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“제조혁신 열쇠는 ‘디지털 트윈’, 국내 제조기업 적극 도입해야”
전효재 기자|storyta1@kidd.co.kr
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“제조혁신 열쇠는 ‘디지털 트윈’, 국내 제조기업 적극 도입해야”

김미영 포스코 DX 연구소장, '2023 제조혁신코리아'서 기조강연

기사입력 2023-11-28 18:37:53
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“제조혁신 열쇠는 ‘디지털 트윈’, 국내 제조기업 적극 도입해야”
김미영 포스코DX 기술연구소장

[산업일보]
“포스코DX는 지난 몇 년간 디지털 트윈이 제조혁신에 어떻게 기여할 수 있는지 고민했습니다. 현재는 '디지털 트윈'만이 제조경쟁력을 높일 수 있다는 결론을 얻었습니다. 국내 제조기업들도 디지털 트윈을 시도해 혁신의 기회를 얻었으면 합니다”

김미영 포스코DX 기술연구소장이 28일 양재동 aT센터에서 개막한 ‘2023 제조혁신코리아’ 기조강연 자리에서 이같이 말했다. 그는 제조경쟁력을 높일 핵심 기술로 ‘디지털 트윈’을 제시했다.

디지털 트윈은 현실 세계를 컴퓨터에 똑같이 만들어 현 상황을 실시간으로 판단하고, 미래에 발생할 수 있는 상황을 시뮬레이션해 최적의 대안을 탐색하는 기술이다.

디지털 트윈이 주목받는 것은 제조업이 직면한 어려움에서 기인한다. 세계적인 공급망 불안정, 탄소중립으로 인한 환경규제 강화, ESG 미비기업 투자제한 등 제약은 늘어나지만, 숙련자는 고령화되고 업무 복잡성도 커졌다.

김미영 기술연구소장은 “디지털 트윈은 제조업의 문제점을 해결하면서도 수익성을 개선할 수 있다”면서 BMW, 롤스로이스, 지멘스의 활용 사례를 예로 들었다.

BMW는 헝가리 공장 설계에 디지털 트윈을 적용했다. 공장 전체를 가상에 구현해 작업자의 동선, 움직임, 간섭, 로봇 동선 제약, 물류흐름 문제점 등을 사전에 파악해 생산공정을 설계했다. 라인 설계 시간이 대폭 감소됐을 뿐 아니라 생산 라인의 효율도 높였다.

롤스로이스는 항공기엔진 유지보수에 활용한다. 제트엔진에 200개 이상의 센서를 장착해 엔진의 전체 상태를 모니터링하고, 시뮬레이션으로 엔진 교체시기와 상태를 예측한다.

지멘스는 물류시스템을 최적화했다. 위탁물이나 소포 등을 수초 단위로 시뮬레이션해 병목현상을 해결하고, 최적 물류 흐름 시뮬레이션으로 처리량을 대폭 개선했다.
“제조혁신 열쇠는 ‘디지털 트윈’, 국내 제조기업 적극 도입해야”
2023 제조혁신코리아

김미영 소장은 “제조현장의 상황을 가상에서 정확히 판단하고, 발생할 수 있는 상황을 예측해 봄으로써 제조현장의 문제해결력을 높일 수 있다”라고 강조했다.

데이터만으로 풀 수 없는 현장의 문제를 시뮬레이션으로 이해하고, 직접 실행하기 어려운 업무를 가상에서 진행해 시간과 비용, 안전 리스크를 줄인다는 것이다. 복잡해지는 제조현장을 통합적으로 이해하고, 숙련자의 실제적인 노하우를 가상에 축적할 수도 있다.

포스코도 제품의 품질과 설비 건전성을 높이고, 에너지 비용과 생산 원가를 낮추는 데 디지털 트윈을 적극 활용하고 있다.

설비를 신설하거나 신강종을 개발할 때 실제 현장에서 시운전이 필요하다. 가상공간에 설비와 제어장치를 구현해 실제처럼 생산 설비를 작동하면 실제 시운전 기간과 비용을 줄일 수 있다.

설비 건전성 분석도 디지털 트윈으로 진행한다. 5~6명의 엔지니어가 1년 치 생산 데이터를 분석하는 데 1달이 걸렸지만, 물리 시뮬레이션은 1시간이면 충분하다. 설비 건전성을 상시 분석하고, 설비 피로도를 계산해 중장기 예측도 가능하다.

에너지 사용량과 생산 원가도 낮춘다. 에너지 사용량과 재고량을 정확히 측정‧예측하고, 연료‧원료 구매비용과 원료 배합을 최적화할 의사결정도 지원한다. 경영계획 수립단계에서 정확한 제조원가를 전망해 수익성을 개선하는 것이다.

김미영 포스코DX 기술연구소장은 “현재 포스코는 단위설비와 공정에 디지털 트윈을 적용하고 있지만, 향후 전 공정을 스마트화하고 궁극적으로는 모든 가치사슬을 연결할 것”이라고 말했다.

‘연결’과 ‘협업’을 강화한 ‘메타팩토리’ 추진 로드맵도 밝혔다. 디지털 트윈 공장에 메타버스와 초거대 AI를 결합하는 것이다.

김미영 소장은 “메타버스로 사용자에게 실감 경험을 제공하고, 거대 언어 모델로 혁신 방안을 모색하고 있다”면서 “연‧원료, 생산계획, 마케팅까지 전체가 연결되는 ‘메타 포스코’를 완성하려 노력하고 있다”라고 밝혔다.
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