냉장고 문짝 번쩍 들어올려 본체에 '착'…타임머신처럼 10분 뒤 예측하는 '등대공장'[AI 자율제조, 미래를 열다]

"10분 뒤 예측하는 AI"
자율제조 실험실 '등대공장'
창원 LG스마트파크 냉장고 생산동 가보니
문제 예측하고 대비하는 AI 지능화 시스템
위험하고 정교한 작업, 로봇이 빠르게 대신

웅장한 냉장고 조립라인 한가운데 로봇이 20㎏에 달하는 문짝을 번쩍 들어 올려 본체에 빈틈없이 끼워 넣는다. 오차는 불과 0.15㎜. 금속과 금속이 딱 맞아떨어지는 찰나의 정적, 주변 컨베이어에선 여러 종의 냉장고 모델이 끊임없이 흘러갔다.

머리 위에선 자재 박스를 실은 레일이 쉼 없이 부품을 실어 나르고, 바닥에선 물류 로봇이 발걸음을 재촉했다. 지난 9일 찾은 경남 창원시 LG스마트파크는 단순한 공장이 아니라 살아 있는 하나의 생명체처럼 유기적이고도 치밀하게 움직였다.

LG스마트파크에 설치된 로봇이 사람 대신 20㎏에 달하는 냉장고 문을 조립하고 있다. LG전자

2022년 세계경제포럼(WEF)은 이곳 공장을 한국의 세 번째 '등대공장'으로 선정했다. 등대공장은 밤바다를 비추는 등대처럼 세계 제조업의 방향을 제시하는 미래형 공장을 의미한다. 냉장고를 생산하는 통합생산동 1층 로비에 들어서자 6개의 대형 스크린이 한눈에 들어왔다. 타임머신처럼 10분 뒤 공정 상황을 예측해 보여주는 '디지털 트윈'과 설비 상태를 감지하는 지능형 검사 플랫폼 'PIE(Plug-in for Intelligent Equipment)'가 실시간으로 데이터를 띄운다.

디지털 트윈은 방대한 생산 데이터를 기반으로 부품 품절이나 설비 이상을 예측하고 작업자에 선제 경고를 보낸다. PIE는 불량 발생 가능성을 미리 감지해 조치를 유도한다. 판금·성형·발포·사이클 등 냉장고의 4대 핵심 공정에 이 시스템이 적용돼 있으며, 생산라인 가동 상태와 부품 흐름, 설비 이상 유무, 생산 실적까지 한눈에 확인할 수 있었다.

이런 시스템을 뒷받침하는 건 정교한 '입체물류시스템'이다. 3층 작업장에선 1층부터 연속반송기를 타고 올라온 부품들이 지정 구역으로 옮겨졌다. 바닥에선 최대 600㎏ 자재를 나르는 물류 로봇(AGV) 50대가 쉴 새 없이 오가고, 천장에서는 최대 30㎏ 자재를 이송하는 고공 컨베이어(OHT)가 작동했다. PCB 기판, 도어 힌지 등 다양한 부품들을 작업 구간으로 공급한다.

LG스마트파크 직원들이 디지털 트윈, PIE 플랫폼 등을 통해 생산라인의 가동 현황과 오류 가능성 등을 확인하고 있다. LG전자

또 생산라인 곳곳에 설치된 지능형 무인창고는 실시간으로 재고를 파악하고 부족할 때 스스로 공급을 요청한다. 주요 부품들이 담긴 SPS(Set Part Supply system) 박스는 작업자의 위치에 맞게 자동으로 이동하면서 불필요한 동선과 시간 낭비를 없앴다.

로봇은 이송뿐만 아니라 고난도 작업에도 투입된다. 딥러닝 기반의 고주파 용접 기술로 온도와 시간을 정밀하게 제어하고, 용접 이후 냉매 누설 여부까지 스스로 점검한다. 사람 손으로는 까다롭고 위험했던 작업이 로봇에 의해 정밀하고 안전하게 수행된다.

LG스마트파크의 모든 공정은 평균 12.8초 안에 완료된다. 서로 다른 냉장고 모델 58종이 하나의 라인에서 동시 생산된다. 작업자는 공정 수행보다 시스템 감시와 제어 역할에 집중한다.

복잡한 보호장비가 필요 없을 만큼 안전성도 두드러진다. LG전자 관계자는 "로봇·AI 기술은 효율 추구를 넘어 사람을 위한 기술로서 작업자의 안전 확보가 중요한 목적"이라고 했다.

LG스마트파크 통합생산동 지상에서 물류로봇 AGV가 돌아다니고 있다. LG전자

제조업의 핵심은 부품과 공정에 있다. 오류나 불량이 적어야 하며 생산라인이 멈추지 않고 돌아가야 한다. 빠르고도 완벽한, 자칫 공존이 쉽지 않아 보이는 두 조건을 동시에 만족시켜야 최고의 제품을 만들 수 있다. 이제 제조업에선 자동화를 넘어 '지능화'가 요구되는 시대다. LG스마트파크는 그 전환점을 가장 앞서 보여주고 있었다.

정부는 이 같은 '등대공장'을 제조업 혁신의 구심점으로 보고 있다. 이재명 정부는 인공지능 전환(AX)을 위해 100조원 규모의 민간·공공 투자 기반을 조성하겠다고 밝혔고, 제조 분야는 가장 먼저 AI가 이식돼야 할 핵심 영역으로 꼽힌다. 앵커기업을 중심으로 'AI 플랜트'를 조성해 생태계를 넓혀 가겠다는 것이 정부의 구상이다.

LG스마트파크에 도입된 고공 컨베이어 OHT가 부품을 나르기 위해 박스를 들어올리고 있다. LG전자

주요 대기업도 제각기 AI 기반의 제조혁신 전략을 본격화하고 있다. 포스코는 협력사와 함께 제강 전 과정의 예비처리를 자동화하고 있으며, SK이노베이션은 울산CLX에서 AI 기반 비파괴검사 자동평가 솔루션을 도입해 설비 효율과 불량률을 동시에 잡고 있다.

LG전자는 PIE 플랫폼을 그룹 전체로 확장할 준비에 나섰고, LG화학은 마더팩토리에서 축적한 공정 데이터를 미국 테네시 양극재 공장에 이전하는 방식으로 AI 전략을 실험하고 있다.

창원=장희준 기자 junh@asiae.co.kr