현대제철이 생각하는 스마트공장은 기술 변화에 빠르게 적응하며 진화하는 개방적인 공장이다. 현대제철의 스마트공장은 어떤 모습일지 현대제철 이정환 박사가 스마트공장 국제컨퍼런스에서 발표한 강연 내용을 정리했다.

▲ 현대제철 이정환 박사

2014년부터 스마트공장이라는 말이 유행처럼 번졌다. 사전에서 ‘Smart’를 검색하면 똑똑한, 현명한 등으로 나온다. 그리고 ‘Intelligent’가 동의어로 등장한다. 그렇다면, 스마트공장과 ‘Intelligent Factory’는 어떻게 다를까?

예를 들면 스마트공장은 어떠한 요구사항을 던졌을 때 그에 대한 정보를 제공하는 공장을 말하는 것이다. 그리고 ‘Intelligent Factory’는 스마트공장이라는 개념이 확대된 것이다. 앞서 살펴본 ‘Smart’와 ‘Intelligent’의 사전적 의미는 같다.

하지만 후자의 경우 여러 가지 학습능력, 이해력, 논리적인 사고에 있어서 똑똑하다, 현명하다는 의미이다. 즉, ‘Intelligent Factory’는 요구사항을 던졌을 때 그에 대한 정보를 제공하는 것에서 끝나지 않고 사전에 모든 정보를 파악해 문제 발생 전 경고한 후 자동으로 유지보수 할 수 있는 공장을 말하는 것이다.

왜 스마트공장이어야 하나?

왜 공장을 스마트화 해야 할까? 그 이유는 다음과 같다.

첫 번째는 지금까지 공장은 품질 안정성을 확보하기 위한 기술투자와 설비 및 시스템 보완 투자에 힘써왔다. 하지만 최근 들어 또 다른 문제가 발생했다는 점이다. 두 번째는 이공계 전공자가 대폭 줄어들고 실력 좋은 엔지니어가 줄었다는 점이다. 설상가상으로 이러한 상황에서 설비가 노후돼 관리의 중요성은 더욱 커지고 자연스레 수리에 드는 비용이 많이 들게 됐다.

이러한 상황에서 빅데이터, 클라우드, IoT와 같은 기술이 나오기 시작하니 경쟁상대가 늘고 사용자 수는 급속도로 증가하게 됐다. 이러한 결과로, 현대 제조 시스템에 고도화·지능화에 대한 요구가 커지게 됐다.
그렇다면 이를 충족할 수 있는 스마트공장은 무엇일까?

예를 들어 공장을 짓는다고 생각해보자. 설계 시 ‘어떻게 하면 생산성을 높이고 양질의 품질을 유지할 수 있을까’ 고민한다. 하지만 공장을 짓는 데에는 그 외에도 에너지 절약, 산소 배출권 및 환경오염 감소와 같은 문제를 고려해야 한다. 다행히 이러한 문제는 MSE, ERP 및 스마트그리드와 같은 기술로 해결할 수 있다. 

그렇다면 모든 문제를 해결한 것일까? 그렇지 않다. 최적화, 자동화와 같은 요구가생긴다. 결국 공장을 신축하는 데에 많은 문제에 직면하다보니 이를 관리할 수 있는 무엇인가를 찾았다. 이것이 바로 통신기술이다. 현대제철은 여기에 가상현실과 IoT 개념을 합칠 수 있다면 앞서 언급한 문제를 원활히 해결할 수 있을 것이라고 생각했다. 이것이 바로 현대제철에서 생각한 스마트공장이다.

현대제철이 생각하는 스마트공장

과거의 공장이 좋지 않다는 것은 아니다. 분명, 안정적인 설비 운전 환경, 설비 운전 경험 풍부 등의 장점이 존재했다.
그러나 설비 공급사에 대해 지나친 의존적인 현상이나 폐쇄적 구조로 인해 확장이 어려운 점으로 인해 발전을 저해했다. 그렇다면, 30년 후의 공장은 어떤 모습을 하고 있을까?

현대제철이 생각하는 스마트공장은 직관적이며 친인간적인 운전 환경, 자동화 및 신기술 적용해 손쉬운 운전, 설비 공급사 이외 타사 기술 접목 쉬운 공장 및 개방형 구조를 사용해 기능 확장이 수월한 공장이다. 이를 위해 공장 운용 인원 소수화 및 관리 요소 증대로 인한 비용 증가와 운전 및 유지보수 인원들의 숙련도 편차에 대한 감소 방안이 필요한 것이 사실이다.

하지만 이러한 공장이 준공된다면 자동화 기술을 활용한 공장 운용 효율화를 통해 공장 운용능력 극대화, 진단 및 분석 기술을 활용한 자동 설비 관리를 통해 공장 관리 요소 최적화를 실현하고 유무선 기술을 활용한 지원 시스템을 개발해 인원 숙련도 편차를 최소화 할 수 있을 것이다.

S/W는 어떻게 개발해야 할까?

미래의 공장에 대한 개괄적인 계획을 세운 후, 소프트웨어 개발에 착수했다. 사실 기계 및 전기의 어떠한 요소를 윤활히 돌아가게 하려면 하드웨어 요소를 소프트웨어화해야 한다. 이를 위해 P&ID, 설비 사양 및 그 외의 설비 객체화를 위한 정보를 소프트웨어 영역으로 바꿔야 하는데, 이를 어떻게 바꿔야 하는 지에 대해 고민했다.

이 당시 현대제철에서 사용하던 프로그램은 Auto CAD이었다. 하지만 심벌, 드로잉 방식을 사용하는 이 프로그램으로는 추가적인 정보를 넣기에 한계가 있었다. 그래서 다른 프로그램을 알아보던 중 심벌 기호 하나가 하나의 정보단위인 EPLAN을 도입할 수 있었다. 이 프로그램은 하나의 독립정보단위까지 표현가능하고 하나의 데이터베이스처럼 저장할 수 있다는 장점이 있다. 

이러한 특징 때문에 클릭 한번으로 엑셀 파일로 뽑아낼 수 있고 이 자료를 이용해 PC로 설비 모델 구축, 시뮬레이션, 데이터 분석 및 예측 등을 실현할 수 있었다.

결국 현대제철에서 생각하는 스마트공장이란 공장과 공장이 하나의 공장인 것처럼 인식하고 설비의 객체화, 즉 데이터를 하나씩 Tag로 만들어 인터넷 망과 연결시킨 것이다. 인터넷에 연결이 되면 외부 재고관리시스템과 사용자와의 융합이 이루어질 것이다. 이러한 것들이 무선 통신기술과도 접목이 되면 서로 정보를 주고받을 수 있는 시스템과 사용자가 부품의 마모와 같은 사항을 예측할 수 있도록 도와주는 가상 제어시스템을 만들 수 있을 것이다. 여기에 품질관리 시스템 및 생산 최적화 시스템까지 융합된 것이 우리가 생각하는 스마트공장이다.

스마트공장은 개방형 구조다

현재 현대제철에서는 시스템을 공장에 적용, 무선 설비 설치 및 응용 기술 개발 등 인프라를 구축하는 중이다. 조만간 최적 제어 기술이 개발되어 공장과 공장이 서로 자동화되어 움직이는 지능형 운용 자동화 기능이 구현될 것으로 보인다.

스마트공장은 사용자와 소비자가 모두 포함된 상태에서 항상 진화할 수 있도록 개방형 구조를 갖추고 있는 것이라 생각한다. 아직 많은 업계 종사자들이 뜬구름 잡는 소리라고 생각할지도 모른다. 하지만 이를 실현하기 위해 건축가와 지속적으로 만나 장차 스마트공장에 필요한 사항들에 대한 정보를 공유하고 있다.

물론 지금까지 언급한 내용을 모두가 생각하는 스마트공장이라고 단정 지을 수는 없다. 하지만 위와 같은 시스템을 갖춤으로써, 우리에게 조금 더 도움이 되고 득이 될 수 있다면 그것이 바로 최적의 스마트공장이라고 생각한다.

정리 : 임재덕 기자 (smted@hellot.net)