제조업에서의 AI 혁신, 등대공장(Lighthouse Factory)이란?

1. 등대공장(Lighthouse Factory)

스마트팩토리 분야에서 요즘 핫한 키워드가 있다. 바로 등대공장.

직역을 하면 뭔가 딱히 연상되는 이미지가 없는 단어이다.

등대를 만드는 공장인가?

그러나 이는 WEF(World Economic Forum, 세계경제포럼)의 Global Lighthouse Network에 가입된 제조업들을 의미한다.

 

WEF의 말을 빌리자면,

대다수의 제조업들은 4차 산업혁명 기술의 적용에 뒤쳐져 있다. 약 70%의 제조기업이 시범적용 단계에서 나아가지 못하는 반면, 소수의 선도 제조기업들만이 4차 산업혁명을 적용하여 새로운 가치와 고객경험을 생성한다.

그렇기에  Shaping the Future of Advanced Manufacturing and Value Chains 프로젝트의 일환으로 Global Lighthouse Network를 구축하여 선도기업과 일반 기업의 격차를 줄이고 제조 분야에서의 첨단기술 적용 가속화를 위한다.

 

등대공장은 지속 가능한 등대(Sustainability Lighthouses)와 제조 등대(manufacturing Lighthouses)로 구성되어 있다.

2018년부터 매년 3월과 9월에 심사결과를 공개하고 있으며, 현재그 수는 지속 가능한 등대 6개와 제조 등대 103개이다.

 

2 지속 가능한 등대(Sustainability Lighthouses)

제조업이란 자원의 사용 및 환경 오염에서 자유로울 수 없는 분야이다.

무엇인가 만들고 가공한다는 점에서 수많은 자원이 사용되며 이 과정에서 수많은 환경오염 물질이 부산물로 발생하기도 한다. 

최근 환경보전에 관한 관심도가 크게 높아지고 이에대한 기업들의 참여가 주장되고 있다.

탄소중립이 크게 이슈가 되어 대통령 공약에도 포함되었으며, 기업들간이 앞다투어 말하는 ESG 경영에서 E는 환경(Environment)를 의미한다.

지속가능하다는 뜻은 자원사용의 최소화, 환경오염물질 발생률 감소 등을 통해서 환경을 보존한다는 의미로 해석되며, 지속 가능한 등대라는 것은 첨단기술을 활용하여 제조업에서의 자원사용과 환경오염을 최소화하는 방안을 갖춘 기업(공장)이라고 해석 할 수 있다.

 

아시아 최초의 지속가능한 등대인 말레이시아의 Western Digital사의 공장은 IoT 센서, 디지털 트윈 모델링 분석, 분석 기반 공장 관리 시스템, ML기반 소등 자동화을 구축하여 4년동안 아래의 성과를 이루어냈다.

• 에너지 소비 41% 감소
• 물 소비 45% 감소
• 재료 폐기물 16% 감소
• 연간 복합 성장률 43% 달성

 

3 제조 등대(manufacturing Lighthouses)

제조 등대는 서론에서와 같이 첨단기술을 공장에 적용하여 운영,생산,인력 등의 효율성과 효용성을 높이는 공장을 의미한다. 국내에는 3개의 공장이 등대 공장의 제조 등대에 선정되었는데 포스코 포항 공장, LS 일렉트릭 청주 공장, LG전자 창원 공장이다.

각 공장이 어떠한 이유로 선발되었는지 WEF에서 작성한 White Paper에서 그 이유를 확인해보자.

3.1 포스코 포항 공장

국내의 첫 등대공장으로 2019년 7월에 선정되었다.

선정 이유로는 "AI를 기반으로 철강산업의 생산성 향상과 품질개선을 주도"를 들고 있다.

• ML/DL을 통해 생산량을 4% 증가
• 시각화 및 디지털화를 통한 NA 생산량 증가
• AI기반 BOF 온도 제어를 통한 NA 비용 감소
• rolling force를 위한 ML모델로 생산성을 5% 증가
• AI기반 자동제어를 통해 품질편자 60% 감소

※철강에서 압연롤을 이용해 철판을 압축 및 가공한다. 해당 압연롤의 회전력으로 이해하면 될 것으로 보인다.

※NA라는 것이 어떠한 것을 의미하는지 아직 정확히 확인하지 못했다. 추후 확인하고 수정하겠다.

또한, 포스코 뉴스포럼에 따르면 4년간 321개의 스마트과제를 수행함으로써 2,500억 원의 원가 절감을 이루어 냈다고 한다.

3.2 LS 일렉트릭 청주 공장

국내 두번째 등대공장은 LS 일렉트릭의 청주공장이다.

선정 이유로는 "수요 증가와 비용 절감 요구에 IIoT 기반 자동화와 ML기반 검사/공정제어로 대량 맞춤화 및 생산비용 개선"을 들고 있다.

• 디지털 방식의 유연한 제조 : 장비 설정 시간 87% 감소
• 자재 취급 자동화 : 물류 업무 39% 감소
• AI 기반 광학검사 : 불량률 33% 감소
• 예측 분석을 통한 품질 개선 : 검사정확도 80% 향상
• AI 기반 프로세스 제어 : Warranty claims 30% 감소 (보증청구?)

 

3.3 LG 전자 창원 공장(LG스마트파크)

국내에서 세번째로 등대공장에 선정되었다.

선정 이유로는 "제품 포트폴리오 복잡화, 고객의 품질 기대치 향상, 인력부족을 AI 및 디지털 성능관리로 개선"을 들고 있다.

• 디지털 기반 End-to-End 자재 운송 시스템 : 물류 인건비 42% 감소
• 디지털 트윈 자재 운송 시스템 : 라인 중단시간 96% 감소
• 디지털 방식의 유연한 제조 : 전체 공장 생산성 17% 상승
• 이력 및 센싱 데이터 기반 예지정비 : 장비 중단시간 50% 감소
• AI플랫폼 기반 품질검사 자동화 : 오탐지율 96% 감소

 

 

4. 마치며

등대공장에 대해서 자료를 조사하며 든 생각은 총 109개의 등대공장 중에 우리나라는 3개로 2.8%의 점유율을 가진다.

전세계에서 2.8%라는 것이 많다면 많고 적다면 적은 수치일 것이다.

생각외로 삼성전자, SK하이닉스, 현대자동차의 공장들은 등재되어 있지 않다.

 

아래의 그림은 2020년 3월 기준의 등대공장 분포 지도이다.

유럽과 중국에 많이 분포됨을 볼 수 있고, 예상외로 아메리카에는 적다.

출처 : WEF White Paper : Global Lighthouse Network: Insights from the Forefront of the Fourth Industrial Revolution

좀더 시간이 흘러, LG전자 창원공장이 선정된 2022 9월 기준의 등대공장 분포 지도는 아래와 같다.

정확히 세보지는 못했지만, 중국에만 거의 40개의 등대공장이 선정되었다. 단일국가로는 최대이지 않을까?

IT 강국인 미국이 생각외로 증가폭이 낮은 것 같다.

출처 : WEF White Paper : The Global Lighthouse Network Playbook for Responsible Industry Transformation

등대공장을 조사하며 든 생각은,

"4차산업혁명과 스마트팩토리라는 단어가 기업 비전과 구직공고 그리고 이력서에 널려있는 것 치고는 WEF에서 말하듯이 여러 기업들이 그저 시범 적용단계에서 머무르고 있는 것은 아닐까?"이다.

등대공장이 스마트팩토리의 절대적인 평가지표는 될 수 없겠지만, 기업의 입장에서 스마트팩토리 가속화를 위한 명확한 목표로 사용 될 수 있지 않을까.

앞으로도 우리나라에서 많은 기업들이 등대공장에 등재되면 좋겠다. 내가 다니는 기업도!

5. 참조문헌

 

• https://www.weforum.org/projects/global_lighthouse_network
• https://techwireasia.com/2022/04/western-digital-is-asias-first-sustainability-lighthouse/
• https://www3.weforum.org/docs/WEF_Global_Lighthouse_Network.pdf
• https://www3.weforum.org/docs/WEF_GLN_2021_Reimagining_Operations_for_Growth.pdf
• https://www3.weforum.org/docs/WEF_Global_Lighthouse_Network_Unlocking_Sustainability_Through_4IR.pdf
• https://www3.weforum.org/docs/WEF_The_Global_Lighthouse_Network_Playbook_for_Responsible_Industry_Transformation_2022.pdf
• https://newsroom.posco.com/kr/%EB%93%B1%EB%8C%80%EA%B3%B5%EC%9E%A5-%ED%8F%AC%EC%8A%A4%EC%BD%94%EA%B0%80-%ED%8A%B9%EB%B3%84%ED%95%9C-%EC%84%B8-%EA%B0%80%EC%A7%80-%EC%9D%B4%EC%9C%A0/