[이슈분석] 5G 스마트공장, 가능성이 보인다

5세대(5G) 이동통신 스마트팩토리가 산업 현장에 적용되고 있다. SK텔레콤과 KT, LG유플러스는 산업별 특성을 고려한 맞춤형 5G 인프라를 구축하고 인공지능(AI)과 클라우드 기술을 접목한 서비스 모델을 구축, 생산성 증대효과를 입증하고 있다.

5G 스마트팩토리는 개념 설계 단계를 넘어 중소기업 현장에도 적용되고 있다. 본격적인 상용화 확산을 위해 성공적인 서비스 모델 구축사례 공유를 확대하고 정책 지원을 보완하는 것은 과제다.

통신사와 제조사, 전문가는 '5G 기반 스마트공장 표준화 포럼'을 출범, 효과적인 산업 적용사례와 표준화 과제 등 발전 방향을 논의하고 있다.

◇SK텔레콤, 5G·AI·MEC 토털 솔루션

SK텔레콤은 포럼을 통해 5G와 모바일에지클라우드(MEC), AI를 접목한 생산 효율화 사례를 공유했다.

SK텔레콤은 A중견기업 공장에 '5G 기반 로봇 가이던스' 시스템을 적용했다. 팔 모양을 한 로봇은 작업대 위 반제품을 5G 네트워크를 통한 제어와 모니터링을 바탕으로 다음 작업대로 정확하게 옮겨준다. 로봇의 정확한 동작을 위해 공장에는 10㎳(0.001초) 저지연과 대용량 데이터 전송이 가능한 5G MEC 서버를 공장에 구축했다. 작업시간을 단축하는 동시에 생산품 운반 정확도를 높인다.

SK텔레콤은 B기업에는 5G 기반 설비진단 시스템을 도입했다. 생산설비에 센서를 부착해 10분당 5초간 진동데이터를 수집하고 5G 망을 통해 실시간 전송한다. AI가 실시간 진동 패턴을 분석, 설비 이상 여부를 감지한다. 공장 내 복잡한 설비 특성과 생산 효율을 고려할 때 기존에는 사람이 지속적으로 기기 진동을 측정하기 어려웠다. 5G 망을 통해 설비가 상시 가동되는 중에 즉각적으로 데이터를 파악, 이상 발생 시 생산공정 중단을 최소화하는 효과다.

SK텔레콤은 C금형기업에는 불량품 검사에 5G를 도입했다. 생산라인 데이터와 금형온도, 진공압력, 제품별 레이저 각인 일련번호가 5G 사설망을 통해 중앙서버로 전송되면 AI가 불량 발생 가능성을 진단해 제품 하자 여부를 판별한다. 기존에는 제품을 랜덤하게 추출, 단면을 잘라보고 하자 여부를 판단해야 했지만 5G 솔루션 도입으로 버려지는 제품을 줄일 수 있게 됐다. 이외에도 SK텔레콤은 D 기업에는 제조설비 내 유선기반 통신을 5G 망으로 전면 대체, 복잡했던 통신선을 없애고 생산 공정을 유연하게 변화시켰다.

◇KT, 스마트팩토리 '코봇' 대표주자

KT는 5G 망과 로봇의 접목을 스마트공장 경쟁력으로 내세우며 5G 스마트공장 포럼과 별개로 다양한 구축 사례를 제시했다.

KT는 자동차·선박 기자재용 알루미늄을 공급하는 린노알미늄에 5G 스마트팩토리 '코봇'을 적용했다. 트럭용 알루미늄 적재함 제품을 만드는 과정에는 구멍을 뚫는 드릴링과 못을 결합하는 리벳팅 공정이 포함된다. 기존에는 작업자가 접합점의 위치 확인을 위한 치수 측정을 하고 직접 드릴을 사용해 제품에 구멍을 만들고 리벳을 심어야 했다.

KT가 구축한 로봇팔 형태의 코봇은 5G 초저지연 성능을 기반으로 정확하게 드릴링과 리벳팅 작업을 진행한다. 근로자는 기기 제어와 생산정보를 관리하는 방식으로 분업화된다. 린노알미늄에서 개당 8분의 시간이 소요되던 드릴·리벳팅 작업은 5G 스마트팩토리를 도입하자 개당 7분 30초로 단축됐다. 시간당 생산량도 15개에서 16개로 증가했다.

KT는 초정밀 강구(쇠구슬) 제조기업 '박원' 포장공정에도 코봇을 적용했다. 포장된 쇠구슬 박스를 로봇팔 형태의 코봇이 정확하게 다음 공정으로 이동, 근로자 피로를 줄이고 정확한 생산 효율을 달성하도록 한다.

KT는 현대로보틱스와 사람과 협업 없이 대형 공장에 적용 가능한 '5G 스마트팩토리 산업용 로봇'을 출시, 산업현장 적용을 준비한다. 산업현장에서 사람이 수행하기 어려운 고속, 고중량, 고위험 공정을 협동로봇보다 작업 속도가 빠르고 더 무거운 하중을 지탱하며 수행한다. 로봇 장애진단, 빅데이터 관리 등 솔루션을 병행 제공, 효과적인 생산관리가 가능하다.

◇LG유플러스, 진단 분야에 강점

LG유플러스는 5G와 AI를 적용해 스마트공장 진단 분야와 관련해 다양한 적용 사례를 구축했다.

LG유플러스는 ㄱ기업에 5G 기반 모터진단 솔루션을 구축했다. 대형 모터에 센서를 부착, 전압과 전류를 수집·분석해 고장을 사전에 진단하고 에너지를 관리할 수 있도록 한다. 센서가 5G망을 이용해 진단 정보를 중앙 서버로 전송하면 1300만개 모터 관련 빅데이터를 기반으로 한 알고리즘이 기계적 이상은 물론이고 전기적 이상도 잡아낸다.

모터 내 진동센서를 설치하는 기존 진동분석 방식과 달리 모터와 분전반 사이에 측정 단말을 연결해 전류와 전압을 측정하는 방식으로 정확도를 높이면서 비용을 절감할 수 있도록 했다.

LG유플러스는 ㄴ기업에는 AI 설비 예지보전 시스템을 구축했다. 공장 내 생산에 필요한 펌프와 모터 등 소형 회전설비, 터빈, 원심압축기, 펌프 등 대형 회전시설에 센서를 부착해 진동 데이터를 5G와 LTE 망을 통해 실시간 서버로 전송한다. 공장 관리자는 진동 전문가의 도움 없이도 실시간 수치화 자동분석을 통해 설비의 불시 고장 예방, 시간 등 비용 절감을 기대할 수 있다.

LG유플러스는 ㄷ기업에는 5G 기반 지능형 영상보안 시스템을 구축했다. 공장 내 영상과 음원을 실시간으로 분석하여 현장의 안전환경 이상상황을 자동으로 감지하고 알려준다. 불꽃·연기·스팀 감지, 안전모 미착용 감지, 위험구역 접근 감지, 설비 이상온도 감지, 얼굴인식, 이동형 CCTV 등이 수집한 방대한 데이터를 5G 망 저지연 성능을 기반으로 중앙서버로 전송한다.

관리자는 모바일 앱을 통해 언제 어디서나 이상상황에 대한 알람을 받을 수 있고 실시간 모니터링과 영상 다시보기 등 효과적인 관리가 가능하다.

홍인기 5G 기반 스마트 공장 표준화 포럼 위원장(경희대 교수)은 “중소기업을 중심으로 통신사의 5G 스마트공장 솔루션 실제 적용 사례가 본격적으로 확보되고 있다”며 “스마트 공장이 산업계 전체로 확산될 수 있도록 사례 공유와 기술 표준화 등 구심점 역할을 하겠다”고 말했다.

박지성기자 jisung@etnews.com