로봇이 1초만에 냉장고 문 부착…AI가 10분 뒤 위험 감지

[피지컬AI 산업현장을 가다]
창원 LG스마트파크 냉장고 공장 르포
지능형 AI로 문제 미리 예측하고 대비
생산라인 효율적 가동…AX 대표 사례
LG전자, AI 기반 제조혁신 전략 확대

[창원=이데일리 공지유 기자] 지난 12일 찾은 경남 창원 LG스마트파크의 냉장고 조립라인. 냉장고 안에 들어가는 바스켓 등 핵심 부품을 실은 부품박스가 작업자들에게 운반되고 있었다. 이곳에서는 무거운 철제 박스를 사람이 직접 옮기지 않아도 이동형 로봇이 최대 700㎏의 물류를 직접 운반하고 있었다. 이곳에서 이같은 방식으로 생산하는 냉장고가 매일 2700대에 달한다.

경남 창원 LG스마트파크 냉장고 조립라인에서 로봇이 자동화 공정을 수행하고 있다.(사진=LG전자)

LG전자는 고객 맞춤형으로 다양한 냉장고를 제공하기 위해 같은 라인에서 다른 냉장고를 조립하는 ‘혼류 생산’을 진행하고 있다. 컨베이어 벨트를 통해 이동하는 냉장고의 크기와 색깔이 각각 달라 부품 조립에 어려움이 있을 것이라는 예측은 빗나갔다. 냉장고 하단부에 있는 시리얼 번호를 로봇이 자동으로 인식해 각각의 모델에 맞는 부품을 조립하면서 효율성을 높일 수 있다는 설명이다. LG 스마트파크에서는 국내, 미국 등에서 세계 곳곳에서 각각 판매할 냉장고 모델 58종을 한 라인에서 동시에 생산하고 있었다.

경남 창원 LG스마트파크 냉장고 조립라인에서 로봇팔이 냉장도 도어를 본체에 끼워 넣고 있다.(사진=LG전자)

경남 창원 LG스마트파크 냉장고 조립라인에서 로봇팔이 냉장도 도어를 본체에 끼워 넣고 있다.(영상=LG전자)

이곳에 있는 로봇들은 빠른 속도로 정밀한 작업을 하고 있었다. 인공지능(AI)을 탑재한 로봇팔이 빠른 속도로 움직이며 무거운 냉장고 문짝을 본체에 끼워 넣었다. 3차원(3D) 카메라를 통해 냉장고 문을 부착해야 할 위치를 확인하고, 문을 조립하는 데까지 걸리는 시간은 1~2초에 불과했다. 20㎏에 달하는 냉장고 도어를 기존에는 사람이 조립해야 했다면, 로봇을 통해 손쉽고 빠르게 작업 시간을 단축할 수 있게 된 것이다.

물류공장 곳곳에는 실시간으로 작업 현황을 보여주는 화면이 놓여 있었다. LG는 10분 뒤 공정 상황을 미리 예측해 보여주는 ‘디지털 트윈’과 AI 딥러닝을 적용시켜 설비 상태를 감지하는 사전예지 플랫폼 ‘PIE’(Plug-in for Intelligent Equipment)를 통해 실시간으로 데이터를 제공한다.

경남 창원 LG스마트파크 냉장고 생산공장 현장에서 작동하고 있는 LG전자의 사전예지 플랫폼 ‘PIE(Plug-in for Intelligent Equipment)’.(사진=LG전자)

이날 화면을 통해 보이는 컨베이어벨트에는 총 28개의 냉장고 모형이 움직이고 있었는데, 정상 가동 중인 냉장고는 초록색 표시가, 점검이 필요한 냉장고는 빨간색 표시가 각각 나타나고 있었다. LG전자 관계자는 “디지털 트윈과 사전 예지보전 프로그램을 통해 작업이 원활하게 진행되고, 문제가 생기기 전에 조치할 수 있는 시스템이 구축돼 있다”고 설명했다.

이날 공장을 둘러보면서 인상적이었던 건 ‘입체물류시스템’을 통한 공간 효율화였다. 1층에서 냉장고 도어가 엘리베이터를 타고 수직으로 3층 작업장으로 바로 운반되고, 조립을 마친 냉장고는 또 다시 엘리베이터를 타고 4층으로 이동해 사람과 로봇이 함께 전수검사를 진행한다. 이후에는 곧바로 포장라인으로 이동해 로봇이 스티로폼 삽입과 보호재 박스 포장 등을 진행한다.

기존에는 사람이 직접 1층에서 도어문을 가지고 올라와 작업 구간으로 이동해야 했다면, 엘리베이터와 현장에 있는 50여대의 물류 로봇(AGV)이 이같은 업무를 모두 수행하기 때문에 부품들이 작업장 내에서 이동할 때도 시간이 단축된다. 또 천장에 있는 고공 컨베이어를 통해 자재를 이동하는 만큼 불필요한 부품 적재가 없어 공간을 효율적으로 활용할 수 있게 됐다.

LG전자는 용접이나 도어 부착 등 사람이 수행하기 까다롭거나 힘든 일을 중심으로 AI·로봇을 통한 자동화를 진행했다. 이를 통해 각 공정별 평균 작업 시간이 12.8초까지 줄었다. 한 대의 냉장고를 만드는 데 걸리는 시간은 약 40분으로, 검수 시간까지 포함해도 한 시간이 채 걸리지 않는다. LG전자는 제조 AI 전환(AX)을 통해 시간당 냉장고 생산 대수를 기존 대비 20% 늘릴 수 있었다고 설명했다. 새 냉장고 모델 생산을 위한 라인 개발 및 구축 기간도 30% 짧아졌다.

(그래픽=문승용 기자)

최근 들어 제조업의 핵심 과제로 AX가 떠오르고 있다. 오류를 사전에 예측하고 방지하고, 생산라인이 멈추지 않고 효율적으로 계속 가동되기 위해서는 AI를 통한 지능형 공장 구축이 필수적이다. LG 스마트파크는 AX를 통한 제조업 혁신의 미래를 가장 대표적으로 보여주는 예다. 지난 2022년에는 세계경제포럼(WEF)이 발표한 ‘등대공장’(Lighthouse Factory)에 선정됐다. 첨단 기술을 도입해 세계 제조업의 미래를 이끄는 공장을 말한다. 지난해에는 미국 테네시 세탁기 공장이 등대공장으로 새로 선정돼 주목 받았다.

LG전자는 이같은 AX 전략을 전사적으로 확대해 나간다는 계획이다. 창원 LG스마트파크는 현재 오브제 등 국내 프리미엄 냉장고를 비롯해 미국 수출용 냉장고들을 생산하고 있는데, 2027년까지 공장 증축을 통해 오븐과 식기세척기 라인까지 만들어 자동화 공정을 진행할 예정이다.

경남 창원 LG 스마트파크 전경 사진.(사진=LG전자)