[르포] "상상은 끝났다"…빈 공장에 5G 혁신 불어 넣는다

[아이뉴스24 김문기 기자] "5G 시대에는 스마트공장이 부상할 것이다."

5G 비즈니스모델(BM)이나 킬러서비스 등을 논할 때마다 단골로 등장하는 문장이다. 하지만 그간 말만 있었을 뿐 구체화시킨 사례는 적다. 말뿐이었던 5G 스마트공장을 비로소 한눈에 볼 수 있는 장이 열렸다.

SK텔레콤(사장 박정호)이 20일 경기도 안산시에 위치한 '스마트제조혁신센터'에서 5G 스마트팩토리를 구성할 5G와 첨단 ICT를 접목한 솔루션 5종 시연을 직접 경험했다.

◆ 빈 공장만 있다면, '레고'처럼 자동조립 생산라인

5G의 주요 특성은 초고속과 초지연성, 다접속 등 3가지를 꼽는다. 이 3가지 특성을 통해 스마트팩토리에서 활용되는 기능은 무궁무진하다. 부품의 사진 촬영을 통해 불량품을 선별하기도 하고, 로봇과 직원이 함께 협업해 운송을 돕기도 한다. 증강현실(AR)을 통해 설비와 부품 정보 등을 한 눈에 볼 수도 있다. 자율주행은 덤이다.

'5G 스마트 유연생산 설비(SBB)'는 5G 무선의 장점을 한눈에 파악할 수 있는 백미다.

과거 제조업 공장에서는 길다랗게 이어진 컨베이어 벨트에 제품이 각 단계를 거치며 완성되는 모습을 흔히 떠올릴 수 있다. 즉, 생산라인이 구축되면 그 공장은 소화가능한 제품만을 생산하는 곳으로 확정된다. 만약 다른 제품을 제조하기 위해서는 생산라인을 개조하거나 드러내야 하는데 비용이 만만치 않다.

하지만 이러한 생산라인을 쪼개서 하나의 블록으로 만든다면, 필요에 따라 블록을 조합해 다양한 상품을 하나의 공장 내에서 제조할 수 있게 된다.

5G SBB는 1.5x1x2m 크기의 한 모듈마다 부품 제조를 위한 로봇팔 등이 탑재된 모습이다. 생산과 검수, 포장 등을 담당하는 모듈이 3~10개가 모여 하나의 제품 생산라인이 만들어진다.

놀라운 점은 각각의 블록들이 자율주행을 한다는 것. 명령을 내리면 알아서 블록들이 모여 새로운 생산라인을 만들어낸다. 현장에서도 따로 떨어져 있는 제품포장 블록이 자율주행을 통해 기존 생산라인에 완벽하게 도킹하는 모습을 선보였다.

이에 대해 송병훈 스마트공장추진단 센터장은 "앞으로 제조업은 빈 공장만 필요하다"고 강조했다. 생산라인의 블록화는 곳 타 공장으로의 운송도 용이하다는 말이다. 고정된 생산라인이 아니라 유동적으로 움직이기 때문에 언제든지 공간효율성을 달성할 수 있다.

송 센터장은 "기존 생산라인은 무수히 많은 유선들이 뒤엉켜있는 형태지만 SBB는 선을 최소화시켜 블록으로 제작했다"라며, "자율주행은 물론이지만 SBB의 도킹도 한치의 오차없이 완벽해야 하는데, 이 때 5G의 초저지연 능력 등이 발현된다"고 설명했다.

만약 생산라인에 새로운 기능이 필요하면 모듈을 더할 수도 있고, 공정 시간을 줄이고 싶다면 모듈을 빼도 된다. 5G는 각 모듈의 자동화 컴포넌트인 센서, 제어기, 로봇팔 등을 무선화 하는 데 사용된다. 모듈별로 발생하는 빅데이터를 중앙컴퓨터로 전달해 공정 효율을 분석하기도 한다.

◆ 모바일엣지컴퓨팅(MEC), 프라이빗 스마트팩토리 숨은 공신

또 다른 기술로 '5G-AI머신비전'도 눈길을 끈다. 이 기술은 SK텔레콤이 지난 1일 5G 상용화 서비스로 명화공업에 적용한 솔루션이기도 하다. 이 솔루션 역시 5G의 특성을 잘 보여주는 기술이다.

국내 1호 5G 산업용 솔루션이기도한 5G-AI머신비전은 자동차 부품이 컨베이어 벨트를 지나가는 동안 1200만 화소 카메라로 사진 24장을 다각도로 찍어, 5G를 통해 클라우드 서버로 전송한다. 서버의 고성능 AI는 순식간에 사진을 판독해 제품에 결함이 있는지 확인한다.

현장 관계자는 "5G-AI 머신비전이 근로자와 협업을 통해 1인당 생산성을 최대 2배까지 높일 수 있다"고 설명했다.

이 기술의 핵심은 사실 모바일엣지컴퓨팅(MEC)에 있다. 기존 LTE에서는 기지국에서 신호를 받으면 전화국으로 연결돼 클라우드 서버로 보내는 일련의 과정을 거친다. 서버에서 연산한 결과는 다시 반대 경로를 통해 최종 사용자에게 전달된다.

하지만 MEC는 저 뒤로 밀려나 있는 클라우드 서버를 기지국까지 전진배치하는 형태로 구현된다. 기존 서버보다는 성능차가 있겠으나 끝단에서 연산할 수 있는 것들은 뒤에 배치된 서버까지 갈 필요없이 그 자리에서 해결하는 셈이다. 이렇게 되면 대용량의 데이터를 더 빠르고 지연없이 처리할 수 있게 된다.

현장관계자에 따르면 명화공업에 적용된 5G-AI머신비전이 부품 사진을 한번 촬영할 때마다 약 600MB의 용량이 발생한다. 1초에 한번의 촬영을 한다면, 10초만에 6GB의 용량을 처리해야한다. LTE에서는 이같은 대용량을 빠르고 지연없이 처리하기 어려웠지만 5G에서는 MEC의 도움으로 가능하다.

MEC는 보안성도 탁월하다. 신호가 끝단에서 메인으로 넘어간다면, 모든 구간에 보안성이 탁월해야 하지만 MEC는 각 기지국 주변에 있는 클라우드 서버가 처리한다. 즉, 사업장 내에서만 데이터가 오고갈뿐이기에 보안 집중화가 가능하다.

◆ 도움의 손길 뻗는 자율주행 로봇

SK텔레콤은 '5G 다기능 협업 로봇'도 선보였다. 2x1x1.5m 크기로 6축 로봇팔, 3D센싱 기능을 탑재한 카트형 로봇이다. 이 로봇은 내부 공간에 스스로 제품을 적재하고 자율주행으로 이동한다. 근로자의 요청에 따라 제품을 다음 생산 라인으로 옮기거나 불량품만 따로 모아 별도 공간으로 운송하는데 주로 쓰인다.

인공지능 서버와 연결된 5G는 다기능 협업 로봇에 명령을 전달한다. 로봇이 자율주행으로 이동할 수 있도록 주변 상황을 전달하기도 한다.

현장을 돌다보면 로봇이 참가자들을 피해 이리저리 돌아다닌다. 이 기기는 '5G 소형 자율주행 로봇(AMR)'으로 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.

'AR스마트 글래스'는 근로자가 쓰는 AR안경을 통해 설비, 부품 정보, 조립 매뉴얼 등을 실시간 확인할 수 있는 서비스다. 5G는 AR정보를 항상 최신으로 업데이트한다.