[부제목] 대한민국 철강 산업의 심장, 세계 최대 고로의 예방 정비를 위해 스팟과 오빗을 선택하다
1968년 설립된 대한민국 대표 철강 기업 포스코는 전 세계 70여 개국에 최고 품질의 철강 제품을 공급하고 있습니다. 특히 포스코 광양제철소는 단일 제철소 기준 세계 최대 규모를 자랑하며, 연간 2,300만 톤에 달하는 철강을 생산해 내는 글로벌 산업의 핵심 기지입니다.
지난 10년간 포스코는 공정 효율을 극대화하고, 작업자의 안전을 완벽히 보장하며, 제품의 품질을 끌어올리기 위해 보스턴 다이내믹스의 자율 주행 로봇 스팟을 비롯한 최첨단 IoT 기술을 선도적으로 현장에 도입해 왔습니다. 이러한 제조 혁신의 성과를 인정받아, 2019년 세계경제포럼(WEF)으로부터 전 세계 철강 공장 중 단 7곳만이 누리고 있는 '등대공장'에 선정되는 쾌거를 이루었습니다.
막대한 조업 손실을 막는 무결점 예방 정비
포스코는 2021년 연구 개발 목적으로 스팟을 최초 도입했습니다. 복잡하고 거친 제철소 내부 환경에서도 스팟이 거침없이 장애물을 돌파하며 기동하는 것을 확인한 후, 2023년부터는 제철 공정의 가장 핵심 설비인 '고로(용광로)' 현장 점검에 스팟을 본격 투입하기 시작했습니다.
고로는 제철 공정의 심장입니다. 내부 온도가 무려 1,200°C를 넘나드는 이곳은 철강 생산의 뼈대가 되는 쇳물(용선)을 만들어냅니다. 만약 고로 설비에 단 1분의 문제라도 발생하여 가동이 중단된다면, 이는 열연, 냉연, 후판 등 후속 제조 공정 전체의 마비로 이어져 기업에 천문학적인 조업 손실을 초래하게 됩니다.
"고로가 정상적으로 가동되지 않으면 제강 및 압연과 같은 후속 공정에 쇳물을 공급할 수 없으며, 이는 최종 제품 생산에 치명적인 차질을 빚게 됩니다." – 김기환, 포스코 수석연구원
치명적인 고위험 점검 업무의 완전한 대체
스팟이 현장에 투입되기 전, 작업자들은 매일 수차례씩 펄펄 끓는 고로 주변을 직접 순찰해야만 했습니다. 이들은 무거운 방열복을 입고 보안경, 방염 장갑, 안전모, 휴대용 가스 탐지기 등 답답한 보호 장구로 무장한 채, 육안이나 휴대용 열화상 카메라에 의존하여 가스 누출, 설비 균열, 냉각수 누수 여부를 점검했습니다.
이제 스팟은 별도의 보호 장구 없이도 묵묵히 이 혹독한 점검 업무를 완벽하게 대체하고 있으며, 현장 작업자들은 치명적인 위험에서 벗어나 보다 안전하고 가치 있는 관리 업무에 집중할 수 있게 되었습니다.
"고로 주변의 가장 큰 위험 요소는 엄청난 복사열과 유해 가스입니다. 하지만 로봇은 사람보다 한 곳에 머무는 시간이 짧고, 끊임없이 이동하며 과열 위험을 스스로 최소화합니다. 스팟이 이렇게 가혹한 환경에서 사람을 대신해 위험한 수작업을 수행해 준 덕분에 현장 직원들의 근무 만족도는 크게 향상되었고, 무엇보다 훨씬 더 안전한 환경에서 일할 수 있게 되었습니다." – 김기환, 포스코 수석연구원
고정형 센서의 사각지대를 지우는 '완벽한 기동성'
물론 제철소 내부에는 수많은 고정형 열화상 카메라와 센서가 설치되어 있습니다. 하지만 1,200도의 뜨거운 바람을 고로 내부로 불어넣는 44개의 풍구(Tuyere) 주변을 비롯하여, 복잡하게 얽힌 거대한 설비 구석구석 모든 곳에 고정형 센서를 설치하는 것은 비용적으로나 물리적으로 불가능합니다.
현재 고정형 센서는 핵심 설비를 24시간 모니터링하는 데 집중하고, 그 외의 넓은 구역과 복잡한 사각지대에 대한 정밀 점검은 스팟이 완전히 전담하고 있습니다.
"로봇의 기동성 덕분에 우리는 고정형 센서의 좁은 감시 범위를 벗어나 훨씬 더 유연하고 광범위한 모니터링망을 구축할 수 있었습니다. 특히 스팟은 사람이 직접 순찰할 때 육안으로 놓치기 쉬운 미세한 결함까지 열화상 촬영으로 정밀하게 포착해 냅니다. 이는 철강 생산 공정 전체를 멈춰 세울 수 있는 고로 과열이나 가스 누출 등의 대형 사고를 미연에 방지하는 핵심적인 역할을 수행합니다."
오빗(Orbit)을 통한 로봇 군집 제어 및 데이터 통합
포스코 현장에 스팟을 성공적으로 안착시키기 위해, 포스코 연구진과 현장 유지보수 팀은 어떤 설비를 어떤 주기로 점검할 것인지 긴밀하게 협력했습니다. 연구진은 스팟의 자율 순찰 경로를 치밀하게 설계하고, 거친 현장 환경에 견딜 수 있는 무선 통신망을 구축했습니다. 그리고 보스턴 다이내믹스의 강력한 로봇 통합 관제 소프트웨어인 오빗(Orbit)을 도입하여 실시간 원격 모니터링 및 데이터 통합 관리 시스템을 완성했습니다.
현재 스팟은 하루에도 수차례씩 고로 외곽을 도는 자율 순찰 임무를 수행하며, 매 순찰마다 열화상 촬영을 포함한 약 40여 개의 정밀 점검 작업을 완벽하게 소화합니다. 임무 수행하는 동안 스팟이 수집한 방대한 현장 데이터는 오빗으로 실시간 무선 전송되며, 포스코 관제팀은 중앙 통제실에서 이를 한눈에 모니터링합니다.
오빗은 직관적인 대시보드를 통해 로봇의 현재 임무 상태와 점검 결과를 상세히 제공합니다. 현장 관리자는 멀리 떨어진 사무실에서도 스팟의 점검 스케줄을 원격으로 변경하고, 누적된 데이터를 분석하여 설비의 노후화 추세를 파악할 수 있습니다. 수기로 작성되던 과거와 달리, 오빗에 차곡차곡 축적된 정형화된 이력 데이터는 향후 더욱 정교한 예방 정비 의사결정을 내리는 핵심 자산이 됩니다.
"우리 팀은 오빗을 통해 로봇을 제어하고, 순찰 스케줄을 짜며, 설비 점검 데이터를 리뷰하고, 현장 맵핑 변수를 조정합니다. 현재는 오빗 내에서 데이터를 분석하고 있지만, 향후에는 이 방대한 데이터를 포스코의 자체 생산관리시스템(MES) 데이터베이스와 완벽하게 연동시킬 계획입니다."
미래 산업 현장을 향한 무한한 확장성
포스코는 앞으로 스팟의 점검 포인트를 지속적으로 추가 프로그래밍하여 무인 순찰 영역을 전방위로 확대해 나갈 계획입니다.
"이처럼 혹독한 환경에도 불구하고 여전히 사람의 발길과 육안 점검이 필요한 구역이 현장 곳곳에 남아있습니다. 우리의 최종 목표는 이 모든 위험한 수작업을 스팟으로 점진적으로 완벽하게 대체하는 것입니다."
[제목] BMW 그룹 햄스홀 공장
BMW 그룹 햄스홀 공장
[부제목] 디지털 트윈과 자율 순찰 로봇의 결합: 파편화된 공장 데이터를 통합하여 스마트 팩토리의 완성판을 만들다
영국 버밍엄 인근에 위치한 BMW 그룹 햄스홀 공장은 세계적인 수준의 내연기관 부품을 가공하고, 고효율 3기통 및 4기통 가솔린 엔진은 물론 고성능 V8, V12 엔진까지 조립하는 핵심 생산 기지입니다.
하지만 아무리 뛰어난 공장이라도 문제는 존재했습니다. 엔진 조립 과정에서 매일 엄청난 양의 데이터가 쏟아져 나왔지만, 이 데이터들은 각 부서별로 뿔뿔이 흩어져(Siloed) 있어 공장 전체의 운영 상황을 한눈에 조망할 수 없었습니다. 수많은 데이터 조각을 퍼즐 맞추듯 일일이 분류해야만 했던 것입니다.
이 문제를 해결하기 위해 햄스홀 공장은 2년 전, 공장 전체의 데이터 수집 인프라를 하나로 통합하는 거대한 프로젝트에 착수했습니다. 먼저 공장 전체를 가상 공간에 똑같이 구현한 '완전 연결형 디지털 트윈(Fully Connected Digital Twin)'을 구축했습니다. 그리고 이듬해인 2023년, 보스턴 다이내믹스의 4족보행 로봇 스팟을 전격 도입하여, 스팟이 공장을 자율 순찰하며 수집한 데이터를 디지털 트윈 시스템으로 직접 실시간 피드백하도록 만들었습니다.
이러한 혁신적인 시도 덕분에 햄스홀 공장은 영국에서 가장 권위 있는 제조 산업 시상식인 '2023 Manufacturer MX 어워드'에서 올해의 스마트 팩토리(Smart Factory of the Year)로 선정되는 영예를 안았습니다.
"우리는 부품 공급망에서 완벽한 경쟁력을 갖춰야만 합니다. 공장의 모든 구성원이 이러한 혁신 도구를 자유롭게 활용하고, 자신이 맡은 구역의 효율성을 극대화하기 위해 이 기술들을 어떻게 접목할지 끊임없이 고민하는 마인드셋을 갖춰야 합니다." – 브래드 톰린슨 (Brad Tomlinson), 햄스홀 혁신 및 디지털화(I&D) 팀 기술 리더
수백 개의 대시보드를 하나로 통합한 '진실의 공급원(Single Source of Truth)'
햄스홀 공장은 연간 약 140만 개의 핵심 부품과 40만 대의 엔진을 생산하기 위해 일주일 내내 3개의 가공 라인과 2개의 조립 라인을 쉴 새 없이 가동합니다. 한때 내부 부서들은 서로 다른 400여 개의 커스텀 대시보드를 사용하며 각자의 방식대로 데이터를 관리했습니다. 햄스홀 공장에는 모든 직원이 동일한 기준으로 접근할 수 있는 단 하나의 통합된 데이터 허브가 절실했습니다.
이를 위해 I&D 팀은 15개 이상의 서로 다른 IT 시스템을 하나의 3D 공장 모델로 완벽하게 통합했습니다. 이 디지털 트윈 시스템은 스마트폰이나 태블릿으로 누구나 쉽게 접근할 수 있으며, 공장 내부 설비의 정상 가동 여부를 초록색과 빨간색 기호로 직관적으로 표시해 줍니다. 복잡한 코딩 없이도 누구나 문제를 즉각 파악할 수 있는 환경이 조성된 것입니다.
"직원들이 문제의 원인을 찾기 위해 여러 대시보드를 뒤지며 시간을 낭비할 필요가 없어졌습니다. 이제 햄스홀의 모든 직원은 문제가 발생하면 즉시 디지털 트윈을 켭니다." – 크리스티안 포스 (Christian Poss), I&D 팀 매니저
고정형 센서의 한계를 뛰어넘는 '이동형 검사관' 스팟의 등장
생산 라인을 유지하기 위해 방대한 기계 설비가 가동되는 만큼, 이를 완벽하게 점검해야 할 필요성도 기하급수적으로 커졌습니다. 특히 햄스홀 공장에는 공기 압축기 누출(에어리크)에 취약한 거대한 배관, 냉각기, 유압 패널 등 복잡한 터널 시스템이 얽혀 있었습니다. 이처럼 중요한 설비임에도 불구하고, 디지털 트윈 시스템상에는 이 구역들의 점검 데이터가 통째로 비어 있는 '사각지대'가 존재했습니다.
기존에는 외부 하청업체를 불러 특수 장비로 공기 누출 여부를 점검했습니다. 만약 이를 내부 유지보수 팀이 수작업으로 진행한다면 매 교대조마다 수 시간씩 귀중한 시간을 허비해야만 했습니다. I&D 팀은 수백만 개의 고정형 센서를 추가로 설치하는 대신, 단 한 대로 전체를 커버할 수 있는 '모바일 센서 로봇'을 선택했습니다. 그 해답이 바로 스팟이었습니다.
"모든 설비에 IoT 센서를 부착하려면 수년의 시간과 천문학적인 비용이 소모됩니다. 하지만 각종 센서를 탑재한 모바일 로봇 한 대면 훨씬 적은 비용으로 동일한 면적을 반복해서 측정할 수 있습니다. 우리는 온도 데이터, 계기판 수치, 이상 소음 데이터를 스팟을 통해 완벽하게 채워 넣고 있습니다." – 브래드 톰린슨 (Brad Tomlinson), I&D 팀 기술 리더
인턴도 조작하는 압도적인 편의성과 유연성
스팟의 또 다른 강력한 무기는 고도의 전문가가 아니어도 쉽게 운영할 수 있다는 점입니다. BMW는 영국 대학생들을 대상으로 현장 인턴십 프로그램을 운영하고 있는데, 실제로 햄스홀 공장의 스팟 통합 프로젝트를 이끌고 있는 것은 바로 2명의 대학생 인턴들입니다. 이는 스팟의 시스템이 얼마나 직관적이고 유연하게 설계되어 있는지를 방증합니다.
현장 유지보수 시스템과의 완벽한 융합 (Loop Completion)
데이터 사이언스 인턴은 스팟의 자율 순찰 경로를 프로그래밍하고, 스팟이 수집한 데이터를 디지털 트윈 시스템으로 통합하는 역할을 맡습니다. 현재 스팟은 온도 측정을 위한 열화상 카메라, 에어리크 감지를 위한 Fluke SV600 음향 센서, 360도 카메라, 3D 맵핑용 라이다(LIDAR) 등 복합 페이로드를 장착하고 하루 6번씩 공장을 자율 순찰합니다.
스팟이 수집한 데이터는 업무 효율을 획기적으로 바꿔놓았습니다. 이제 공장 직원들은 디지털 트윈 시스템에 접속해 화면을 확대하여 스팟이 측정한 특정 구역의 세부 데이터를 확인하고, 화면에서 즉시 정비 요청을 등록할 수 있습니다.
"이는 스팟에서 시작된 데이터가 디지털 트윈을 거쳐 다시 공장 현장의 유지보수 팀에게로 연결되는 완벽한 선순환 루프(Loop)의 완성입니다. 스팟은 이미 우리 공장의 유지보수 시스템에 완벽하게 내재화되어 있습니다." – 브래드 톰린슨 (Brad Tomlinson), I&D 팀 기술 리더
단순 순찰 외에도, 스팟은 태블릿을 통한 수동 조작으로 생산 라인의 긴급 점검에 수시로 투입됩니다. 현장 베테랑 직원들은 특정 설비의 베어링이 헐거워졌거나 미세한 진동이 느껴질 때 즉각 스팟을 호출하여 정밀 수치를 측정하고 수리 시점을 결정합니다. 스팟은 단순한 기계가 아니라, 부서 간의 소통을 원활하게 만들고 공장 전체의 혁신을 이끄는 가장 매력적인 협업 파트너로 자리 잡았습니다.
[제목] 노보 노디스크 (Novo Nordisk)
노보 노디스크 (Novo Nordisk)
[부제목] 엄격한 품질 관리와 설비 가동률 극대화: 글로벌 제약사의 생산 공정을 혁신하는 자율 순찰 로봇
중증 만성 질환 치료제 분야의 글로벌 선도 기업인 덴마크 제약사 노보 노디스크는 생산 공정의 자동화와 최적화를 위해 로봇 공학을 포함한 첨단 기술에 대대적인 투자를 단행해 왔습니다.
노보 노디스크는 자체 로봇 연구소를 운영하며 엔지니어들이 생산 라인의 다양한 영역에 로봇을 접목할 방법을 치열하게 연구하고 있습니다. 연구팀은 보스턴 다이내믹스의 4족보행 로봇 스팟을 도입하여 2년 동안 통제된 실험실 환경에서 심도 있는 테스트를 진행했습니다.
그리고 2024년 1월, 연구팀은 마침내 스팟을 실험실 밖 실제 생산 현장으로 끌어내어 작업자들을 어떻게 지원할 수 있는지 검증하는 파일럿 프로그램을 본격 가동했습니다. 신기술을 실제 생산 라인에 도입하기 전 혹독한 검증을 거치는 노보 노디스크의 기준을 통과한 것입니다.
"우리는 공정 혁신을 위한 첨단 기술을 끊임없이 탐구하며, 로봇의 활용도를 극한까지 끌어올리고자 합니다. 우리의 궁극적인 목표는 분명합니다. 현장의 작업자들이 육체적으로 부담을 주는 단순 반복 업무에서 벗어나, 복잡한 문제 해결과 같은 훨씬 더 가치 있고 고차원적인 업무에 온전히 집중할 수 있는 환경을 만드는 것입니다." – 밀라드 자미 (Milad Jami), 노보 노디스크 로보틱스 총괄
현장 투입의 최우선 과제, '절대 안전' 검증
노보 노디스크가 현장 실증에서 가장 먼저 확인한 것은 스팟의 완벽한 주행 안전성이었습니다. 스팟은 지게차가 쉴 새 없이 오가는 복잡한 물류 동선과 비좁은 설비 사이의 통로를 부딪힘 없이 매끄럽게 통과했습니다. 6주간의 실증 기간 동안, 현장 생산팀과 안전 관리팀은 묵묵히 현장을 누비는 스팟의 모습에 열광하며 긍정적인 피드백을 쏟아냈습니다.
현장에 스팟을 본격적으로 통합하기 위해서는 무엇보다 작업자의 안전을 완벽하게 보장하는 것이 필수적이었습니다. 로봇 엔지니어들은 까다로운 내부 안전 가이드라인과 사전 테스트를 모두 통과하며, 복잡한 산업 현장에서도 스팟이 인간과 안전하게 공존할 수 있음을 완벽하게 증명해 냈습니다.
미세 공기 누출 탐지를 통한 막대한 에너지 손실 방지 및 품질 보존
안전성 검증을 마친 후, 연구팀은 생산 라인 책임자들과 협력하여 스팟의 가장 효과적인 임무를 발굴했습니다. 그 결과 채택된 최우선 과제는 바로 공장 내 막대한 에너지 손실의 주범인 '압축 공기 누출(에어리크)'을 찾아내는 것이었습니다.
특히 제약 공정에서는 고도로 정제된 공기를 통제된 압력으로 공급하는 것이 필수적입니다. 미세한 공기 누출은 단순한 전력 낭비를 넘어, 전체 생산 환경의 품질을 위협할 수 있는 중대한 문제입니다. 생산팀 책임자는 "생산 라인을 최고 수준의 품질 표준으로 유지하는 데 도움이 된다면, 우리는 이 기술을 활용하기 위해 모든 지원을 아끼지 않을 것입니다. 우리는 품질과 절대 타협하지 않습니다"라고 강조했습니다.
고성능 음향 카메라 탑재로 완성된 완벽한 예방 정비
이러한 문제를 해결하기 위해 노보 노디스크 연구팀은 스팟의 페이로드에 Fluke SV600 고성능 초음파 음향 센서를 장착했습니다. 이 첨단 센서는 넓은 공장 전체를 관통하는 수많은 배관에서 압축 공기가 미세하게 새어 나올 때 발생하는 특유의 고주파 음파를 정확하게 시각화하여 포착해 냅니다.
수백 미터에 달하는 배관을 일일이 확인하며 공기 누출을 찾는 것은 육체적으로 매우 고된 작업이지만, 설비의 수명을 연장하고 운영 효율을 극대화하기 위해서는 반드시 수행해야 하는 핵심적인 예방 정비입니다. 스팟은 약 300개의 촘촘한 점검 포인트를 한 치의 오차도 없이 자율 순찰하도록 프로그래밍되었으며, 놀라운 성과를 입증했습니다.
이제 노보 노디스크의 현장팀은 장비의 일상적인 점검과 모니터링을 스팟에게 전적으로 맡깁니다. 스팟이 설비의 미세한 이상 징후를 조기에 감지하여 보고하면, 생산팀은 설비가 완전히 멈춰 서기 전에 여유롭게 정비와 수리 계획을 수립하여 공장의 가동 시간을 완벽하게 보존할 수 있습니다.
현장 작업자와의 융합과 상생
이번 프로젝트의 또 다른 핵심 성공 요인은 현장 직원들의 자발적인 지지와 공감대를 이끌어낸 것입니다. 연구팀은 새로운 로봇 기술을 위에서 아래로 일방적으로 강요하지 않았습니다. 도입 초기 단계부터 실제 로봇과 함께 일하게 될 현장 작업자들을 의사결정 과정에 적극적으로 참여시켰습니다. 이는 기계와 인간이 현장에서 완벽하게 협력하는 상생의 문화를 구축하기 위한 필수적인 접근법이었습니다.
미래를 향한 데이터 자산화와 진화
실증 프로젝트에 참여한 부서들은 현재 스팟이 수집한 방대한 데이터를 분석하며 공정 최적화의 초기 단계를 밟고 있습니다. 이번 프로젝트의 성공은 향후 노보 노디스크의 전 세계 공장에 스팟을 전면 도입하기 위한 핵심적인 교두보가 되었습니다.
연구팀은 스팟의 성공적인 안착이 향후 등장할 휴머노이드 로봇 등 더욱 진보된 형태의 로봇을 현장에 통합하기 위한 강력한 학습 과정이라고 말합니다. 스팟이라는 가장 완벽한 중간 플랫폼을 통해 로봇과의 협업 노하우를 빠르게 축적하고 있는 것입니다.
로봇 도입의 본질: '문제 해결'에 집중하다
노보 노디스크 연구팀이 가진 철학 중 가장 중요한 것은 "기술 자체가 목적이 되어서는 안 된다"는 점입니다. 로봇 공학자의 진정한 역할은 로봇의 강점과 한계를 명확히 이해하고, 현장이 겪고 있는 당면한 '문제'를 해결하는 데 온전히 집중하는 것입니다.
"우리는 항상 현장에 물어야 합니다. '가장 시급한 문제가 무엇인가?' 우리의 목표는 맹목적인 신기술 도입이 아니라, 현장의 문제를 해결할 가장 완벽한 솔루션을 찾아내는 것입니다." – 노보 노디스크 로보틱스 팀 리더
