[디지털트윈 ②] 소부장 기업, 디지털 트윈 활용…제조경쟁력 향상 기대

[산업일보]
디지털 트윈(Digital Twin) 기술이 제조업 파급효과가 큰 국내 소재·부품·장비(소부장) 기업에 적용시 생산성은 물론 안전성까지 높이는 효과를 보여주고 있다.

17일, 온라인으로 개최한 2021 디지털 트윈 커넥트데이(Connect Day)에서는 올해 정부에서 추진했던 디지털 트윈 실증사업의 성과와 추진방향에 대해 공유했다.

이번 행사에서 오상자이엘 조정호 이사는 국내 소부장 대표 기업인 코스모신소재, 코렌스, 두산공작기계를 대상으로 관련 실증사업을 수행한 성과에 대해 발표했다.

이 사업은 한국지능형사물인터넷협회 컨소시엄에서 수행한 중소·중견 제조 기업의 혁신성장을 위한 5G 디지털트윈 팩토리 실증사업으로, '제조현장 산업안전 제고, 생산성 향상 및 운영 효율화, 글로벌 제고'의 3대 핵심목표 달성을 통해 디지털트윈 기반 ICT 융합을 제조업 혁신 성장을 추진 목표로 삼고 있다.

이번 사업에서는 실증대상 및 공정이슈를 선정하고 기업별 맞춤형 서비스를 제공했다.

이에 따르면, △소재기업인 코스모신소재는 2차 전지 양극활 물질 생산 소성 공정에서의 품질분석 시뮬레이션, △부품기업인 코렌스에서는 신규 EGR 쿨러(Cooler) 라인의 불량률 개선을 위한 품질분석 설비 시뮬레이션, △장비기업인 두산공작기계에서는 무인가동률 향상을 위한 실시간 가공 시뮬레이션 등의 맞춤형 서비스를 선정했다.

이 사업에서는 실증기업에 최적화된 안전·제조 분야의 8대 영역을 선정하고, 이에 기반해 안전에 21개 상세 서비스, 제조혁신에 17개 상세서비스 등 총 38개 상세 서비스를 실증했다. 또한 38개 서비스를 기반으로 기업별 불량률 개선, 가동률 향상을 위한 9대 핵심 서비스를 선정 후 실증했다.

9개 핵심 서비스는 환경, 장비, 시설, 에너지, 안전 등의 빅데이터와 3D 공간모델을 융합한 디지털 트윈 팩토리 서비스다.

실증내용을 보면, 기존 분산 관리했던 각종 레거시 설비, 시설물을 연동해 데이터를 수집하고 수집한 데이터를 분석해 전력 사용량 시뮬레이션, 공장 내 안전 위험도 평가모델을 실증해 최대 전력 피크를 제외하고 공장 내 위험도를 관리해 중대재해 예방을 할 수 있도록 했다.

시뮬레이션 영역에서는 신규 로봇자동화 제품 생산라인의 설계 단계에서 디지털 트윈 환경을 구축했다. 이를 통해 조립 공차 및 로봇간 간섭 등 시뮬레이션을 진행해 양산시간을 단축하는 시뮬레이션인루프(Simulation in Loop) 모델을 실증했다.

조정호 이사는 “안전·통합·제조 대시보드로 구성한 통합 UX는 국산기술로 개발하고 내부에서 사용하는 엔진은 해외 기술을 사용해 국내외 기술을 융합한 대시보드로 구축했다”며 “안전에서 제조까지의 이슈를 3D 기반으로 직관적으로 이해하는 디지털트윈 차세대 통합 관제 시스템을 구축한 것”이라고 평가했다.

실증 기업별 성과 공유
코스모신소재의 경우 NCM(Nickle, Cobalt, Manganese) 양극제 생산라인을 대상으로 디지털 트윈 환경을 구축했다.

“이러한 환경 구축을 통해 실시간 생산현황 및 품질을 관제하고 시뮬레이션을 진행해 최적의 생산 레시피를 도출했다.”며 “이를 통해 불량률 4% 개선이 기대되고 향후 3년간 168억원의 생산증대 효과를 거둘 것”이라고 조정호 이사는 분석했다.

조 이사의 발표에 따르면, 코렌스의 경우 디지털 트윈 환경에서 생산현황 실시간 모니터링 및 제어, 설비이상분석 시뮬레이션, 조립공정의 시뮬레이션을 진행해 EGR 쿨러 생산라인의 불량률 1.5% 개선이 기대되며, 향후 3년간 35억원의 생산 증대가 예상된다.

두산공작기계의 경우 분산된 생산현황 데이터를 통합한 실시간 모니터링 및 제어, 실시간 정밀가공, 가공부품 시뮬레이션을 진행해 기존 대비 야간 무인 가동률 20%를 향상시켜 향후 3년간 29억원의 생산증대를 예상된다.

조 이사는 앞서 언급한 서비스를 활용하기 위해 3개의 실증기업 모두 디지털 트윈 워룸 센터를 구축했으며, 안전, 제조 등 공장 내 모든 이슈를 통합 관리하고, 변화하는 사업환경에 예측 가능한 데이터를 전사적으로 활용할 예정이라고 밝혔다.