[기획] 스마트 팩토리, 미래의 상상이 현실로

[에너지신문] 4차 산업혁명과 포스트코로나 시대를 맞이하면서 슈나이더 일렉트릭의 익산 스마트 팩토리가 주목받고 있다.

지난달 28일 오픈행사를 통해 정식 공개된 익산 스마트 팩토리는 ‘전자식 스마트 모터 보호계전기(EOCR)’를 생산하는 슈나이더 일렉트릭 코리아의 핵심 생산거점. 전통적인 제조공장의 이미지에서 탈피, 공장자동화 및 에너지관리를 위한 통합 엔드 투 엔드(End-to-End) 솔루션 도입을 통해 스마트 팩토리로 변신했다.

특히 스마트 매뉴팩처링(Smart Manufacturing) 구현을 위한 핵심 기술로 꼽히고 있는 에너지 관리, 원격관리, 증강현실, 예지보전, 보안 솔루션 등의 첨단기술이 대거 도입되면서 관심을 모은다.

지난 1981년 설립된 슈나이더 일렉트릭 익산 공장은 체계적인 모니터링과 관리 시스템 기반의 스마트 팩토리 솔루션 도입을 통해 △제품 불량률 10% 이상 감소 △에너지 소비 5% 이상 감축 △페이퍼워크 60% 감소 등의 성과를 달성할 것으로 예상되며 향후 3년 내에 제품 생산량을 100% 향상시킬 것으로 기대를 모은다.

익산 스마트 팩토리가 주목 받는 이유는 기존의 국내 기업들이 대규모 자동화 설비와 대대적인 생산 라인 교체에 주력했던 것과 달리 중소규모 공장을 어떻게 스마트 팩토리로 전환할 수 있는지를 보여주고 있기 때문이다. 익산 스마트 팩토리가 국내 IIoT(산업용 사물인터넷) 및 한국식 스마트 팩토리 확대에 선도적인 역할이 기대되는 이유다.

◆ 슈나이더 일렉트릭의 스마트 팩토리 기술

슈나이더 일렉트릭은 지난 1997년부터 ‘트랜스페어런트 팩토리(Transparent Factory)’ 개념 아래, 이더넷(Ethernet) 통신을 적용, 제품을 연결시키고 커뮤니케이션을 가능케 하는 등 사물인터넷 기술을 일찍이 접목해왔다. 전사적 차원에서 산업용 사물 인터넷에 대한 전문성과 4차 산업혁명의 모멘텀을 바탕으로 산업용 사물인터넷 기반의 비즈니스를 확장하고 있다.

슈나이더 일렉트릭의 기술이 집약된 에너지 관리 및 공정 자동화 기술 플랫폼 에코스트럭처를 기반으로 공장 내 전력을 사용하는 모든 곳의 에너지를 효율적으로 사용, 운영을 최적화한다. IoT를 기반으로 연결된 주요 에셋으로부터 실시간 데이터를 받아 클라우드 내에서 분석, 평가함으로써 발생 가능성이 있는 문제를 사전에 예측하고 해결해 인프라 전반의 안전성을 높이는 기능을 한다. 이는 스마트 팩토리 구축을 통한 기업 경쟁력 강화를 뒷받침 한다.

특히 슈나이더 일렉트릭의 솔루션은 스마트 팩토리의 핵심인 에너지 관리와 자동화 기술 도입을 중심으로 이 모두를 충족시킬 수 있는 ‘가장 포괄적인 제품’이라는 점에서 주목받고 있다.

커넥티드 제품, 엣지 컨트롤, 어플리케이션, 분석툴 및 서비스의 3개 레이어로 구성돼 솔루션은 물론 이를 기반으로 필드에서 직접 활용하고 유지 보수 할 수 있는 서비스 영역까지의 모든 포트폴리오를 갖추고 있다.

슈나이더 일렉트릭은 한국형 스마트 팩토리의 표본이 될 최신 기술을 직접 확인, 체험할 수 있도록 스마트 팩토리 내부에 ‘이노베이션 허브(Innovation Hub)’를 구축했다. 이 곳에서는 공장의 인력 및 품질, 에너지 효율, 생산량 등을 한눈에 확인할 수 있는 컨트롤 타워를 비롯해 주요 핵심 솔루션의 데모 부스가 구성돼 있다.

컨트롤 타워에서는 총 6개의 대시보드를 통해 공장 운영 및 관리 상황을 한눈에 확인 할 수 있으며, 필요에 따라 기간이나 특정 디바이스를 지정해 목표 생산량 등 세부 정보 및 에너지 효율 등과 관련된 데이터를 색과 그래프로 확인 할 수 있어 보다 직관적이다.

에너지 관리를 위한 중앙 관리 소프트웨어인 에코스트럭처 파워 모니터링 엑스퍼트(Power Monitoring Expert, PME)와 인력 및 품질, 에너지 효율, 생산량, 공장 운영관리 관련 각종 지수를 한눈에 볼 수 있는 린 디지털화 시스템(Lean Digitalization System)이 적용돼 있다.

이를 통해 실시간으로 공장을 안전하고 효율적으로 운영하며, 빅데이터를 활용해 제품과 시스템의 문제를 사전에 예측적(Predictive)으로 대응할 수 있다. 매뉴얼 보고서 제작 시간(reporting time)도 최대 40%이상 획기적으로 단축 할 수 있다.

에너지 관리 제품으로는 초정밀 전력 미터기 ION9000과 모바일로 제어가 가능한 고성능의 최첨단 기중 차단기 MasterPact MTZ, 아크 및 화재사고로부터 인명과 자산을 보호하기 위한 보호계전기 Easergy P5 등 최근 전력 에너지 관리 업계에서 가장 주목 받고 있는 주요 제품들을 확인할 수 있다. 이러한 전력 제품들은 컨트롤 타워의 전력 관리 소프트웨어 PME로 연결돼 전력 관리 및 사용 분석의 기반이 되는 중요 데이터를 전송하는 역할을 한다.

자동화 제품으로는 업계 최고의 성능을 자랑하는 터치스크린 및 산업용 PC인 HMI, 안전하고 유연한 연결성을 보여주는 고효율의 인버터 Altivar, 모션제어 및 서보 모터Lexium, 센서 및

RFID 제품 등 IoT 연결성을 기반으로 한 최신 자동화 제품들을 확인할 수 있다. 이러한 자동화 제품들로부터 나온 데이터는 IIoT 프로토콜을 내장된 모션·로직 컨트롤러 Modicon M262를 통해 게이트웨이 없이 상위 클라우드로 전송된다. 그리고 클라우드 기반의 장비 모니터링 소프트웨어인 Machine Advisor를 통해 주요한 장비 퍼포먼스를 실시간으로 언제 어디서든지 확인할 수 있다.

에너지와 자동화 제품이 통합 구성된 패키지 솔루션으로는 ‘스마트 모터 보호 및 정보감시솔루션’이 있다. 이 솔루션은 EOCR을 통해 장비에 설치된 각 모터들의 에너지를 모니터링 하고 온습도 센서를 통해 배전반, 제어반 등의 패널 내부 온도 및 습도를 감시, 과열과 화재로 부터 모터를 보호할 수 있다.

이러한 다양한 파라미터의 값들을 프로페이스 최신HMI 솔루션인 ‘HMI Centric’을 통해 원격으로 실시간으로 모니터링하고, 상세 알람을 받음으로써 예방보전을 가능케 해 작업자의 시간과 노력을 줄일 수 있다.

이 외에도 뛰어난 기술, 높은 보안 기준으로 클라우드 전반의 보안성을 강화하는 ‘에코스트럭처 어셋 어드바이저(Asset Advisor)’, 스마트 패드 및 태블릿을 통한 ‘아규멘티드 오퍼레이터 어드바이저(Augmented Operator Advisor, AOA)’ 등으로 차별화된 기술력을 확인할 수 있다.

현재 슈나이더 일렉트릭은 전세계 11개의 스마트 팩토리를 운영하고 있으며, 아시아에서는 익산공장을 비롯해 인도네시아, 태국, 필리핀, 베트남 등 총 6개의 스마트 팩토리를 보유하고 있다.

◆ ‘뉴 노멀 시대’의 스마트 팩토리

전 세계적으로 코로나19 이후 언택트(Untact) 시대에 맞춰 지속 가능한 생산 및 공급망 중단에 대비하는 ‘뉴 노멀 시대의 스마트 공장’에 대한 관심이 크게 증가했다. 특히 ‘디지털 트렌스포메이션’으로 불리는 산업 디지털화 과정의 중심에는 제조시설의 스마트화가 필수적으로 포함돼 있다.

국내에서도 정부 차원의 스마트 팩토리 지원 사업이 활발하게 이뤄지는 가운데 스마트 공장을 바라보는 제조업계의 시각도 많이 달라졌다. 전문가들은 단기간 내에 스마트 팩토리가 확산될 것으로 전망하고 있다.

스마트 팩토리 플랫폼을 구현하기 위해서는 사물인터넷 기술을 통해 통신 기능을 갖춘 센서들이 플랫폼에 손쉽게 연결되고, 센서들이 모니터링하는 각종 정보들이 통합 데이터베이스에 실시간으로 저장돼야 한다. 또한 플랫폼에 연결되는 각종 설비, 센서, 정보시스템들이 서로 데이터를 주고 받을 수 있어야 하고 보안성을 갖추면서도 효율적으로 데이터가 공유됨으로써 플랫폼을 통해 참여자들이 안심하고 정보를 공유할 수 있어야 한다.

핵심은 공장에서 쓰이는 에너지 관리와 시설 운영의 자동화 기술 구현이다. 공장을 구성하는 각각의 공간과 전력을 사용하는 모든 디바이스에서 활용되는 에너지의 소비량을 실시간으로 정확하게 측정하고 분석하면 에너지(전력) 소비 효율 최적화를 이룰 수 있다.

사용자 측면에서 중요한 것 중 하나는 유지보수비용 절감이다. 설비에 문제가 있을 때 이를 복구하고 정비하는 시간을 얼마나 단축시킬 수 있느냐 하는 점도 유지보수 비용을 줄이는 것과 연결된다. 이를 위해 가장 중요한 것이 디지털 역량 강화라고 할 수 있다.

최근 과학기술정보통신부에 따르면 전 세계 스마트 팩토리 시장은 2022년까지 매년 9.3%씩 성장, 2000억달러 이상의 시장 규모가 형성될 것으로 예상된다. 미국, 독일, 일본 등 주요 제조 선진국뿐만 아니라 중국에서도 시장의 성장활력 제고, 고용창출, 무역수지 개선 등을 위해 ICT를 활용한 제조업 경쟁력 강화정책을 수립, 추진하고 있다.

우리나라 정부도 2030년까지 인공지능 기반의 스마트 팩토리 2000개를 구축하기로 했다. 이를 통해 제조업 부가가치율을 선진국 수준인 30%로 끌어올려 세계 4대 제조강국으로 도약하겠다는 비전을 내놨다.

글로벌 시장 조사업체 ‘마켓 앤 마켓’은 국내 스마트 팩토리 시장 규모가 올해 9조 5900억원에서 오는 2022년 15조 6000억원으로 60%이상 커질 것으로 내다봤다.