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현대자동차

"가능할 거 같은데..?", 24시간 일하는 자동차 제조 공장

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기술이 고도화되고 많은 것들이 자동화 되면서 '스마트 팩토리'가 주목받고 있습니다. 작업자의 손길을 거쳐서 제조되던 자동차 제조 공장에 로봇이 추가되면서 생산 효율이 좋아지고 있습니다. 여러 기업들은 이러한 상황에 만족하지 않고 좀 더 고도화 된 첨단 제조 시설을 도입하려는 움직임을 보이고 있습니다. 그렇다면 각 제조사의 스마트 팩토리 현황을 살펴보고, 앞으로 어떤 방향으로 전개 될 지도 함께 살펴보도록 하겠습니다.

자동화 공장의 시작, 스마트 팩토리

스마트 팩토리는 설계·개발, 제조 및 유통·물류 등 생산 과정에 디지털 자동화 솔루션을 결합한 정보통신기술(ICT)을 적용해 생산성과 품질, 고객 만족 등을 높이는 ‘지능형 생산 공장’을 의미합니다. 첨단화된 디지털 솔루션을 통해 더 효율적으로, 더 완벽한 제품 생산을 가능케 하죠.


디지털 기기와 인간, 물리적 환경의 융합 등으로 요약되는 4차 산업혁명에 전세계의 관심이 주목됨에 따라 다수의 국가와 제조기업들은 기존 생산성을 한층 끌어올릴 방안으로 스마트 팩토리에 집중하고 있습니다.

출처ⓒ Simens

독일 전기전자 기업인 지멘스(SIMENS)의 암베르그 공장은 스마트 팩토리의 모범 사례로 손꼽힙니다. 파워 엔지니어링, 산업용 제어 시스템, 시스템 솔루션 등의 생산 자동화 수준이 75%에 이르기 때문입니다. 종류가 다른 1,000여 개 제품을 연간 1,200만 개 생산하고 있습니다. 설계와 주문 변경에도 99.7%의 제품을 24시간 내 출시할 수 있는 시스템을 구축했으며, 제품 100만 개당 불량제품 수는 약 11.5개에 불과합니다.


미국 GE(General Electric) 역시 데이터를 기반으로 설비의 돌발적인 정지를 예방하며, 제품 생산량과 품종 등을 자동으로 조절하는 스마트 팩토리 시스템을 구축했습니다. 이로써 생산성이 약 10% 정도 높아졌다고 합니다.

자동차 산업 트렌드, 스마트 팩토리

자동차 제조업체도 스마트 팩토리 추진에 열을 올리고 있습니다. 전통적인 제조업 강국인 독일은 자동차 생산에 있어서도 자동화 솔루션을 빠르게 적용 중입니다. 메르세데스-벤츠(Mercedes-Benz)의 최고급 모델인 S클래스와 E클래스, 마이바흐를 생산하는 진델핑겐 공장은 생산의 80%를 로봇이 맡고 있으며, 로봇이 하기 힘든 세부적인 업무만 사람이 작업하는 시스템입니다.

출처ⓒ Mercedes-Benz

진델핑겐 공장은 8,000개 이상의 시스템과 기기가 연결되어 있고 1억 5,000만 개의 데이터 메시지가 오간다. 메르세데스-벤츠는 2020년 가동을 목표로 진델핑겐 공장에 100% 디지털화를 이룬 차세대 공장 ‘팩토리56’도 추진하고 있습니다. 팩토리56은 전 세계 자동차 공장 최초로 5G 네트워크가 도입됐으며 인공지능(AI)과 각종 스마트 디바이스가 적용되었습니다.


하지만 팩토리56은 완전한 자동화 공장은 아닙니다. 기존 생산체계에서 발생할 수 있는 오류나 비효율적 상황을 최소화하고, 직원 간 원활한 소통을 도모하며 친환경적이고 높은 연료 효율성을 달성해, 공장의 능률 높이는 것이 주된 목적입니다. 말 그대로 스마트 팩토리죠.

현대자동차그룹 역시 2018년 생산기술개발기획팀을 신설하고, ‘스마트 팩토리’로 대변되는 공정 자동화 기술 및 중장기 신제조기술 개발과 관리에 나섰으며, 그 결과 지난해 11월 세계 최초로 개발한 스마트 팩토리 시스템이 적용된 파워트레인 공장을 공개한 바 있습니다.


이번에 공개된 스마트 팩토리 시스템은 설비 운전 중 발생하는 신호를 활용해 가공 품질 상태와 설비 상태 등 총 238개 항목을 모니터링하고 일괄 예지할 수 있도록 개발된 업계 최초 기술이기도 합니다. 현대위아와 협업을 통해 독자 소프트웨어를 구축했으며 이번 3세대 파워트레인 생산 공장의 핵심 시스템입니다.


현대자동차 아산공장을 시작으로 울산공장, 기아자동차 화성공장, 글로벌 생산기지를 포함한 3세대 스마트스트림 엔진 생산에 활용할 예정입니다.

기계화 100% 자동차 공장, 가능할까?

출처ⓒ Tesla

2017년 테슬라 CEO 일론 머스크는 캘리포니아주 프리몬트에 위치한 테슬라 모델3 공장을 완전 자동화하겠다며 인공지능이 적용된 첨단 로봇을 투입한 적이 있습니다. 모델3 생산라인에 설치된 수백 대의 로봇 군단에 ‘에일리언 드레드노트(Alien Dreadnought)’이란 별칭을 붙었고, 테슬라는 이 로봇군단으로 주당 5,000대에 달하는 모델 3를 생산할 수 있다고 자신했죠.

출처ⓒ Tesla

하지만 실상은 로봇의 시스템 오류로 공장 가동이 멈추며 들어났습니다. 실제 모델 3의 주당 생산량은 5,000대가 아닌 2,000대에 불과했고, 2018년 1분기 총생산은 9,285대에 그쳤죠. 인건비는 낮아졌을지 몰라도 로봇에 드는 초기 투자 비용이 지나치게 높았고, 유지비용도 상당해 배보다 배꼽인 상황이 되었습니다.


이 여파로 일론 머스크와 테슬라를 향한 투자업계의 비판이 이어졌으며, 무디스는 테슬라의 신용등급을 B2에서 B3로 낮춰버렸습니다.

출처ⓒ Tesla

이후 일론 머스크는 CBS와의 인터뷰에서 문제를 인정했고, 로봇이 생산속도를 늦추고 있느냐는 질문에 “그렇다. 우리는 미치도록 복잡한 네트워크를 컨베이어벨트에 깔았지만 작동하지 않았다. 우리는 그것들을 모두 제거할 것”이라고 말했습니다. 트위터를 통해서도 “테슬라의 과도한 자동화는 실수였다. 정확하게 말해서, 나의 실수다. 인간을 과소평가했다”고 언급했습니다.

완전 자동화, 정답일까 오답일까?

테슬라의 사례를 통해 대량 생산체제에서 로봇에만 의존한 생산이 성공하기 쉽지 않다는 걸 알 수 있습니다.


미국 시장조사기관 번스타인은 지난해 테슬라의 자동화 실패에 대해 “테슬라의 혁신과 장점인 ‘완전 자동화’가 테슬라의 신속한 확장을 막고 있다”는 보고서를 내기도 했죠. 프리몬트 공장 자동화 설비의 복잡성과 세계 유수의 자동차 제조업체들이 용접, 도색에만 로봇을 쓰는 것과 달리, 테슬라는 로봇이 하기 힘든 최종 조립과 검수까지 자동화로 욕심을 냈다는 게 문제라고 지적했습니다.

하지만, 자동차 완전 자동화 공장이 완벽한 실패라고 보기에는 이른 시점입니다. 테슬라의 시도는 자동차 업계 최초로 마지막 공정인 조립까지 자동화를 시도했다는 점 만으로도 충분히 의미를 가집니다.


앞으로 스마트 팩토리를 통한 제조 혁신을 통해 다양한 시행착오를 거치며 보다 기술이 안정되고, 자동화 생산 운영에 대한 노하우가 점차 쌓일 것으로 보입니다. 그러나 사람의 섬세함을 따라오려면 터미네이터를 제조할 기술력이 필요할 것입니다. 자동차는 수 만개 이상의 부품이 들어가는 튼튼하며 세밀한 기계공학/전자공학의 정수이기 때문이죠.


요컨대, 자동자 공장은 작업자와 로봇이 공존할 수 밖에 없는 '상생의 현장'입니다.

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