[기획] LS일렉트릭 - 스마트 에너지 글로벌 리더
[기획] LS일렉트릭 - 스마트 에너지 글로벌 리더
  • 송병훈 기자
  • hornet@energydaily.co.kr
  • 승인 2021.12.23 10:25
  • 댓글 0
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LS일렉트릭 청주사업장, 글로벌 제조업 '혁신' 이끈다
'세계등대공장' 선정… 4차 산업혁명 견인 핵심기술 적극 활용 평가
'생산성 60% 이상 향상·에너지 사용량 60% 이상 절감·불량률 급감'

[에너지데일리 송병훈 기자] LS ELECTRIC(일렉트릭)이 대한민국을 넘어 글로벌 제조산업 미래를 선도할 2021년 ‘세계등대공장’으로 선정됐다. 국내에선 번째다.
세계경제포럼(WEF, World Economic Forum, 다보스포럼)은 지난 9월 '2021 세계경제포럼 등대공장 연차회의'에서 LS일렉트릭 청주스마트공장을 ‘등대공장(Lighthouse Factory)’으로 선정됐다.
등대공장이란 어두운 바다에 ‘등대’가 불을 비춰 배들의 길을 안내하듯, 사물인터넷(IoT), 인공지능(AI), 클라우드 등 4차 산업혁명을 견인할 핵심기술을 적극 활용해 새로운 제조업의 성과 모델을 만들어 내는 공장을 말한다.
세계경제포럼은 LS일렉트릭 청주 전력기기 스마트 생산 공장에 인공지능과 사물인터넷 기술을 단순 적용하는 수준에서 벗어나, 다양한 고객의 요구에 대응할 수 있는 유연성은 물론, 생산 효율화를 통한 획기적 원가절감을 통해 대량생산 방식을 운영하고 있는 점을 높이 평가했다.
또한 기업의 지속 성장에 필수적인 ESG 경영을 선포하고, 에너지관리솔루션(EMS)을 자체 개발, 실제 공장에 적용함으로써 에너지 효율을 높인 성과 역시 LS일렉트릭이 등대공장으로 선정된 이유라고 설명했다.
본지는 2022년 신년을 앞두고, 국내 대표 스마트공장인 LS일렉트릭 청주사업장을 찾아 그 모습을 담아보기로 했다.

LS일렉트릭 청주스마트공장에서 진행중인 비전검사 모습
LS일렉트릭 청주스마트공장에서 진행중인 비전검사 모습

제조업 혁신의 핵심 '스마트공장'

LS일렉트릭 청주사업장은 ▶다품종 대량 생산이 가능한 IIoT기반의 자동 설비 모델 변경 시스템 ▶자율주행 가능한 사내 물류 로봇 ▶AI 기반 실시간 자동 용접 시스템 ▶머신러닝 기반의 소음 진동 검사 시스템 등 스마트공장 핵심기술이 대거 적용돼 있다. 협력회사와 원부자재, 생산, 품질 등 데이터를 실시간으로 공유하는 빅데이터 분석 서비스도 활용하고 있다.

LS일렉트릭 청주1사업장 G동은 스마트 생산라인이 구축돼 있다. 부품 공급부터 조립, 시험, 포장 등 전 라인에 걸쳐 자동화 시스템이 구축된, 이른바 제조업 혁신의 핵심으로 꼽히는 ‘스마트공장’이다.

G동은 LS일렉트릭의 주력 제품인 저압차단기와 개폐기를 생산하는 공장이다. 저압차단기를 생산하는 G동 1층에 들어서면 생산라인이 쉴새 없이 움직이고 있다. 연간 2600만대의 산업용 차단기를 생산하는 라인이며, 자재는 정확히 1.5일분으로 유지되도록 설계됐다.

각 공정에는 LS일렉트릭을 대표하는 자동화 기기인 PLC(Programmable Logic Controller)가 어김없이 설치돼 있다. 각 공정의 PLC가 상위 PC를 통해 제조실행시스템인 MES(생산관리시스템, Manufacturing Execution System)과 연계돼 있다. MES 허브(Hub)는 각 공장과 상위 시스템 간 네트워크를 구성하는 통신중계 역할을 수행한다.

생산라인 사이 통로에는 부품과 완성된 제품을 운반하며 일사분란하게 움직이는 20여대의 무인운반차(AGV, Automated Guided Vehicle)가 눈에 띈다. 무인운반차는 프로그래밍된 명령에 따라 각 부품을 라인으로 운반하고, 완성된 제품을 포장라인으로 이동시킨다.

LS일렉트릭 청주스마트공장에서 운영중인 무인운반차(AGV)
LS일렉트릭 청주스마트공장에서 운영중인 무인운반차(AGV)

무인운반차는 GPS를 활용해 본인의 위치를 파악하며, 작업자의 명령에 따라 각 부품을 라인으로 운반하고, 완성된 제품을 자동 포장라인으로 이동시킨다. 물리적 충격이 느껴지면 그 자리에서 정지하고 요란한 불빛과 함께 경고음을 내는 ‘똑똑한 일꾼’이다.

무인운반차가 이동시킨 제품들을 포장하는 라인 역시 완전 자동화돼 있다. 중량감지센서를 통해 포장의 정확도를 자동으로 검출하고, 커다란 포장 로봇(Robot)은 품목별로 다른, 크고 작은 상자에 일정한 간격에 맞춰 제품을 넣어 포장하고, ERP를 통해 명판정보를 받아 상자에 자동 부착까지 한다.

G동 2층은 전기회로에서 부하를 개폐하는 전자개폐기 조립 라인이다. 연간 1200만대의 제품을 생산하는 2층 역시 스마트 생산 라인이 완비돼 있다. 처음 마주한 전자개폐기의 핵심 부품인 코일 권선 설비는, 권선은 물론 시험과 적재를 전 자동으로 생산하고 있다.

작업자는 모니터를 통해 해당 조립라인 구석구석에 설치된 PLC로부터 온 데이터를 확인할 수 있으며, 실시간으로 수집된 데이터는 MES를 통해 향후 생산성 개선 데이터로도 활용된다. 데이터량은 1개 라인 기준 하루 평균 50만건 이상 발생하고 있다. 전 공장에 걸쳐 수집된 정보가 쌓여 빅데이터가 생성, 활용되는 것이다.

바쁘게 움직이고 있는 AGV를 지나니 어디선가 카메라 플래쉬(Strobe)처럼 ‘번쩍’이는 조명 빛이 보인다. 자세히 들여다 보니 완제품에 카메라 조명을 터트려서 품질을 검사하는 또 다른 로봇이다.

육안으로 검사할 경우 작업자에 따라 있을 수 있는 차이를 스마트화를 통해 최소화시킨 것이다. 이와 함께 진동센서로 개폐기가 작동할 때 발생하는 소음까지 수치화할 수 있어, 제품 조립 이후에도 품질을 한 단계 업그레이드 시키고 있다. 검사가 끝난 제품은 AGV가 포장라인으로 나르고, 포장 로봇이 포장을 마무리하는 일련의 구조다.

스마트팩토리가 구축된 LS일렉트릭 청주1사업장 G동 외경
스마트팩토리가 구축된 LS일렉트릭 청주1사업장 G동 외경

'고도화 단계' 업그레이드 추진 중

LS일렉트릭 청주사업장 스마트공장은 APS(수요예측 시스템, Advanced Planning System)가 적용된 유연생산시스템으로 운영된다. APS는 주문부터 생산계획, 자재발주까지 자동 생산관리가 가능한 유연생산방식으로, 생산라인에 적용돼 조립-검사-포장 등 전 공정의 자동화를 구현하고 있다.

LS일렉트릭은 지난 2011년부터 약 4년간 200억원 이상의 투자를 통해 단계적으로 스마트공장을 구축해왔다. ICT와 자동화 기술을 접목, 다품종 대량 생산은 물론 맞춤형·소량다품종 생산도 가능한, 시스템의 변혁을 구현한 것이다. 그리고 스마트공장 구축을 통한 성과는 기대 이상이었다고 말한다.

먼저, 생산성 측면에서 설비 대기시간이 절반으로 줄었고, 생산성은 60% 이상 향상됐다. 저압기기 라인의 경우 38개 품목의 1일 생산량이 기존 7500대 수준에서 2만대로 확대, 생산효율이 획기적으로 개선됐다. 에너지 사용량 역시 60% 이상 절감됐으며, 불량률도 글로벌 스마트 공장 수준인 7PPM(백만분율, Parts Per Million)으로 급감했다. 필요한 작업자 수도 라인 당 절반으로 줄어 신규 사업 라인으로 재배치하는 등 경영 효율성에도 기여하고 있다.

스마트공장 수준총괄도
스마트공장 수준총괄도

청주사업장 고객수요 예측시스템과 일괄 자동화 라인은 자동화율 100% 수준이다. ▶기초단계 ▶중간1 단계 ▶중간2 단계 ▶고도화 단계에 이르는 공장 스마트화 4단계 가운데, 중간2를 넘어 고도화 단계로 진입을 앞두고 있는 등 국내 기업 중 스마트공장 구축 우수사례로 평가 받고 있다.

LS일렉트릭은 이에 그치지 않고 CPS(사이버 물리 시스템, Cyber Physical System) 및 IoT를 지속적으로 도입하고, 시뮬레이션 분석에 의한 생산시스템을 최적화, 글로벌 최고 수준의 스마트공장을 구현하겠다는 계획이다.

이를 위해 솔루션 도입은 물론 CPS, IoS(Internet of Service), IoT 역량 강화를 위해 내부 전문가를 지속 양성하는 한편 협력회사를 대상으로 기술교육과 현장 견학을 제공, 스마트공장 확대 보급에도 적극 나서고 있다.

LS일렉트릭 관계자는 “생산라인의 스마트화를 통해 생산성과 에너지효율이 크게 개선됨은 물론 고객만족도 향상과 근무자의 작업환경, 편리성 증진 효과까지 얻고 있다”며 “현재 중간단계의 생산라인을 스마트공장 최고 수준인 고도화 단계로 업그레이드하는 공정 혁신을 추진 중이며, LS일렉트릭의 사례가 제조업 혁신에 일조할 수 있길 바란다”고 말했다.



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