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"GE·지멘스도 클라우드 기반 데이터· AI기업으로 변신중"

디지털 전환(DX)이 기계산업의 혁신을 가속화하고 있다. 미국의 GE나 독일 지멘스 등이 대표적이다. 이들은 스마트 공장이나 AI 기반 품질 검사, 디지털 트윈을 활용한 설계 최적화 등으로 기업 경쟁력을 강화하며 글로벌 시장을 선도하고 있다. 지디넷코리아는 총 3회에 걸쳐 스마트팩토리와 AI 등 두뇌를 장착 중인 기계 산업의 변신을 한국기계연구원 DX전략 전문가 분석을 통해 짚어봤다.(편집자 주) DX는 단순히 아날로그 정보를 디지털로 바꾸는 것을 넘어, 디지털 기술과 데이터를 활용해 산업 구조와 비즈니스 모델을 혁신하는 과정입니다. 새로운 가치를 창출하고, 기업의 경쟁력을 강화하는 데 핵심적인 역할을 할 것으로 기대를 모으고 있습니다. 기계산업에서의 디지털 전환은 인공지능(AI), 사물인터넷(IoT), 빅데이터 등 첨단 기술을 제조 공정과 제품 개발에 통합해 생산성을 높이고 운영 효율성을 극대화하는 것을 목표로 합니다. 예를 들어, 가상공학 엔지니어링 도구를 활용한 제품개발은 개발 과정에서의 시행착오를 가상공간에서 반복하고 최적화함으로써 시제품 제작 횟수 최소화와 시험평가 시간 및 비용 절감으로 원가 경쟁력을 높일 수 있습니다. AI를 활용한 예측 유지보수 시스템은 기계 설비의 고장을 사전에 예측하여 갑작스러운 가동 중단을 방지합니다. 또한, 사물인터넷(IoT) 센서를 통해 실시간으로 데이터를 수집·분석하여 공정을 최적화할 수 있습니다. 기계산업에서 디지털 전환 왜 필요한가 전통적인 기계산업은 노동집약적입니다. 다품종 소량 생산 체제에서 비효율성을 보이는 경우가 많습니다. 하지만 디지털 전환을 통해 이러한 한계를 극복하고, 글로벌 시장에서의 경쟁력을 강화할 수 있습니다. 특히, 4차 산업혁명의 가속화와 함께 디지털 기술의 발전, 유연한 생산 방식 등이 기업의 생존과 산업 경쟁력을 좌우하는 중요한 요소로 부각되고 있습니다. 해외에서는 어떻게 디지털 전환을 활용하고 있을까요? 글로벌 선도 기업들은 이미 디지털 전환을 통해 혁신적인 성과를 거두고 있습니다. 미국의 GE는 클라우드 기반 플랫폼인 프레딕스(Predix)를 통해 기계 데이터를 실시간으로 분석해 운영 효율을 높이고 있습니다. 독일 지멘스는 클라우드 기반 개방형 사물인터넷(IoT) 운영 시스템인 마인드스피어(MindSphere)를 통해 데이터 수집과 활용을 극대화하고 있습니다. 이러한 사례들은 디지털 전환이 기업의 경쟁력 강화에 얼마나 중요한 역할을 하는지를 보여줍니다. 우리나라에서는 어떤 노력을 하고 있을까요? 우리나라에서도 기계산업의 디지털 전환을 촉진하기 위한 노력이 활발히 진행되고 있습니다. 대표적인 연구기관이 한국기계연구원입니다. 이곳에서는 디지털 트윈, 기계 데이터 플랫폼, 가상공학 플랫폼을 3대 축으로 설정하고, 관련 역량을 결집하여 인프라와 플랫폼을 구축하고 있습니다. 특히, 디지털 트윈 기술은 물리적 기계 장비와 가상 모델을 결합하여 실시간 모니터링과 예측 가능성을 제공함으로써 스마트 제조 시스템 구현에 필수적인 역할을 합니다. 또한, 기계 데이터 플랫폼을 통해 산업 데이터의 생성과 활용을 활성화하고, 가상공학 플랫폼을 통해 설계부터 생산, 유지보수까지 제조업 전반에 걸친 디지털 전환을 지원하고 있습니다. 가상공학 기술의 사각지대에 있는 중소기업들의 디지털 전환을 촉진하기 위해 독자적으로 개발한 '가상공학 플랫폼(Virtual Engineering Platform)'을 확산시키고 있습니다. 이 플랫폼은 엔지니어링 및 제조 분야에서 다양한 설계, 시뮬레이션, 분석 및 최적화 작업을 가상 환경에서 수행할 수 있는 통합 소프트웨어 시스템입니다. 이를 통해 중소기업들도 비용 효율적으로 디지털 전환을 추진할 수 있게 되었습니다. 그리고, 이차전지의 핵심적인 제조장비인 롤투롤장비에 대한 디지털트윈을 구현해 제조현장에서 유용하게 활용할 수 있는 DX 기술들을 개발하고 이러한 기술들이 사업화될 수 있도록 노력을 경주하고 있습니다. 중소기업에선 인력 부족, 인프라 투자 비용 부담 기계산업의 디지털 전환은 더 이상 선택이 아닌 필수입니다. 디지털 기술을 적극적으로 도입하고, 데이터 기반의 의사결정을 통해 생산 공정의 혁신과 새로운 비즈니스 모델을 창출해야만 급변하는 글로벌 시장에서 지속 가능한 경쟁 우위를 확보할 수 있습니다. 디지털 전환을 통해 기계산업은 생산 공정의 효율성을 높이고, 비용을 절감하며, 품질을 향상시킬 수 있습니다. 또한, AI 기반 예측 유지보수(PdM), 실시간 데이터 분석, 클라우드 기반 제조 시스템 등을 도입하여 제조 경쟁력을 강화할 수 있습니다. 이러한 변화는 기업의 수익성 향상뿐만 아니라, 산업 전반의 혁신을 촉진하는 데 기여할 것입니다. 하지만, 기계산업 분야의 중소기업에서는 디지털전환 관련 기술인력 부족과 인프라 투자에 대한 비용 부담으로 선뜻 디지털 전환에 나서고 있지 못하고 있는 것이 현실입니다. 이를 위해 정부와 기업, 연구기관이 협력하여 디지털 전환을 위한 생태계를 조성하고, 관련 기술 개발과 인재 양성에 지속적인 노력을 기울여야 합니다. 디지털 전환은 어렵고 복잡하게 느껴질 수 있지만, 작은 변화부터 시작하여 점진적으로 디지털 기술을 도입한다면 누구나 그 혜택을 누릴 수 있습니다. 지금이 바로 디지털 전환을 시작할 최적의 시기입니다.

2025.03.17 14:01박종원

한국기계연구원 "내년 대표 브랜드 7개 육성"

한국기계연구원(원장 류석현)이 내년 기관 대표 브랜드 7개 육성에 올인한다. 내년은 기계연 50주년이 되는 해다. 류석현 원장은 내년 신년사를 통해 3대 추진 전략에 ▲대표브랜드 정립 및 육성을 포함한 ▲디지털 전환과 인공지능 장착 ▲원천기술 확보와 사업화 가속 등을 담았다. 기계연이 내세운 대표브랜드는 모두 한국을 상징하는 K자를 붙여 △K-AI 로봇 △K-히트펌프와 K-무탄소발전기술 △K-컴퓨터수치제어(CNC) △K-수소액화와 K-극저온기술 △K-함정생존성기술 △K-와이즈팜 △킴 사이버 랩(기업 엔지니어링 툴) 등으로 정했다. 이들 7개 아이템을 기계연 대표 브랜드로 키워나갈 계획이다. 디지털 전환과 인공지능 장착 전략은 선택이 아니라 필수라며 △AI/DX 인프라 구축 가속 △연구/행정 분야 AI/DX 레디(Ready) 과제 수행 △전체 구성원의 AI/DX 역량 향상 △AI/DX 문화 확산에 집중할 계획이다. 또 원천기술 확보와 사업화 가속 전략으로 △혁신·도전형 과제 발굴 △후불제 R&D(수요에 따른 기술개발과 이전후 충족하면 기술료 지급하는 방식) △애자일 스테이지-게이트(연구기획부터 사업화 목표와 개념을 고려하고 단계 목표를 통과하지 못하면 중지) 프로세스 등을 연구현장에 도입할 계획이다. 기계연은 지난해 연구계약고가 2023년 대비 6% 줄어든 1천900억 원으로 선방했다. 기술료 수입은 전년대비 19% 증가한 65억 원이다. 특허 예산을 줄여 특허 등록과 출원은 줄었지만, 수월성을 나타내는 해외 출원은 전년대비 10%늘어난 66건을 기록했다. 논문게재는 전년대비 14% 늘어난 223건으로 나타났다. 류석현 원장은 "뜻이 있으면 반드시 이루어진다는 유지경성(有志竟成)의 정신으로 2030년까지 '디지털-KIMM'을 달성하기 위해 올 한해 매진할 것"을 임직원에 당부했다.

2024.12.27 19:17박희범

KAIST-KIMM, 5천 번 늘려도 변형없는 차세대 디스플레이 소재 국내 첫 개발

국내 연구진이 가로, 세로로 15% 정도로 5천회 가량 늘려도 정상 성능을 발휘하는 차세대 디스플레이 소재를 처음 개발했다. KAIST는 신소재공학과 배병수 교수(웨어러블 플랫폼 소재 기술센터장) 연구팀이 한국기계연구원(KIMM)과 공동으로 최대 25%까지 늘려도 이미지 왜곡이 거의 없는 무변형(음의 푸아송비) 스트레처블 마이크로 LED 소재를 국내 최초로 개발했다고 20일 밝혔다. 음의 푸아송 비 (Poisson's ratio of -1)는 가로, 세로가 같은 비율로 늘어나는 비율을 말한다. 음(-)의 값으로 표현한다. 반면 가로를 늘릴 때 세로가 줄어드는 것은 양(+)의 값으로 나타낸다. 현재 스트레처블 디스플레이 기술은 대부분 신축성이 뛰어난 엘라스토머 소재를 기반으로 제작된다. 하지만 이 소재는 양의 푸아송비를 가져 디스플레이를 늘릴 때 이미지가 왜곡되는 단점이 있다. 엘라스토머 (elastomer)는 고무와 같은 탄성을 가지는 고분자 소재다. 과학기술계는 이 단점의 해결방안으로 옥세틱 메타 구조를 도입했다. 옥세틱 구조는 일반적인 재료와 달리, 한 방향으로 늘려도 전 방향으로 같이 늘어나는 '음의 푸아송비'를 갖는 특수한 기하학적 구조다. 그러나 일반적인 옥세틱 구조는 패턴으로 형성된 빈 공간이 많아 안정성과 공간 활용도가 떨어져 기판에서는 활용이 매우 제한적이다. 연구팀이 이 문제를 해결했다. 옥세틱메타 구조의 다공성 표면을 이음매 없이 매끈하게 하면서도 –1의 푸아송비(가장 이상적인 음의 푸아송비) 한계치를 구현하는 기술을 개발했다. 재료의 변형 정도를 나타내는 탄성률 문제도 풀었다. 옥세틱 구조를 이루는 부분에 머리카락 두께의 4분의 1 수준인 25㎛ 직경의 유리 섬유 다발로 만든 직물을 엘라스토머 소재 내에 삽입했다. 여기에 동일한 엘라스토머 소재로 빈 공간을 채워넣어 빈 공간이 없는 편평하고 안정적인 일체형 필름을 제작했다. 23만 배 이상의 탄성률 차이를 구현해 이론적 한계값인 –1의 푸아송비를 나타내는 필름을 최초로 개발했다. 연구팀은 이 필름 제작을 통해 옥세틱 구조와 빈 공간의 엘라스토머 소재 간 탄성률 차이가 음의 푸아송비에 직접적인 영향을 주는 것도 과학적으로 규명했다. 배병수 교수는 “표면 전체를 활용한 왜곡 없는 고해상도 스트레처블 디스플레이 응용을 통해 고해상도 디스플레이 상용화를 크게 앞당길 것으로 기대하고 있다”고 말했다.배 교수는 또 "관련 시장은 아직 형성되지 않았지만, 평면 디스플레이를 곡면이나 구형에 적용한다면 유용한 기술"이라며 "음의 푸아송비를 구현한 스트레처블 디스플레이는 거의 없는 것으로 안다"고 부연설명했다. KAIST 신소재공학과 이융 박사와 한국기계연구원 장봉균 박사가 공동 제1 저자로 참여한 이 연구는 국제 학술지 '네이처 커뮤니케이션즈 (Nature Communications)' 에 8월 20일 출판됐다.연구는 한국연구재단의 선도연구센터 웨어러블 플랫폼소재 기술센터와 한국기계연구원, LG디스플레이의 지원을 받았다.

2024.09.20 11:24박희범

KAIST·KIMM, 찌르지 않고 땀으로 혈당 측정하는 기능성 섬유 개발…전임상 등 논의

최근 삼성과 애플의 스마트 워치에 비침습 혈당 측정기를 탑재하는지가 관심인 가운데, 국내 연구진이 땀에 포함된 포도당 수치를 정확히 측정할 수 있는 기능성 섬유를 개발해 화제다. KAIST는 기계공학과 박인규 교수와 한국기계연구원(KIMM) 정준호 박사 연구팀이 공동으로 `전기방사 섬유 상 금속 및 금속산화물 기반 나노구조체 전사 기술'을 개발했다고 13일 밝혔다. 연구팀은 신축성이 우수한 마이크로 스케일의 전기방사 섬유를 개발한 뒤 이를 옷이나 웨어러블 기기 등에 응용했다. 논문 제1저자인 하지환 연구원(박사과정)은 "저혈당인 30μmol에서부터 당뇨로 판정하는 경계선인 150μmol, 그리고 그 이후 당뇨 최대치 측정이 가능하다"고 말했다. 연구팀은 금속/금속산화물 기반의 정교한 나노구조체를 수 마이크로 스케일의 곡면 형태인 전기방사 섬유 위에 전사하는 공정을 이번에 처음 개발했다. 이 기술은 나노 원형, 마이크로 원형, 나노 사각형, 나노 그물, 나노 라인, 나노 십자가와 같은 다양한 구조체의 전기방사 섬유 위에 전사할 수 있을 뿐 아니라, 금, 은, 알루미늄, 니켈과 같은 금속 재료부터 이산화티타늄, 이산화규소와 같은 금속산화물까지 다양한 재료의 나노구조체 전사가 가능한 것이 장점이다. 연구팀은 이와함께 열 성형이 가능한 열가소성 고분자를 발굴, 안정적으로 섬유화했다. 하지환 연구원은 "산소 플라즈마 처리를 통해 나노구조체를 지지하는 고분자의 식각과 표면 개질로 인한 화학적 결합을 증폭시키는 기술도 확보했다"고 설명했다. 하 연구원은 "상용화까지는 앞으로 시간이 많이 걸릴 것"이라며 "현재 기술을 좀더 보완한 뒤 지도교수 및 연구진과 상의해 전임상과 임상 등을 추진할 계획"이라고 덧붙였다. 연구를 지도한 KAIST 박인규 교수는 "이 기술은 섬유 상 나노구조체의 적용 한계, 낮은 범용성, 대량 생산의 어려움을 해결할 수 있을 것"으록 기대했다. 박 교수는 또 "추후 광분해식 살균 마스크나 헬스케어 센서 등 다양한 웨어러블 시스템으로 확장될 수 있을 것"으로 내다봤다. 연구결과는 국제 학술지 `어드밴스드 펑셔널 머터리얼스(Advanced Functional Materials)' 온라인판(4월)에 게재됐다. 연구는 과학기술정보통신부 및 산업통상자원부가 지원하는 한국연구재단 중견연구자지원사업, 산업기술알키미스트프로젝트로 수행했다.

2024.06.13 10:12박희범