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스마트팩토리의 건강검진, 예지보전 기술

2024-01-04
조회수 495


예지보전 기술은 스마트팩토리 설비들의 건감검진이다. 스마트팩토리는 사물 인터넷(IoT), 인공지능(AI), 빅데이터를 기반으로 지능화된 공장이다. 이러한 스마트팩토리 도입은 코로나를 기점으로 도입이 가동화 되고 있으며, 급격한 인건비 상승으로 인한 무인화와 로봇화가 주요 트렌드이다. 스마트팩토리 내 설비들은 최적화된 동선, 라인으로 구성되었으며, 중간에 한 기계가 멈추는 순간, 생산 중단에 따른 피해는 물론 원재료/반재료 손실, 품질 관리 비용 등 제반 피해가 발생한다. 이러한 사유로, 설비를 진단하고 모니터링 하는 예지보전(Predictive maintenance) 기술은 스마트팩토리의 생산성을 유지할 수 있게 해주는 중요한 방책이다. 


[그림] 예지보전 기술의 필요성


예지보전은 설비를 점검하고 모니터링 하여, 이상 유무를 탐지하고 예측하는 기술이다. 예지보전은 기술의 발전에 따라 4단계로 나늰다. ① 고장 발생 시 처리 단계(Reactive maintenance)로 고장이 발생하면 해당 설비를 고치는 방식이다. 이 단계의 경우, 고장 발생 시, 처리하는 시간동안 설비가 멈추며 재가동 하기까지 생산성이 악화되는 문제가 있다. ② 정기적 일정에 따라 진행하는 단계(Planned maintenance)는 미리 계획된 일정에 맞춰 유지보수를 실행하는 방식이다. 각 설비에 대한 고장이력, 점검 주기 등에 맞춰 인력이 직접 일정 보수하는 방식이다. 이러한 방식은 유지보수가 필요하지 않은 설비에 대해서도 예지보전을 수행해, 자원 낭비가 발생하는 문제점이 있다. ③ 위험결함요소 사전 점검(Proactive maintenance)은 설비 성능 향상을 위해 미래에 발생할 결함요소를 미리 제거하는 유지 보수하는 방식이다. 이러한 방식은 사전 대응으로 설비 멈춤시간을 최소화 할 수 있지만, 사전 점검과 유사한 자원 낭비 문제가 존재한다. ④ 예지 보전(Predictive maintenance)은 AI와 빅데이터 기술을 활용하여 설비들의 이상 데이터를 검출하여, 적시에 설비 고장에 대응할 수 있는 방식이다. 이러한 방식은 자원 낭비를 최소화 하며, 적시 대응으로 생산성 유지에 효과적이다. 그러나 이 경우, 이상치 감지를 위한 센서와 미래에 발생할 이상치 검출을 위한, 데이터 분석이 중요하다. 이와 같이 예지보전 기술의 핵심인 설비 이상에 대한 정확한 분석을 위해 AI와 빅데이터를 접목시켜, 정확도를 높이는 연구가 한창이다.


[그림] 설비 유지 보수  기술의 단계


국내 기업인 (주)모빅랩(대표 이원근)은 설비 진동을 기반으로 한 예지보전 솔루션으로 투자유치(Pre-A, 15억 원)에 성공하였다. (주)모빅랩의 솔루션인 와치뱃(Watch Bat)은 설비에서 발생하는 음향신호를 수집하는 AI Edge 디바이스를 활용하여 설비의 소음을 초음파 대역대까지 측정하고, 딥러닝을 통해 신호 패턴을 분석하여 설비의 상태 및 고장 위험도를 예측해주는 AI솔루션을 개발하였다. 이를 통해, 설비의 이상을 실시간으로 모니터링할 수 있으며, 이상치를 음향 신호를 기반으로 예측할 수 있는 솔루션이다. (주)모빅랩의 솔루션은 생산 설비뿐만 아니라 시설물(밸브, 배관 등)에도 적용할 수 있어 활용도가 매우 높은 것으로 평가된다. (주)모비랙은 이번 투자를 바탕으로 기술 개발을 가속하여, 내년 대기업 납품에 총력을 다할 것으로 밝혔다.또한, 초음파 진단의 독보적인 기술력을 확보하여, 글로벌 시장으로의 확장을 목표로 한다.


[그림] (주)모빅랩의 예지보전 솔루션 개요


국내 기업들 중, (주)원프레딕트(대표 윤병동)의 기술 개발이 활발하다. (주)원프레딕트는 스마트팩토리 내 예지보전을 위해, 전류데이터 기반 모터 고장 예측진단(가디원 모터), 빅데이터 기반 변압기 고장 예측진단(가디원 서브스테이션), 진동과 운전인자 데이터 기반 터보 설비 진단 분석 솔루션(가디원 터보) 등이 있다. 이러한 기술력을 인정 받아 대규모 투자유치(Series C, 300억 원)를 달성하였다. 최근, (주)원프레딕트는 과거 진동 데이터와 그 외 인자를 분석하여, 미래 진동을 예측할 수 있는 기술을 개발하였다. 이번 기술을 통해, 회전 설비의 이상 예측 정확도를 높일 수 있어, 관리 비용과 난이도를 낮출 수 있는 기술이다. 이 외에도 국내 기업인 (주)피엔지텍은 상관관계 분석 기술과 CNN(인공신경망 기반 분석 알고리즘)을 통해, 설비의 이상 상태를 보다 정확하게 예측할 수 있는 기술을 개발하였다. 이와 같이, 국내 기업들은 스마트팩토리 도입의 증가에 맞춰 예지 보전 기술 개발도 활발하다. 


[그림] (주)원프레딕트의 예지보전 솔루션 소개


정부의 스마트팩토리 도입 지원은 활발하다. 특히, 중소·중견기업들의 스마트팩토리 제조기반을 통한 기업경쟁력을 향상하기 위해 스마트팩토리 도입을 적극 지원한다. 중소벤처기업부의 경우, 「중소기업 스마트제조혁신 지원사업」의 경우, 스마트팩토리 도입 시 최대 8억2천만원 까지, 총 도입비용의 50%까지 지원해준다. 이러한 지원 규모는 중소기업 경쟁력 함양을 위한 정책방향에 맞춰 더욱 확대될 것으로 전망된다. 스마트팩토리 시장이 커갈 수록, 이러한 설비를 관리하고 처리하는 예지보전 솔루션의 수요도 크게 증가할 것이다. 이에, 기업들도 이러한 기회를 포착한다면, 새로운 예지보전 시장을 주도할 수 있을 것이다.



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