AI가 최적 알고리즘으로 불량 탐지하고 생산성·품질 향상

1일 대전 유성구 KAIST 문지캠퍼스 내 제조AI 메타버스 체험관.

가상현실(VR) 기기인 오큘러스를 착용하고 양쪽 손에 들고 있는 컨트롤러 버튼을 누르자, 요즘 한참 뜨고 있는 '확장 가상세계(메타버스) 환경'에 들어섰다. 오큘러스를 통해 눈에 들어온 것은 메타버스 플랫폼으로 구현된 마치 실제 제조 공장과 유사한 가상의 스마트공장이었다. 이 곳에는 플라스틱 나사 등과 같은 부품을 생산하는 사출성형 공정이 구축돼 있었다.

본격적인 제품 생산에 앞서 사출성형기 맨 아래에 초음파 센서를 부착한 후, 공정 설비를 가동시키자 센서에서 재료 투입구의 온도부터 고압 사출시간, 스크류 속도, 압력, 위치 등 다양한 제조 데이터가 공장에 설치된 대형 디스플레이에 실시간 수집·저장됐다.

이후, 제조 AI가 수집된 제조데이터를 500번 학습시켜 최적의 제조 알고리즘을 생성해 냈다. 이렇게 생성된 알고리즘은 공장 가동에 앞서 사출성형 공정에 적용, 제품의 불량 원인을 탐지해 생산성과 품질 향상에 기여하게 된다.

김일중 KAIST 제조AI빅데이터센터장은 "실제 제조 공장과 동일하게 메타버스 환경에서 사출성형기를 직접 가동해 볼 수 있고, 플라스틱 나사를 생산하는 과정을 체험할 수 있다"며 "숙련된 작업자의 주관적인 판단에 의해 이뤄지던 불량품 식별이 정량적 결과에 기반한 방식으로 바뀌게 됐다"고 설명했다.

더욱이 공정 과정에서 제품 불량 발생에 영향을 주는 다양한 변수들을 중요도 순으로 인지할 수 있다는 점도 제조AI 팩토리가 가져다 줄 획기적인 변화 중의 하나다.

제조AI 메타버스 팩토리에서 사용된 제조 알고리즘은 중소벤처기업부와 스마트제조혁신추진단이 구축한 '인공지능 중소벤처 제조플랫폼(KAMP)'에서 개방한 실제 제조현장 사출 데이터를 활용한 것이다.

제조AI 메타버스 팩토리 구축으로 일시적인 생산 공정 중단 없이 제조 공정 과정을 생생하게 체험할 수 있고, 증강현실(AR), 가상현실(VR), 확장현실(XR) 등의 장비와 메타버스 솔루션을 활용해 시공간 제약 없이 접속할 수 있다.

KAIST는 사출성형기 메타버스 공장을 시작으로 도금, 용접, 금형, 주조, 단조, 열처리 등 뿌리산업 전 업종으로 확대해 나갈 계획이다. 제조AI 메타버스 팩토리에 하드웨어와 소프트웨어 기술을 지원한 박성훈 디지포레 대표는 "중소 제조기업이 제조 데이터를 수집해 AI로 분석하는 과정을 직관적으로 경험하고, 실제 제조 공장에 적용해 볼 수 있다"고 말했다.

이광형 KAIST 총장은 "제조AI 메타버스 팩토리는 미래 제조업에 인간, 시간, 공간의 혁명을 촉발해 국내 제조 중소기업의 생산성과 경쟁력 향상에 기여할 것"이라고 기대감을 나타냈다.글·사진=이준기기자 bongchu@dt.co.kr