메라로 사진 24장을 다각도로 찍어 5G를 통해 클라우드 서버로 전송한다. 서버의 고성능 AI는 순식간에 사진을 판독해 제품에 결함이 있는지 확인한다.

SK텔레콤은 5G-AI 머신비전이 근로자와 협업을 통해 1인당 생산성을 최대 2배까지 높일 수 있다고 설명했다. 5G 상용화 이후 SK텔레콤은 다양한 기업과 5G-AIv머신비전 도입을 협의하고 있다.

5G 전환 강점은? “유형별 최적 성능 발휘… 공장 설계 유연성·효율 높여”

LTE는 단말과 데이터 종류에 관계없이 모두 같은 방식으로 전송 처리해 공장 형태·상황 맞춤형 솔루션을 제공하는 데 일부 제약이 있었다. 5G는 설비 유형에 맞게 네트워크 성능을 조정할 수 있다.

예를 들어 대용량 데이터 전송과 인공지능 클라우드 서버까지 빠른 반응속도를 요구하는 ‘5G-AI 머신비전’에는 고속 데이터 모드로 네트워크를 설정한다. 빠른 반응속도가 필요한 설비에는 ‘모바일 엣지 컴퓨팅’을 주변 5G 기지국에 설치해 데이터 전송에 필요한 구간을 줄인다.

수 백대의 자율주행 로봇이 충돌 없이 움직이기 위해서는 좁은 공간에서도 많은 단말을 안정적으로 연결하는 5G의 초연결 특성을 활용한다. 방위 산업용 부품이나 반도체 부품을 제조하는 공장에는 ‘양자암호통신’을 추가 적용해 네트워크 보안 강도를 높인다.
SK텔레콤은 유형별로 네트워크를 최적화할 수 있는 5G 전용 기술 ‘네트워크 슬라이싱’을 2016년부터 선제적으로 개발해왔다. 28GHz 초고속 데이터 전송 기술, 모바일 엣지 컴퓨팅, 양자암호통신 등도 차례로 상용화할 계획이다.

SK텔레콤 장홍성 IoT/Data사업단장은 “5G 상용화로 스마트팩토리 개발과 구축을 우리나라가 주도할 수 있는 기회가 열렸다”면서, “다른 ICT 회사, 공장자동화 전문기업과 협업을 통해 새로운 5G 팩토리 생태계 구축에 앞장서 갈 것”이라고 말했다.

정부관계자는 “5G의 핵심은 네트워크와 인공지능의 결합으로 앞으로 스마트팩토리는 유선에서 무선으로, 제조생산라인의 유연성 강화로 발전될 것이며 우리나라의 5G 조기 상용화 서비스 시작과 5G 스마트팩토리 얼라이언스 출범을 통해 국내 5G 스마트공장 구축산업이 글로벌시장을 선도할 것으로 기대된다”고 말했다.

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