"디지털 트윈 기술로 10분 뒤에 어떤 공장에서, 어떤 부품이, 어떤 냉장고에 부족할지 미리 알 수 있습니다."
지난 6일 찾은 LG전자 창원공장 스마트파크 통합생산동 1층 로비에서 LG전자 직원이 이같이 말했다. 직원의 뒷편으로 디지털 트윈 기술로 구현한 현재 가동 중인 생산라인과 부품 이동, 재고 상황, 설비 이상유무, 제품 생산 실적 등을 한눈에 확인할 수 있다. 디지털 트윈은 디지털 가상공간에 현실과 동일한 대상을 만들고 인공지능과 빅데이터 등을 활용해 현실을 분석하고, 미래를 예측하는 기술이다. 이 기술을 활용하면 작업 공정에서 발생할 수 있는 이상상태에 미리 대비할 수 있다. LG전자는 디지털트윈기술을 이용해 10분 뒤 공정과정에서 발생할 일들을 미리 발견할 수 있도록 했다.
LG스마트파크는 스마트팩토리의 핵심 기술인 `디지털트윈`뿐만 아니라 로봇, 디지털 정보화 기반의 유연 생산시스템 등도 활용해 1개의 생산라인에서 최대 58종의 모델을 생산한다. 이날 스마트파크 소개를 맡은 직원은 "첨단 기술 기반 생산혁신 경쟁이 가속화되는 가운데, 제품의 설계, 개발, 제조, 유통 전 과정을 자동화한 LG창원공장은 LG글로벌 가전 생산의 컨트롤타워인 동시에 LG의 제조 경쟁력을 상징한다"라고 설명했다.
실제로 올해 3월 경남 창원시에 위치한 이곳 LG스마트파크는 국내 가전업계 최초로 세계경제포럼(WEF)의 `등대공장`으로 선정됐다. 지난 1976년 준공된 LG전자 창원공장이 스마트팩토리로 탈바꿈한 건 소품종 대량생산에서 다품종 맞춤 생산 체계로 변경하기 위함이다. LG전자는 2017년부터 스마트팩토리 전환을 시작해 2021년 9월에 1차로 ▲초 프리미엄 `LG 시그니처` 냉장고 ▲오브제컬렉션, 북미향 프렌치도어 등 냉장고 ▲정수기 등 3개 라인의 가동을 시작했다.
●"위험하고 힘든 일, 이젠 로봇이"…생산 대수 20% 증가
LG전자는 `착한 자동화`를 강조했다. 사람이 하기 힘들고 위험한 일을 로봇이 대신 해준다는 말이다. 생산라인에 들어서면 로봇팔이 20킬로그램(kg)이 넘는 커다란 냉장고 문을 가뿐히 들어 본체에 조립하는 모습을 볼 수 있다. 화염이 발생하는 용접, 손이 많이 가는 나사 체결도 로봇팔이 진행한다.
LG전자는 로봇팔에 카메라를 설치하고 로봇의 눈 역할을 하는 3D 비전 알고리즘을 자체 개발함으로써 로봇이 정확한 작업을 할 수 있도록 만들었다. 로봇이 어렵고 반복적인 작업을 수행하는 동안 작업자는 생산라인이나 로봇 작동상황 등을 모니터링하고 컨트롤해 품질과 제품 완성도를 높이는 데 집중할 수 있다. 그 결과 시간당 제품 생산대수는 20% 가까이 증가했다.
제조, 조립뿐만 아니라 물류 역시 자동화를 이뤘다. 지상과 공중을 연계한 입체물류 자동화 시스템 덕분이다. 로봇이 지능형 무인창고에서 부품을 자동으로 분류하고 실시간으로 재고를 파악한다. 5G 전용망 기반 물류로봇(AGV)은 지상에서 최대 600kg의 적재함을 자동 운반하고, 물류 엘리베이터를 이용해 부품 박스를 올리면 고공 컨베이어로 천장에서 최대 30kg의 박스가 분주하게 오간다.
디지털 트윈 기술은 물류에서도 진가를 발휘한다. 30초마다 공장 안의 데이터를 수집·분석해 10분 뒤 생산라인의 상황을 예측한다. 예를 들어 10분 뒤에 라인 일부에서 자재가 부족해 정체될 예정이라면 미리 해결하도록 안내한다. 실시간으로 생산 과정을 시뮬레이션 해서 한 개 라인에서 여러 종류의 제품을 생산하는 공정에 맞춰 부품과 자재를 적시에 공급한다.
지상뿐만 아니라 공중도 활용한 입체물류 자동화 시스템은 업무와 공간 효율을 획기적으로 높였다. 지상에만 있던 라인 길이를 획기적으로 줄일 수 있었기 때문이다. 자재 공급시간은 기존 대비 25% 단축됐고 물류 면적은 30%가량 감소했다. 예기치 못한 설비 고장으로 작업이 중단되는 시간도 96% 감소했다.
●1만 배 더 많은 데이터 수집…불량률 30%↓
LG스마트파크 통합생산동에서 하루에 수집하는 데이터량은 약 500GB다. LG전자는 공장 곳곳에 센서를 설치해 생산과정 전반에서 데이터를 수집한다. 기존 냉장고 생산라인의 일 평균 데이터 수집량인 50MB 대비 1만 배가량 많다.
LG전자는 빅데이터와 인공지능을 활용한 디지털전환으로 LG스마트파크에서 수집한 대용량 데이터를 실시간 분석하면서 제품 불량, 설비 고장 등을 예방한다. 이전에는 사람이 직접 제품 이상 여부를 확인하고 불량이 발생하면 어떤 설비에 문제가 있는지 어떻게 수리해야 하는지 파악하기 위해 많은 시간이 소요됐는데 이를 개선한 것이다. 실제 제품의 불량 원인 분석시간이 기존 대비 약 50% 단축됐고 현장 불량률은 30% 정도 줄어들었다.
현재 LG전자의 자동화는 1단계로 65% 정도 진행됐다. 전선 조립 등 로봇이 잡기 힘든 비정형 자동화 공정까지 가능한 자동화 2단계를 목표로 하고 있다.
LG스마트파크가 최종 완공되는 시점인 2025년에는 고도화된 냉장고 생산라인 1개를 추가하고 제조혁신 노하우가 녹아든 오븐, 식기세척기 라인도 확대 구축해 생산 효율과 품질을 향상시킬 계획이다.
LG전자는 창원 LG스마트파크에 이어 글로벌 생산거점에도 단계적으로 `지능형 자율공장`을 도입할 계획이다. 이를 통해 생산 효율을 획기적으로 늘리면서 지속가능한 사회를 위한 노력을 펼치며 글로벌 가전 선도기업의 위치를 공고히 할 방침이다.
