[헬로티]
지난해 5G 통신기술은 국내에서 세계 최초로 상용화에 성공한 것을 기점으로 국내 제조 업계에서도 5G 기술 도입에 많은 관심을 보였다. 5G가 제조업에 도입되면, 기존 유선으로 이뤄졌던 네트워크 인프라를 무선으로 바꾸게 되면서 제조 환경에 큰 변화를 불러올 것으로 보인다. 지난 9월에 개최된 ‘제4회 스마트제조 베스트 프랙티스 컨퍼런스’에서 미쓰비시전기오토메이션 Sugiyama Hajime 그룹장이 5G in Manufacturing에 대해 강연한 내용을 정리했다
그림 1. 5G는 공장 관리자가 시키지 않아도 클라우드와 연결된 인공지능이 최적의 제품생산 방법을 찾아낸다.
5G는 광대역, 저지연, 여러 디바이스에 연결 등 무한한 가능성을 지닌 통신기술이다. 제조 업계는 5G 기술이 공장 자동화에 크게 기여할 것이라고 내다봤다. 한 예로, 공장 내 설치된 케이블을 제거하고 싶은 공장 관리자가 있다고 생각해보자. 케이블은 공장 바닥을 비롯해 패널, IO 블록, 각종 기계 사이 등 많은 공간을 차지한다. 케이블은 설치뿐 아니라 유지 관리에도 많은 시간이 소요된다. 또한, 공장의 레이아웃을 변경하려면, 배선을 다시 해야 하는 등 번거로운 작업이 진행된다. 5G는 이러한 문제를 해결할 수 있다.
공장 관리자라면, 스스로 생각하는 공장을 상상해본 적이 있을 것이다. 5G는 공장 관리자가 시키지 않아도 클라우드와 연결된 인공지능이 최적의 제품생산 방법을 찾아낸다. 문제가 생기면 알아서 처리할 수 있는 기반이 마련되는 것이다. 그렇다면, 100% 5G로 가동되는 공장이 실현될까. 5G 전문가들은 지금 당장 실현하기는 어려울 것이라고 예상한다. 공장에서 5G를 쓰기에는 아직 넘어야 할 산이 많다.
첫 번째는 표준화다. 미쓰비시전기는 5G ACIA 워킹그룹에 참여해 산업용 5G의 규격에 관해 논의하고 있다. 주변에서 흔히 볼 수 있는 5G 기술 대부분은 상업용이다. 산업현장에서 쓰기 위해 무엇보다 중요한 것은 보안과 안전이다. 따라서 미쓰비시는 이 부분에 대한 문제 해결과 버전 17에 대한 표준화를 내년부터 논의할 계획이다. 표준화되지 않으면, 공장용 5G 로봇, 5G PLC, 5G 라우터 같은 5G 산업용 제품의 개발은 지연될 수밖에 없다. 따라서 산업 현장에 5G 산업용 제품이 등장하려면 향후 1, 2년이 더 소요될 것으로 보인다.
두 번째는 앞서 언급한 보안과 안전이다. 물론 5G 기술이 이전 네트워크보다 보안도 좋고 안전하지만, 공장에서 사용되기 위해서는 100% 안전이 요구된다. 한 예로, AGV 등의 로봇은 작업자가 주변에서 항상 일하기에 검사를 거쳐 안전이 보장돼야 한다. 또한, 해커가 네트워크에 침입하지 못하도록 보안도 중요하다.
세 번째는 규제다. 5G 국제 표준을 만들 때도 난항이 예상된다. 이처럼 5G가 공장에 전면 도입되기 위해서는 시간이 걸린다.
5G 기술에 대한 오해
5G는 광대역 통신기술이다. 4G보다 10배 빠르고 지연시간이 짧을 뿐 아니라 여러 장치에 연결할 수도 있다.
요점은 무제한 네트워크가 아니기에 이 세 가지를 한 번에 할 수 없다는 것이다. 일부 장치에 광대역과 저지연을 많이 쓰면, 연결할 수 있는 장치는 줄어든다. 그렇기에 5G를 쓸 장치와 5G를 쓰지 않을 장치를 선택해야 한다. 그러다 보면 공장에서 케이블이 완전히 사라지기는 어렵다.
이 같은 네트워크 문제로 인해 공장에서는 ‘하이브리드 5G’라고 하는 기술을 사용할 것으로 보인다. 즉 공장 내부에서는 자체적으로 통제할 수 있는 로컬 5G 네트워크와 5G 안테나를 설치해 사용하는 것이다. 이 방법은 보안이나 트래픽을 이유로 외부로부터 간섭을 받지 않을 수 있다. 외부의 간섭을 받게 되면, 데이터 수집, 로봇, AGV를 이동하는 방식에 영향을 받을 수 있기에 외부와 분리해 네트워크 용량을 자체 제어하려는 것이다. 만약 다른 공장과 데이터를 연결하고 싶을 때는 공용 5G를 사용하면 된다.
기억해야 할 또 한 가지는, 5G는 무료가 아니라는 점이다. 현재 여러 국가가 5G 도입을 추진하기에 비용은 점차 내려가겠지만, 일정 수준 이상의 비용이 드는 것은 부정할 수 없다. 장비에도 비용이 추가된다. 5G를 로봇에 연결하기 위해서는 5G 인터페이스와 라우터가 필요하다. 이뿐 아니라 엔지니어링, 유지관리 등 눈에 보이지 않는 비용 또한 만만치 않다. 네트워크에 들어가는 장비와 추가 투입 장비를 관리해야 하고, 시스템도 바꿔야 한다. 그때마다 엔지니어링이 필요한데, 5G 네트워크가 운전 중에 제대로 작동하는지 확인해야하기 때문이다.
그림 2. 미래에는 5G를 기반으로 더 많은 기술에 대한 활용 사례가 나타날 것으로 보인다.
5G가 적용된 스마트 팩토리의 미래는?
스마트 팩토리는 무선 네트워크로 통신하며 스스로 결정한다. 5G로 인해 가능해진 스마트 팩토리는 현재도 구현할 수 있다. 그러나 제조업에서 가장 중요한 것은 투자수익률(ROI)이다. 5G를 설치하는데 돈이 너무 많이 든다면, 오히려 설치하지 않는 편이 낫다. 이에 스마트 팩토리에서 활용되는 5G의 적절한 사례가 공유될 필요가 있다.
첫 번째는 태블릿을 활용한 실시간 모니터링이다. 엔지니어는 기계 내부를 보고 싶을 때 카메라를 설치하고 무선으로 연결한 후 태블릿으로 모니터링한다. 문제는 4G와 3G가 느리다는 것이다. 제조업은 매우 정밀하기에 실시간 이미지가 없다면 원하는 이미지를 볼 수 없다. 문제해결이 안 될 뿐 아니라 문제의 원인이 무엇인지 정확히 알기 어렵다. 5G는 실시간 4K·8K이미지로 현재 상황을 실시간으로 볼 수 있으므로 직접 가지 못하는 곳을 확인하는데 도움이 될 것이다.
한편, AR·VR 기술 역시 공장에서 많이 쓰일 것으로 예상된다. 이 기술은 배선 연결 등의 공정에서 유용하다.
현재는 무선 연결이 느려 AR 또는 VR 안경에 케이블을 연결하더라도 속도가 따라주지 않는다는 점이다. 5G에서는 선이 사라지고 무선으로 조립작업을 할 수 있다. 무엇보다 5G가 빛을 발할 수 있는 분야는 원격 유지관리다. 엔지니어가 각 나라나 해당 지역으로의 이동이 어려울 때 대부분의 경우에는 오류가 발생한 지점에 카메라를 설치하고 원격으로 상황을 해결한다. 문제는 화질이 좋지 않아 전문가가 생산 현장을 제대로 파악할 수 없다는 점이다. 5G 환경에서는 좋은 화질을 지원할 수 있기에 원격으로 원만한 해결이 가능하다.
다음 단계는 AGV 로봇, 기계 공조 분야일 것이다. 한 예로, AGV가 부품을 가져와서 다른 기계에 투입하거나 창고로 가져가는 작업이 있다. 5G는 기계끼리 배선을 하지 않아도 되므로 여러 기계를 무선으로 제어 및 연결이 가능하다. 또 다른 흥미로운 응용 분야는 무선 로봇과 드론이다. 인공지능과 비전은 공장 업무에 변화를 몰고 왔다.
로봇과 사람이 함께 일하는 공장은 아직 많으나 언젠가 로봇이 사람을 대체할 시기가 도래할 것으로 보인다. 처음에는 사람의 손을 로봇으로 대체했고, 이후에는 사람의 다리를 AGV로 바꿨다. 이제는 사람의 눈을 센서와 인공지능으로 대체하고 있다.
5G가 발전함에 따라, 미래에는 앞서 언급한 애플리케이션보다 더 많은 기술에 대한 활용 사례가 나타날 것으로 보인다.
