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[5G 특집 ③] ‘제조업’ 선점 위한 5G 업계의 움직임

5G 상용화 원년이 코앞으로 다가왔다. 5G가 산업 경쟁력을 좌우할 것으로 예측되는 만큼 제조 강국들은 일찌감치 준비를 마쳤다. 제조에 5G가 어떻게 적용될 수 있는지, 점점 가시화되고 있는 5G 기술을 살펴봤다.

4차 산업혁명의 기반 기술이 될 것이라 예측되는 5G에 대한 기대감이 점점 커지고 있다. 기존 통신 기술과 달리 5G의 초연결, 초지연 서비스는 산업과의 융합에 필요한 요구사항을 포함하고 있다. 국제 전기통신연합(ITU)에 따르면 5G는 초당 20Gbps 이상의 전송 속도를 자랑한다. 4 세대인 LTE보다 20~40배나 빠르다. 다른 이동통신에서 사용하지 않았던 고주파 대역을 사용해 속도도 높였다.

5G의 대표적인 특징은 신기술 발전을 가속화하는 새로운 인프라로 기대를 모으기에 충분하다. 모든 사물이 연결되는 새로운 시대에 천문학적인 데이터 전송량을 현재의 통신 능력으로는 감당할 수 없다고 보기 때문이다.

이러한 기대감은 5G로 인한 경제적 효과 분석을 살펴보면 더욱 분명해진다. KT경제경영연구소는 ‘5G 의 사회 경제적 파급 효과 분석’ 보고서를 통해 2030년이 되면 5G가 최소 47조 8천억 원의 사회 경제적 가치를 제공할 것으로 예측했다. 그중에서도 제조 산업이 15조 6천억 원으로 가장 큰 가치를 창출한 것으로 전망했다. 또한, 무선 기반 제조 장비로 작업 현황을 실시간으로 공유하며 효율성을 높일 것으로 봤다. 여기에 AR 기반의 원격 진단, 거리의 한계를 넘는 공장 간 통합 생산 등 차세대 스마트공장 도입이 본격화될 것으로 예측했다. 본격적인 스마트공장 도입이 불량률 감소, 원가 절감, 맞춤형 생산 역량 강화를 통한 매출 증대까지 이어질 것으로 판단했다.

제조×5G를 위한 움직임

5G가 제조 현장을 변화시킬 것이라는 데에는 이견이 없다. 생산 패러다임의 변화로 제조사는 소비자의 요구를 충족하며 수익을 창출하는 것이 어느 때보다 중요해졌다. 이를 위해 공정의 효율을 높이는 것은 물론 공장-서플라이 체인 간 통합이 요구되는 상황이다.

제조 분야에서 통신 기술의 중요성을 인지한 이동통신표준화기구(3GPP)는 지난해 12월 5G ACIA(Alliance for Connected Industries and Automation)를 시장 대표 파트너로 선정했다. 5G ACIA는 제조, ICT 등 다양한 분야 기업이 5G 산업 적용 방안과 관련 규제 등을 논의하는 단체다. 현재 5GACIA에는 보쉬, 지멘스, 소니, 아우디 외에도 퀄컴, 인텔, 화웨이, 에릭슨, 도이치텔레콤, 보다폰 등 ICT 기업이 함께 참여하고 있다. 3GPP와 5G ACIA 는 제조, 에너지 등 산업에 5G망을 조기 적용하고 생산력을 높이는 데 목표를 두고 있다. 3GPP는 “3GPP 표준화 기술이 다양한 분야에 적용되는 만큼 상호 비전에 맞춰 5G망과 기술을 제조·공정 산업에 최적으로 구현할 수 있을 것”이라고 밝혔다.

이에 앞서 이동통신표준화기구는 지난해 5월 5G NR 기술 표준화에 성공했다. 5G NR은 모든 무선 기술을 통합한 무선 인터페이스 기술이다. 이 최초의 표준은 2019 향상된 모바일 브로드밴드(eMBB)를 지원한다. 사실상 모든 산업, 사물에 5G 네트워크가 연결될 토대가 마련된 셈이다. 물론 5G에 대한 표준이 완성되지 않은 상태인 만큼 본격적인 상용화는 2020년 이후에야 가능할 전망이다. 올해는 5G 주파수 대역이 지정되고, 일부 기술이 조기 확정돼 상용화 서비스가 시작될 것이라는 예측도 있다.

통신 장비 업계의 실험

본격적인 5G 상용화에 앞서 제조업을 선점하기 위한 움직임이 활발하다. 특히 네트워크 장비 업계는 제조와 5G를 엮어 눈에 띄는 성과를 내고 있다. 유럽연합 최대 규모의 과학 기술 R&D 프로그램인 ‘호라이즌 2020’ 하위 프로젝트인 METIS를 주도하고 있는 스웨덴의 에릭슨은 최근 주목할 만한 성과를 냈다. 에릭슨은 지난해 4월 프라운호퍼 생산 기술 연구소와 함께 제트 엔진 부품 제작을 위한 첫 번째 5G 기술 적용 사례 검증을 진행했다. MTU Aero Engines 사에 제공할 제트 엔진 부품 개발을 위한 것으로, 제트 엔진 내부의 공기를 압축하는 첨단 부품인 블리스크(blisk) 제작에 5G를 적용했다. 블리스크는 견고한 금속 물질을 가공해야 하기 때문에 고도의 정밀성과 표면 무결성이 요구된다.

(1)블리스크 밀링 (2) 에릭슨이 첨단 부품인 블리스크 제작에 5G를 적용한 솔루션 (이미지 1,2 출처_에릭슨)
(1)블리스크 밀링 (2) 에릭슨이 첨단 부품인 블리스크 제작에 5G를 적용한 솔루션 (이미지 1,2 출처_에릭슨)

에릭슨은 3.5GHz기반의 5G 트라이얼 시스템은 생산 중인 블리스크에 직접 장착된 가속 센서를 연결했다. 진동 스펙트럼은 5G를 통해 실시간으로 검증 시스템에 전송했다. 초저지연성으로 인해 공작 도구의 위치와 진동의 상관 관계를 실시간으로 파악해 제작 공정을 신속하게 조정할 수 있었다.

에릭슨 측은 “5G가 적용된 블리스크 사례만으로도 단일 공장에서 약 2천 7백만 유로를, 전 세계 사업장 적용시 최대 연간 3억 6천만 유로를 절약할 것으로 보고 있다”며 “지속 가능성의 측면에서도 블리스크의 생산과 제트 엔진 가동에서 발생하는 CO2 배출량을 전 세계적으로 매년 1천 600만 톤까지 절감할 수 있다”고 말했다. MTU Aero Engines 관계자도 “블리스크는 밀링 가공에만 15~20시간이 걸리며, 총 리드 타임은 코팅 프로세스 및 품질 점검을 포함해 약 3~4개월이 걸린다”며 “새로운 5G 기반 생산 기술이 운영 효율성을 높일 것”이라고 말했다.

한편, 에릭슨은 2010년 LG와 공동 지분을 투자해 에릭슨-LG를 세웠다. SK텔레콤의 네트워크 무선장비 공급 업체인 에릭슨-LG는 SK 텔레콤, 퀄컴과 함께 2017년 2월 네트워크 슬 라이스를통한최초의대륙한5G시험네트 워크를 시연했다. 지난해 10월엔 5G 공급 업체 간 연동 시험에도 성공했다. 지난해 12월에는 SK텔레콤의 5G 상용 라이브 네트워크 상에서 5G NR 데이터 콜을 성공적으로 선보인 바 있다.

세계 최초로 5G 초고주파 장비를 선보인 삼성전자는 지난해 9월 미국 통신사 AT&T와 손잡고 스마트공장을 위한 테스트베드를 구축했다. 자사의 미국 텍사스 오스틴 반도체 공장에 삼성전자의 5G 네트워크 장비와 AT&T의 5G 무선 기술을 결합한 5G 이노베이션 존을 세계 최초로 만든 것이다. 현재 이 공장에서는 5G의 리딩 기업인 퀄컴 등의 스마트 AP를 최신 공정으로 생산하고 있다.

삼성전자 측은 매체를 통해 “5G 기반 이노베이션 존은 5G가 제조업에 어떠한 영향을 미칠 수 있는지 현장에 적용하고, 이를 통해 스마트공장의 미래를 제시하게 될 것”이라고 설명했다. 또한 “5G 기반 스마트공장으로 진화하면서 데이터와 자동화 수준을 높여 전체적인 제조 시스템의 성능을 향상시키는 데 집중하고 있다”며 “삼성전자와 AT&T의 협력은 우리의 5G 네트워크 장비가 반도체 제조 라인의 효율성과 성능을 얼마나 향상시킬 수 있는지 측정하는 데 크게 기여할 것”이라고 강조했다. 5G, AI, 바이오, 전장 등 4대 미래 성장 사업을 선정한 삼성전자는 이 분야에 25조 원을 집중 투자하겠다고 공식 발표한 바 있다. 현재 삼성전자는 AT&T 를 비롯해 버라이즌, 스프린트 등 미국 통신 회사에 5G 장비를 공급하고 있다.

글로벌 통신 장비 시장을 최대로 점유하고 있는 중국 화웨이는 일찌감치 5G를 통한 제조업 혁신을 준비했다. 화웨이는 2017년 독일 공장 자동화 기업 훼스토와 MOU를 체결했다. 양사는 5G 클라우드 로보틱스를 기반해 대량 맞춤 생산 방식으로의 전환을 통해 스마트공장의 경쟁력을 높일 것으로 기대했다. 5G 클라우드 로보틱스는 클라우드 기반 서비스형 로봇(RaaS) 콘셉트이다. 상하 좌우 전후로 6자유도 핸들링 장치로 구성된 이동 로봇 플랫폼을 기반으로 한다. 컴퓨팅 작업이 로봇단에서 클라우드로 이동되는 방식인 만큼 로봇과 클라우드 간의 지연 시간없이 연결에 5G 기술이 필요하다고 본 것. 또한, 사용자가 네트워크를 선택해 구분할 수 있도록 5G 슬라이싱 네트워크 방식이 적용된다. 높은 데이터 전송률과 저지연을 위한 초신뢰성저지연통신 (uRLLC)도 사용된다. 제어 시스템이 원활한 운용을 위함이다.

5G와 관련해 가장 많은 특허를 출원한 퀄컴은 IIoT 구현을 위한 지난해 4월 패키지를 선보였다. 비전 인텔리전트 플랫폼(QualcommR Vision Intelligence Platform)은 산업용 사물 인터넷 솔 루션 구현을 위해 인공지능을 더했다. 이 플랫폼은 로보틱스, 각종 산업 애플리케이션, 스마트 카메라, VR 카메라, 로보틱스, 전력 효율적 엣지 컴퓨팅 등을 제공하도록 설계됐다.

SK 텔레콤은 지난해 12월 스마트제조혁신 센터에 스마트공장 솔루션을 공개했다. (이미지 제공_SKT Insight)
SK 텔레콤은 지난해 12월 스마트제조혁신 센터에 스마트공장 솔루션을 공개했다. (이미지 제공_SKT Insight)

시장 선점 위한 통신사의 행보

통신사들도 전통적 제조 산업과 5G를 접목해 향후 시장 선점의 기회를 노리고 있다. 에릭슨은 스웨덴의 주요 산업 중 하나인 광산 산업에 5G를 접목했다. 건설 기계장비, 무인 트럭은 물론 공장 자동화, 원격 굴착 등을 위한 ‘5G for 스웨덴’ 프로젝트 상용화를 위한 검증 중이다. 일본 KDDI도 지난해 2월 5G를 사용한 무인 건설기계 원격 조작 실험 현장을 공개하기도 했다.

국내에서도 5G와 제조를 연결하기 위한 통신사들의 행보가 이어지고 있다. 2016년부터 5G 전용 기술인 네트워크 슬레이싱을 선제적으로 개발 해 온 SK 텔레콤은 스마트 제조 혁신 센터가 주도한 5G 스마트팩토리 얼라이언스(5G-SFA) 의 유일한 통신사로 참여하고 있다. 5G-SFA 는 삼성전자, 보쉬, 지멘스, 마이크로소프트 등 19개 기업이 참여하는 협의체로, 분절된 기술·규격을 통일하고 호환 가능한 범용 솔 루션을 만드는 게 목적이다.

5G-SFA의 기술 현황을 보여주 듯 SK 텔레콤은 지난해 12월 스마트제조혁신센터에 스마트팩토리 솔루션을 공개했다. 5G 다기능 협업로봇, 5G 스마트 유연 생산 설비, 5G 소형 자율주행 로봇, AR 스마트 글래스, 5G-AI 머 신비전 등 5G와 ICT를 접목한 솔루션 5종이 시연됐다.

SK 텔레콤 측은 “IT 전문 인력을 확보하기 어려운 중소기업에 특히 유용한 방식”이라 며 “스마트공장 구축 단가를 낮추고, 효율 적인 데이터 관리와 현장 노하우를 데이터 베이스로 축적할 수 있다”고 설명한다. 스마트공장 공개에 앞서 SK텔레콤은 지난해 1일자동차부품전문기업인명화공업에처 음으로 5G를 송출했다. 명화공업은 5G 전파 를 이용해 5G-AI 머신비전 솔루션을 가동시 켰다.

KT도 제조 설비에 5G 네트워크 접목을 위한 ‘5G 팩토리 파일럿’을 준비 중이다. 이에 앞서 지난해 10월 KT는 현대중공업과 IoT를 접목한 디지털 트랜스포메이션 신기술 공동 연구를 위한 MOU를 체결했다. 전통적인 제조 분야인 중공업과 ICT를 결합해 기존 사업의 혁신과 생산성 향상을 목표로 한다. 또한, 현대 중공업 생산 현장에 적용된 기업 전용 LTE 서비스를 고도화할 방침이다. KT가 자체 개 발한 BIS(BUS Information System) 솔루션도 발전시키는 형태로 개발할 예정이다. 이를 통해 버스를 비롯한 다양한 제조 장비와 부품 위치 정보를 보다 쉽게 관리할 수 있게 된다. KT는 노키아,삼성,인텔 등과 5G 규격협의체를 공개한 바 있다.

LG 유플러스는 지난해 5월 두산인프라코어와 MOU를 체결했다. 5G 기반의 무인자율작업이 가능한 건설기계 기술 개발을 위함이다. 5G 통신망, 드론, 센서, MEC(Mobile Edge Computer), 초저지연 영상 전송 기술 등을 활용한다. 이를 통해 현장에서 자율작업 및 원격 제어가 가능한 건설기계 개발에 나설 예정이다. LG 유플러스는 5G 송출 1호 고객으로 LS엠트론을 선정하기도 했다. 국내 최대 트랙터 업체인 LS엠트론과 공동으로 개발한  ‘5G 원격제어 트랙터’도 공개 됐다. LG 유플러스도 노키아, 에릭슨, 화웨이 등과 5G 시스템 개발에 협력 중이다.

전문가들은 “5G가 성공적으로 도입되면 정체된 국내 산업이 활성화 되는 기폭제가 될 것”이라 말한다. 이어 “공정 처리를 위한 제어·측정 트래픽을 제한된 시간에 높은 신뢰성을 보장하면서 전송하는 기술이 5G”라며 “5G는 제조의 모든 단계를 IT 기술로 통합해 제조 생산성을 향상시킬 것”이라고 덧붙였다.

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