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테크 라운지
얼마 전까지만 해도 ‘불 꺼진 공장’은 ‘생산라인이 중단된 공장’을 뜻하는 표현이었지만, 최근에는 그 의미가 180도 달라지고 있다. 생산라인을 100% 자동화해 굳이 조명을 켜 두지 않아도 혁신적 생산성을 선보이는 ‘다크 팩토리(Dark Factory)’가 등장하면서부터 나타난 흥미로운 변화상이다. 그 중심에는 인공지능(AI)과 로봇이 융합된 지능형 로봇이 존재한다.
글. 강진우
참고자료. 동아일보, 아시아경제, 헬로티, 한국경제 오피니언
‘다크 팩토리(Dark Factory)’는 사람의 개입 없이 운영되는 완전 자동화 제조 공장을 의미한다. 사람이 생산라인을 가동하면 설비 실황 확인, 작업자 안전 확보 등의 이유로 공장 내 조명을 켜야 하지만, 생산라인이 100% 자동화되면 사람이 상주하지 않아도 되기에 평상시에는 조명을 꺼놔도 무방하며 당연히 공장 내부는 어두워진다. 무인 자동화 공장에 다크 팩토리라는 이름이 붙은 이유다.
영화에서나 볼 법했던 다크 팩토리는 이미 세계 곳곳에서 현실화되고 있다. 중국의 전자제품 제조기업 샤오미는 2024년 7월, 약 5천억 원을 투자해 만든 81,000㎡(약 25,000평) 규모의 스마트폰 다크 팩토리 가동에 돌입했다. 완전 자동화된 생산라인을 구축해 연중무휴 24시간 스마트폰을 만들 수 있으며, 생산 속도도 약 1초당 한 대꼴로 매우 빠르다. 나아가 생산된 스마트폰의 포장 및 검수 과정도 무인화에 성공했다.
일본의 산업용 로봇 제조기업 화낙은 2001년에 이미 완전 자동화 생산 시스템을 구축했다. 하루에 최첨단 제조 로봇을 50대 생산할 수 있는 이 공장은 사람이 개입하지 않아도 최대 30일 동안 가동이 가능하다. 설비에 문제가 생기지 않는다면 매달 1,500대의 로봇을 생산라인이 알아서 만들어 낼 수 있는 것이다. 제조업 강국인 우리나라의 기업들도 다크 팩토리에 버금가는 생산라인을 속속 갖추고 있으며, 이러한 추세는 갈수록 가속화되고 있다.
인공지능(AI)과 로봇은 다크 팩토리 구축과 가동을 위해 반드시 필요한 핵심 기술이다. 다크 팩토리를 구성하는 생산 설비 및 로봇에는 각 공정에 발맞춰 개발된 AI가 탑재돼 있다. 이런 이유로 다크 팩토리에 투입된 생산 설비를 지능형 로봇(Intelligent Robot)이라고 부르는데, 이들은 생산 환경을 인식하고 스스로 상황을 판단해 자율적으로 동작한다. 예를 들어 이전 공정에서 넘어온 생산품이 제 위치에 자리 잡고 있지 않다면, 지능형 로봇이 이를 알아채고 곧바로 자리를 수정한 뒤 자기가 맡은 작업을 시작하는 식이다.
다크 팩토리의 생산라인에 속한 지능형 로봇들은 사물인터넷(IoT)으로 연결돼 있다. 덕분에 특정 공정에서 문제가 발생하면 지능형 로봇이 이를 식별해 자체적으로 해결하거나 사람 관리자에게 곧바로 알림으로써 생산성 저하를 최소화할 수 있다.
지능형 로봇은 제품 생산 과정에서의 정밀성 향상에도 큰 도움이 된다. 사람에게 정밀한 작업을 맡기면 숙련도를 높이는 기간이 필요한 데다가 작업자별, 업무 상황별로 작업 품질에서 차이가 발생할 수 있지만, 지능형 로봇에게 생산을 맡기면 이런 일이 거의 발생하지 않는다. 오히려 기계학습(Machine Learning)을 활용함으로써 품질 향상에 도움이 될 가능성이 높다. 앞서 소개한 샤오미의 다크 팩토리가 ‘1초당 스마트폰 1대’라는 놀라운 생산성을 실현할 수 있었던 배경이다.
지능형 로봇은 데이터 분석 기술을 토대로 한 예측 유지 보수 기능도 갖추고 있는 경우가 대부분이다. 쉽게 말해 지능형 로봇이 스스로 각 부품의 마모 상태와 이상 여부를 실시간으로 모니터링하고, 고장이 발생하기 전에 미리 최적의 부품 교체 시기를 결정해 관리자에게 알림으로써 생산라인 가동 중단 기간 최소화, 로봇 수명 연장 등을 실현할 수 있게 된 것이다. 지능형 로봇의 이러한 기능은 당연히 다크 팩토리의 전반적인 생산성 향상에도 긍정적인 영향을 미친다.
이 외에도 지능형 로봇은 에너지 사용량 최적화와 생산 폐기물 절감을 통해 생산 원가를 줄이는 동시에 공장의 지속 가능성을 끌어올리는 역할을 수행하는 등 다크 팩토리 구축의 필요충분조건으로 공고하게 자리 잡았다.
현재는 다크 팩토리 시스템이 생산라인에 집중돼 있지만, 앞으로는 원자재 관리 및 운반, 생산라인 및 설비의 유지 보수, 완제품 보관 및 출하 등으로 그 범위가 확장될 전망이다. 이런 과정에서 자율주행 물류 로봇(Autonomous Mobile Robot), AI 재고 관리 로봇, 지능형 작업 및 유지 보수 로봇(Industrial Intelligent Operation & Maintenance Robot) 등 다양한 형태의 지능형 로봇이 다크 팩토리 전체의 완성도를 높이는 핵심 요소로 활약할 것임은 물론이다.