스마트 팩토리와 친환경

스마트 팩토리와 친환경

:사례를 중심으로

대학생신재생에너지기자단 15기 최명근

지난 20세기는 석유로 인한 전기에너지와 통신의 발전으로 산업혁명이 이루어졌다면, 앞으로의 21세기는 신재생에너지와 데이터 통합을 통해 비약적인 산업혁명이 이루어질 것이다. 특히, ‘21세기의 원유’라고 불리는 데이터는 없어서는 안 될 중요할 자원이다. 스마트폰, 스마트 시티 등 모든 생활 범위가 스마트로 칭해지는 시점에서, 제조업 역시 똑똑해지고 있는 추세이다. ‘스마트 팩토리’로 불리는 제조업의 스마트화는 21세기 환경문제에도 크게 영향을 미칠 것으로 예상되는데, 스마트 팩토리가 환경에 어떠한 영향을 미치고, 그 대표적인 사례에 대하여 알아보자.

스마트 팩토리

스마트 팩토리는 기획, 설계, 생산, 유통, 판매 전 생산과정을 정보통신기술(ICT)과 통합해 제품을 생산하는 공장을 의미한다. 이전에는 제품을 자동으로 생산하는 공장자동화 정도의 개념이었으나 오늘날의 스마트 팩토리는 제품의 생산을 종합적으로 분석하여 관리하는 시스템을 의미한다. 따라서 스마트 팩토리는 공장자동화에 디지털화가 추가된 것이다. 요즘 같은 코로나 시대에 인건비는 상승하고, 출산율은 감소하여, 제조업의 시장이 어려워지면서 스마트 팩토리의 수요는 올라갈 것으로 예상된다.

[자료1. 스마트 팩토리 기능]

출처: HMG Journal

스마트 팩토리의 주요 장점으로는 공정 연계, 설비 예방정비, 공정 자동화 등 사람이 하는 일을 인공지능이 분석하여 해결해 준다는 점이다. 스마트 팩토리가 공정기술의 발전만 가져다 주는 것은 아니다. 그림에서 볼 수 있듯이 ‘에너지 관리’를 통해 에너지를 효율적으로 사용할 수 있도록 하고, 친환경적으로 공장을 관리할 수 있도록 한다.

⦁ 에너지 관리

[자료2. FEMS 기능]

출처: 코에버정보기술

FEMS(Factory Energy Management System)는 생산공정에서 사용되는 에너지 정부를 수집하여 공장 에너지 소비 패턴을 분석하여, 전체 설비의 에너지 관리를 통해 에너지 소비를 최소화 하는 시스템이다. FEMS 모니터링 시스템으로 인해 공장에서의 에너지 절약 효과는 크게 증가할 것으로 전망되며, 이는 에너지 절감이라는 환경적인 목표에도 부합할 것으로 예측된다.

⦁ 친환경

IoT와 친환경설비가 결합하여 공장의 환경보호에 앞장서기도 한다. IoT 정보를 활용하여 온실가스의 배출량을 실시간으로 확인하고, 스마트 집진기, 미세먼지 저감설비 등의 친환경 설비를 구축하여 환경오염에 주요 원인들을 저감시킨다.

국내·외 사례

세계 각 국은 스마트 팩토리를 통해 공장자동화 뿐 아니라, 깨끗하고 안전한 친환경 공장 구축을 위해 노력중이다. 다음은 친환경 스마트 공장의 사례이다.

⦁ 벤츠

[자료3. 벤츠의 팩토리56]

출처: News1

지난 9월 메르세데스 벤츠는 친환경 스마트 공장인 팩토리56의 가동을 시작했다. 여기서 벤츠의 신형 S클래스 모델이 생산이 이루어질 것이다. 공장에 태양광 모듈을 설치하여 약 5000MW급의 전력을 생산하는데, 이를 통해 약 25%의 에너지를 절감할 것으로 예상하고 있다. 메인 공장 건물은 100% 재활용된 콘크리트로 건설했으며, 공장 옥상의 옥상녹화를 통해 오염된 물과 빗물을 분리하여 빗물을 보관하는 시스템을 구축하여, 주변지역의 용수를 해결하고 새로운 녹지공간 조성에도 이용될 예정이다.

⦁ 포스코

[자료4. 포스코의 선택적 촉매환원 설비]

출처: 조선일보

질소산화물 배출량을 저감하는 청정설비 구축으로 친환경 팩토리에 더 가까워졌다. 포스코 포항제철소의 소결공장은 철광석에 석회석 원료를 혼합하고 가열해 소결광으로 가공하는 공장이다. 가공 시, 원료에 포함되있는 질소, 황 등의 성분이 질소산화물과 황산화물 등의 대기오염물질로 배출되어 환경오염에 주범이 된다. 이번에 소결공장에 구축한 소결기 선택적 촉매환원(SCR) 설비는 촉매를 이용하여 오염물질인 질소산화물을 질소와 산소로 다시 분해하여 배출시키는 친환경 설비이다. SCR 설비는 최대 80%까지 질소산화물 농도를 낮출 것으로 기대하고 있다.

⦁ LS Electric

[자료5. 청주 2사업장 초고압 GIS 생산라인]

출처: 전기신문

LS ELectric은 올해 초, 세계 최초로 170kV, 50kA 규격의 친환경 GIS(가스절연개폐기)를 개발하였다. 이 제품은 기존의 가스절연개폐기에 사용되고 있는 SF6 가스 대신 친환경 가스를 사용하여 기존과 동등한 크기의 압축된 GIS를 만들어내었고, 자체 가속시험을 통해 장기적인 신뢰성도 확보하여 향후, 안전하고 깨끗한 친환경 공장 구축에 한 발 더 다가서게 되었다. 현재 친환경 GIS는 LS 청주2사업장에 도입되어 가동 중에 있다.

⦁ LG전자

[자료6. LG전자의 스마트 팩토리 구조도]

출처: 뉴시안

LG전자는 경남 창원시의 창원 1사업장에 친환경 스마트 팩토리를 구축하였다. 2023년을 완공 목표로 하는 사업장은 건물면적이 약 32만2000㎡이고 투자금액은 약 6000억원에 이른다. 위 사업장은 제품규격시험센터로 사용될 예정이며, LG 생활가전은 모두 이곳에서 엄격한 테스트를 받게 될 예정이다. 태양광 패널, 에너지저장장치(ESS), 고효율 공조세스템 등의 여러 친환경 설비 이용하여 에너지 효율을 개선하고 온실가스를 저감할 것이다.

정부 정책

친환경 스마트 공장을 더욱 확대하기 위해 정부의 노력도 적지 않다. 다음은 올해 발표되었던 친환경 스마트 공장 및 설비에 대한 정부의 지원정책이다.

⦁ 친환경 생산설비

산업통상자원부는 지난 2월, 제조사가 친환경 생산설비를 설치할 시, 기업규모에 따라 투자금액의 3-10%까지 세액을 공제해주는 지원정책을 발표했다. 여기서 ‘친환경 생산설비’란 생산공정에 투입하는 원료와 에너지를 줄이거나, 생산 후 배출되는 오염물질을 줄이는 설비를 일컫는다. 산업통상자원부는 청정생산설비 지원 범위를 12개 업종, 74개 설비에서 각각 16개, 139개로 대폭 확대했다. 이를 통해, 제품과 생산의 친환경화를 위한 기업의 자발적인 투자가 확대되는 것을 기대하고 있다.

⦁ 스마트 생태공장

[자료7. 스마트 생태공장의 기능]

출처: 에너지 신문

환경부는 지난 10월, 친환경 스마트 생태 공장 선도모델로 11개 기업을 선정했다. 스마트 생태공장 구축사업 그린뉴딜 사업 중 ‘녹색산업 혁신 생태계 구축’ 의 일환으로 오염물질 배출 비중이 큰 제조공장을 대상으로 진행된다. 선정된 기업은 최대 10억원을 지원받아 저탄소·친환경 제조환경을 위한 설비개선 사업을 추진한다. 환경부는 올해 11개 기업을 시작으로, 21년에는 30개, 22년 59개 등 3년간 총 100 여개의 공장을 스마트 생태공장의 선도모델로 구축하는 계획을 가지고 있다.

⦁ 클린팩토리 사업

산업통상자원부는 지난 10월 27일, 저탄소·녹색 산업단지 조성을 위한 클린팩토리 사업 지원대상에 100개 사업장을 선정했다. 산단별로는 반월시화(37개), 성서일반(24개), 남동(14개), 창원(11개), 구미(8개) 등이며, 업종별로는 금속기계, 화학고무 전지전자, 섬유, 자동차 등이 있고, 이들 사업장에 총 24억 5천만원을 지원할 예정이다.

결론

에너지 사용량과 유해물질 배출량이 가장 많은 제조업 공장에서 스마트 팩토리의 도입은 친환경적으로 긍정적인 영향을 미칠 것으로 예상된다. 많은 사례에서 볼 수 있듯이, 대기업의 친환경 스마트 공장 수요가 증가하고 있고, 앞으로 더욱 많아 질 것이다. 스마트 팩토리가 그린뉴딜 정책을 내세우고 있는 정부의 방향성과 아우러져 대기업 뿐 아니라 많은 중소기업이 스마트 친환경설비를 갖추어, 온실감스 저감에 앞장설 수 있는 날이 오기를 기대해본다.

 

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참고문헌

[서론]

1) 전시현, ‘스마트 팩토리, 공장 자동화와 다른 점 5가지', Industry News, 18.05.24
http://www.epnc.co.kr/news/articleView.html?idxno=92201

 

[스마트 팩토리]

1) ‘스마트 팩토리는 우리의 일상을 어떻게 바꿀까?’, HMG Journal, 20.07.22
https://news.hmgjournal.com/Group-Story/%EC%8A%A4%EB%A7%88%ED%8A%B8-%ED%8C%A9%ED%86%A0%EB%A6%AC%EB%8A%94-%EC%9A%B0%EB%A6%AC%EC%9D%98-%EC%9D%BC%EC%83%81%EC%9D%84-%EC%96%B4%EB%96%BB%EA%B2%8C-%EB%B0%94%EA%BF%80%EA%B9%8C

2) 이병대, ‘공장에너지관리 시스템 구축사례’, 코에버정보기술, 2019.03
http://fab.snu.ac.kr/smart/%EC%A0%81%EC%A0%95%EC%8A%A4%EB%A7%88%ED%8A%B8%ED%8C%A9%ED%86%A0%EB%A6%AC%ED%8F%AC%EB%9F%BC_%EC%BD%94%EC%97%90%EB%B2%84_.pdf

 

[국내·외 사례]

1) 송범선 ,'LG전자, 친환경 스마트팩토리 구축 사업에 집중', 뉴시안, 18.10.26
http://www.newsian.co.kr/news/articleView.html?idxno=33039

2) 송세준 ,'(GD뉴딜 시대를 선점하라) LS ELECTRIC', 전기신문, 20.08.27
http://m.electimes.com/article.php?aid=1598313510203808007

3) 신은진 ,'포스코, 친환경 청정설비로 미세먼지 줄인다', 조선일보, 20.11.10
https://www.chosun.com/economy/industry-company/2020/11/10/2XY46V5M3ZG3PPPY5WCXCAQJOQ/

4) 임해중 ,'벤츠, 디지털·친환경 스마트공장 팩토리56 가동', News1, 20.09.02
https://www.news1.kr/articles/?4046033

 

[정부 정책]

1) 정성훈, ‘친환경 생산설비 설치시 투자금 3~10%까지 세액공제’, 뉴스핌, 20.02.11
https://www.newspim.com/news/view/20200211000274

2) 정애, ‘스마트 생태공장 11개 기업 선정…친환경 제조공장 선도한다’, 에너지신문, 20.10.15
http://www.energy-news.co.kr/news/articleView.html?idxno=73210

3) 조재영, ‘친환경 산단 '클린팩토리' 지원 사업장 100곳 선정’, 연합뉴스, 20.10.27
https://www.yna.co.kr/view/AKR20201026170900003