[르포] AI가 불량률 낮추고 위험 감지…LG 스마트팩토리 가보니

제조공장에 AI(인공지능)과 로봇이 사용되면서 불량률을 낮춰주고 위험이 생기면 알림을 준다. 최근에는 생성형AI 기술까지 적용되면서 공장 운영 관련 리포트를 편리하게 받아볼 수 있고, 제조라인에서 오류가 발생하면 음성으로 빠르게 멈출 수도 있다.

LG전자 스마트팩토리 솔루션은 제조시설에서 공장 기획부터 설계, 구축, 운영에 이르는 전 단계를 구축해주는 B2B(기업간 거래) 사업이다. LG전자는 그동안 LG 그룹사에 적용하던 스마트팩토리 노하우을 사업화해서 B2B 고객사에 공급하는 사업을 올해 시작했다.

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

경기도 평택에 위치한 LG전자 생산기술원의 스마트팩토리확산센터(SFAC, Smart Factory Acceleration Center)에서는 실제 현장에 적용된 LG전자의 스마트팩토리 솔루션을 한눈에 보고 체험할 수 있다. SFAC은 LG전자의 스마트팩토리 사업을 고객들에게 알리는 첨병 역할을 한다. 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 6천여 명에 달한다.

LG전자는 18일 기자단에게 LG전자 생산기술원의 스마트팩토리확산센터(SFAC)를 첫 공개했다.

로보틱스 솔루션을 전시한 ‘SFAC B’에 들어서자 여러 로봇들을 볼 수 있었다. 이들 제품은 LG전자 생산기술원의 로봇자동화 표준 플랫폼인 FLEX RPS(Flexible&Expandable Robotic Production system)이 적용된 점이 특징이다.

다관절 로봇 팔은 무작위로 겹쳐 쌓인 부품 사이에서 모양을 스스로 인지하고 종류별로 구분해 지정된 장소에 놓는 작업을 시연했다. 그 과정에서 로봇은 불량 부품이 나오면 선별했고, 작업 중 장애물이 갑자기 튀어나오면 속도를 줄이고 장애물을 피해 작업을 수행한다. 로봇은 육안으로 확인이 어려운 불량까지 찾아냈다.

LG전자 관계자는 “로봇 프로그래밍을 전혀 모르는 일반 사용자들도 단순한 가이드에 따라 로봇에게 작업을 지시할 수 있는 이지 티칭 기술이 적용됐다”라며 “비전과 AI 기술을 접목해 취급할 제품의 정확한 위치를 계산하고 로봇에게 전달된 위치 정보를 통해 로봇이 오차 없이 작업을 할 수 있다. 특이한 모양의 제품이나 불규칙적으로 아무렇게나 놓여져 있는 제품도 핸들링이 가능하다”고 설명했다.

이어서 “이전에는 부품이 너무 작거나 조명으로 인해 빛이 반사되면 인식률이 낮아지고 에러가 발생하는 경우가 많았다”라며 “이제는 AI를 활용해 5% 정도 되는 인식률을 1% 이하로 낮춰서 로봇 자동화를 더 쓸 수 있도록 만들었다”고 덧붙였다.

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

자율주행으로 물류, 배송 등의 작업을 수행하는 AMR(Autonomous Mobile Robot)도 전시되어 있다. AMR은 카메라와 레이더, 라이다 등 다양한 센서가 탑재되어 주변 환경을 인식하며 자율주행으로 이동, 작업을 수행한다.

LG전자 관계자는 “기존 AGV는 바닥에 QR 마크 또는 자석으로 마그넷 라인을 깔아놓거나 주변에 반사판을 설치하고, 반사판에서 반사되는 레이저를 가지고 위치를 판단하는 방법이었다. 그러나 나중에 재사용할 때 다시 설치해야 한다는 점이 번거로워서 부착물이 없이 모바일 로봇 자체만으로 이동시킬 수 있는 AMR 기술을 개발했다”고 소개했다.

AMR 은 129㎝X65㎝, 높이 28㎝ 크기의 좁은 공간을 지나갈 수 있다. 해당 공간의 폭은 95㎝로 로봇은 양쪽에 15㎝ 정도의 공간만 남아있고, 양쪽 벽이 빛을 반사하는 재질로 되어있음에도 다양한 센서를 활용해 무리 없이 통과한다.

LG전자 생산기술원이 개발한 자율주행 이동로봇(AMR)이 좁고 빛 반사가 있는 환경에서도 주행하는 모습을 테스트하는 모습.(사진=LG전자)

다른 한쪽에는 AMR을 활용한 다양한 로봇이 위치해 있다. LG전자 생산기술원의 AMR은 고객 수요에 맞춰 다양한 형태로 변형 가능한 점이 특징이다. 일례로 이차 전지 산업에서 활용하는 점보롤(Jumbo Roll), 팬케이크(Pancake)에 맞춘 AMR 등이다.

LG전자 관계자는 “전시된 제품은 폭이 30cm보다 높아야 들어갈 수가 있다. 그러나 일반적으로 쓰는 대차 폭이 16cm, 20cm 되는 높이들도 많이 있기 때문에 현재 초저상형 AMR을 개발하고 있으며, 빠르면 내년에 출시될 것으로 예상한다”고 말했다.

그 다음 SFAC A 전시관에 들어서자 AI와 빅데이터 기술을 전체 공정과 연계한 솔루션을 한 곳에서 볼 수 있었다. 가장 먼저 눈에 띈 설계·검증 시뮬레이션 시스템 '프리즘(PRISM)'은 디지털트윈을 활용해 기존 공장의 생산성을 개선하고 새로 증설한 신(新)공장 설계를 돕는 솔루션이다. 공장 현황을 실시간 점검하고 30초마다 공장 물류 데이터, 관제 시뮬레이션을 통해 사전 조치를 해준다.

SFAC A전시존에서는 AI 비(非)전문가도 최신 AI 알고리즘을 쉽고 빠르게 학습하고 배포할 수 있는 ‘클라우드 기반 AI 플랫폼’ 솔루션도 살펴볼 수 있다.

LG전자는 이 공간에서 AI를 활용한 공정 이상 감지 솔루션도 선보인다. 다양한 센서와 빅데이터 분석을 활용한 생성형 AI 적용 솔루션은 진동과 소음 등을 데이터화해 설비의 이상 유무를 판단하고 사전에 조처하도록 알림을 준다. 또 비전(Vision) 인식으로 불량을 감지해 공정 효율성을 높이기도 한다.

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.(사진=LG전자)

생성형 AI를 적용한 기술도 눈에 띄었다. 생산시설에 LLM(대규모 언어모델) 기반 생성형 AI를 적용해 누구나 음성만으로 손쉽게 사용할 수 있다고 한다. 예를 들어 “오후 2시 A설비 이상 떨림” 이라고 말하면 이상 신호가 서버에 기록된다. “최근 발생한 이상 떨림과 조치법 알려줘”라고 말하면 불량 유형과 이전 조치이력을 발생 가능성이 높은 순으로 알려준다.

LG전자 관계자는 “현재 LLM을 적용한 생성형AI 기술을 개발 중이고, 일부는 개발 완료됐다”라며 “내년에 이 기술을 고객사에 공급할 수 있을 것”이라고 전했다.