[투데이에너지 송명규 기자] 4차 산업혁명 시대에는 전통적인 공장이 사라지고 스마트공장의 폭발적인 보급이 예상되고 있다. 스마트공장은 제조의 전과정을 정보통신 기술로 통합해 관리하므로 생산성 증가와 에너지효율이 최적화를 이루는 맞춤형 공장의 구현이 가능하다.
최근 정부의 그린뉴딜 정책이 시행되면서 기존 공장들에 대한 스마트화의 움직임이 확대되고 있는 가운데 국내 태양광 전문 제조업체인 신성이엔지는 이전부터 변동성 확대와 시장규모 증가에 능동적으로 대응하기 위해 기존 충북 음성에 위치한 공장을 용인으로 이전해 생산라인을 업그레이드했다.
이에 신성이엔지 용인사업장을 직접 방문해 스마트공장의 원리와 기능에 대해 알아보고 4차 산업혁명과 그린뉴딜을 실현해나갈 향후 전략은 무엇인지 살펴봤다. /편집자 주
지난 1977년 창립한 신성이엔지는 2010년 세계최초 단결정 태양전지의 19.6% 효율달성에 이어 2016년 20.29% 효율달성으로 업계 선두주자로 자리매김했다.
지난 2016년 중국의 태양광 저가공세에도 잠재 수요가 풍부한 고부가가치 고효율 PERC 태양전지 생산으로 차별화된 프리미엄급 시장에도 진출하고 있다.
그간 3개의 사업분야였던 태양광, 청정제조환경 및 클린룸, 물류자동화 사업부문의 기술 노하우와 시너지 창출을 통해 클린에너지로 가동되는 스마트공장 보급에도 집중하고 있다.
용인사업장은 클린에너지로 운영되는 스마트공장으로 태양광을 전력으로 사용해 마이크로그리드를 달성했다.
또한 정보통신기술을 기반으로 ICT 연계와 MES를 도입했다. 이를 통해 생산량을 실시간으로 파악하고 모니터링이 가능하며 공정상의 정보를 데이터화하고 부품과 품질 정보를 데이터로 저장해 활용하는 자동화기기들이 제품을 생산하고 있다.
■스마트공장, 빛을 보다
신성이엔지는 충청북도 음성에서 운영 중인 클린환경 사업부문의 공장을 2016년 용인으로 이전하며 3가지의 목표를 세웠다.
가장 먼저 스마트공장이다. 당시 4차 산업혁명에 대한 논의가 진행되고 있었으며 제조업은 혁신을 통해 변화해야 경쟁력을 갖출 수 있었다. 이를 위해 신성이엔지는 원가 경쟁력 확보와 기술인력 운용애로 등을 해결하기 위한 필연적 선택으로 첨단 청정환경 Total Solution Leader를 목표로 스마트공장을 구축했다.
용인사업장은 기계와 인간이 조화롭게 협업하는 미래형 스마트공장으로 국내 최초의 클린 에너지 기반의 스마트공장의 고도화를 실현했다. 더불어 기계와 작업자가 빅데이터 분석을 통해 생산성과 품질 예측 시스템을 개발했다.
과거에는 제품개발을 하기 위해 중요 정보 공유의 어려움과 도면 및 문서 관리 비효율 및 수작업으로 인한 오류가 있었지만 EP(Engineering Portal)를 통해 해결했다. 3D 자동설계 모델링의 구축으로 도면의 이력 관리와 공유가 용이해졌으며 협력업체에 도면을 자동으로 전달해 업무 정확도와 효율이 향상됐다. 특히 제품 설계 시간은 과거 대비 1/5로 줄어들었다.
작업자 안전 및 작업환경 개선을 위해 현실과 가상세계를 연결하는 디지털 트윈 방식의 CPS (Cyber Physical System)도 구현했다. 작업자가 모션 캡쳐 장비를 착용하고 업무를 하면 실시간으로 작업자의 부하, 시간을 분석하고 눈으로 볼 수 있게 수치화해 나타낸다.
이를 통해 작업자의 근골격계에 무리가 되는 작업은 자동화하고 가상현실 공간을 통해 업무의 집중도를 확인하고 분배할 수 있다.
공장 내 물류 지능화를 통한 생산성 향상을 위한 무인운반차 AGV(Automated Guided Vehicle)와 자율주행 물류 로봇도 운용하고 있다. 자석으로 설치된 안내선을 따라 최대 700kg의 중량물을 운반하는 방식과 안전센서와 장애물 회피 기능이 설치된 자율주행 방식으로 60kg 내외의 소부품을 운반하는 타입으로 구분해 운용한다.
이를 위해 신성이엔지는 자동으로 데이터가 수집되며 제조 현황이 가시화돼 실시간 제조현황을 모니터링 할 수 있고 모니터링을 통한 실시간 품질 관리와 제조 이력정보 실시간 추적이 가능하며 설비와 물류의 자동화를 이뤘다.
■사람과 기계, 한 곳서 효율적 작업
사람과 기계의 유연 생산라인 구축을 위한 머신비전 기반의 협동로봇도 적용돼 있다. 기존의 작업자 중심 생산라인을 시스템을 통해 기계와 인간의 협업 중심 생산 라인으로 변환하고 머신 비전 기술을 적용해 20개의 자동 체결 및 체결력을 실시간으로 관리하고 있다.
무엇보다 작업자의 안전을 고려한 로봇으로 작업자와 근접하거나 작은 충격에도 움직임을 멈추는 센서를 보유하고 있어 작업자와 로봇이 한 공간에서 작업이 가능하다.
현장설비 상태 및 생산 실적의 실시간 동기화 및 모니터링이 가능한 시스템을 구축해 ERP, MES, 설비 로봇 및 AGV 등과 연동돼 문제 발생시 실시간 대응을 하고 있다. 과거에는 수작업으로 진행하던 집계를 시스템을 통해 자동으로 집계되며 모니터링 화면을 본사 및 외부에서도 언제든지 확인 할 수 있는 것이 특징이다.
■친환경산업 실천 집합체, 용인사업장
용인사업장 입구에는 해바라기 모형의 태양광발전설비와 전기차가 주차돼 있다. 전기차 보급 확대와 적극적인 활용을 위해 설치된 것으로 업무용 전기차의 충전과 임직원의 전기차는 무료로 충전 할 수 있도록 했다.
현재 신성이엔지는 업무용 차량을 모두 전기차로 교체 중이다. 기후변화와 재생에너지 보급에 동참하고자 가솔린, 디젤, LPG 차량을 모두 전기차로 교체했으며 교체가 불가능한 일부 승합 차량도 향후 전기차 출시와 동시에 교체 할 계획이라고 밝혔다. 무엇보다 화석연료를 통해서 생산된 전기로 충전하는 것이 아니라 재생에너지 태양광과 ESS를 통해 전기차를 충전하고 있기에 진정한 친환경 전기차라고 할 수 있다.
신성이엔지의 용인사업장은 마이크로그리드로 구축돼 있다. 용인사업장은 마이크로그리드를 위한 7개의 분산전원시스템으로 구성돼 있으며 옥상 및 공장 부지에 총 639kW의 태양광 발전설비와 1.12MWh의 ESS설비가 설치돼 있다.
태양광설비는 매전용, 소내용, 전기차 충전 및 가로등의 운영으로 구성돼있다. 공장 옥상에 설치된 348kW의 매전용 태양광설비는 RPS를 통해 1.5의 가중치로 매매되고 있으며 230kW의 태양광 발전 설비와 500kWh의 ESS도 REC가중치 5를 받으면서 매전하고 있다.
이 외에도 부하이동 및 피크 컷을 위한 500kWh의 ESS 및 건물지원사업으로 설치된 50kW의 태양광 발전설비 등이 있다.
이를 통해 신성이엔지 용인사업장은 전체 전력의 40%를 자체 조달하고 있다. 이는 국내 최초의 RE100 지향형 건축물이며 국내 유일의 태양광과 ESS를 활용한 재생에너지 기반의 공장이다. 더불어 태양광 발전설비의 매전을 통해 얻은 수익으로 공장에서 사용한 전기요금을 모두 납부하고도 매년 1억원의 이익이 발생하고 있다.
정부에서 추진하는 그린뉴딜의 미래 변화상인 탄소중립의 최초 사례이기도 하다. 지난 7월 정부는 그린뉴딜의 친환경 저탄소 등 그린경제로의 전환 가속화를 발표하며 탄소중립을 지향하고 경제기반을 저탄소 친환경으로 전환하겠다고 밝혔다. 신성이엔지는 그리드에서 발생하는 탄소배출량대비 자체 설치한 태양광으로 발전한 전력의 탄소 감쇄 절감량으로 96%의 탄소 중립 효과를 구현했다.
■그린뉴딜 주역 태양광, 제품경쟁력 확보 ‘적극’
신성이엔지는 최근 정부가 주도적으로 그린뉴딜을 통한 신성장동력 강화와 에너지전환, 친환경산업 일자리 창출 등을 적극 추진하고 있는 가운데 이를 주도적으로 이끌어가는 주역으로 성장해나간다는 방침이다.
특히 전라북도 김제시에 122억원의 신규 투자를 단행하는 등 이를 위한 투자도 적극 진행하고 있다.
이번 김제 공장은 현재 완공된 김제자유무역지역 표준공장의 일부를 임대해 운영하며 계약 및 장비 발주를 완료하고 올해 안에 정상적으로 가동할 계획이다.
신성이엔지는 김제 공장을 통해 다양한 제품을 생산해 시장점유율 확대로 매출 상승을 기대하고 있다.
김제 공장의 생산능력은 연간 600MW 이상으로 신성이엔지는 기존보다 더욱 향상된 고출력 태양광모듈의 생산에 나선다. 태양전지의 크기가 대형화 되는 시장 요구를 충족하며 태양광 모듈 출력 향상을 위해 다양한 형태의 태양전지가 양산 가능한 생산라인을 도입한다.
이러한 신기술 적용이 가능한 생산라인으로 회사는 기술경쟁력도 확보하겠다는 계획이다.
또한 신규 공장 건설이 아닌 표준 공장의 임대로 투자비가 낮아질 것으로 전망된다. 기존 음성 공장의 200MW 태양광모듈 증평 공장의 PowerXT 모듈 70MW와 250MW 고효율 태양전지를 더하면 1GW급 규모의 경제도 달성해 생산단가가 낮아져 가격경쟁력의 우위를 가질 수 있다.
그린뉴딜에도 앞장서겠다는 계획이다. 재생에너지 시장 확대에 선제적인 준비를 하고 김제 및 전북지역의 고용창출로 정부의 그린뉴딜 정책에도 기여할 수 있을 것으로 보고 있다.
그린뉴딜을 위해 저탄소화 사업의 투자와 재생에너지 확대의 목소리가 커지고 있는 가운데 신성이엔지는 국내외 태양광 수요에 대응이 가능한 시장 친화적인 제품을 생산한다는 방침이다.
특히 최근 이어지는 대규모 태양광모듈 계약에 최우수제품을 공급하는 등 그린뉴딜 시장 선점을 위한 제품 경쟁력을 적극적으로 확보하고 있다.
신성이엔지는 최근 대규모 납품을 진행한 염전지역 등 설치 지역의 특색을 고려해 염수 분무 시험에서 우수한 규격의 부품을 사용해 KS인증을 득한 제품을 납품하고 있다.
신성이엔지는 기술개발을 위한 다수의 국책과제를 성공적으로 이끌어 태양광 효율 향상을 이뤘고 지난 10여년간 현대자동차 아산공장, 광명 이케아 건물 옥상, 고성군 삼천포 제1회처리장 태양광발전소 등 다수의 시공 경험 및 모듈 납품을 통해 제품 신뢰를 쌓아왔다.
또한 확대되는 그린뉴딜 시장의 선점을 위해 제품 경쟁력 강화에도 나섰다. 태양광모듈의 성능 및 신뢰성 평가 기준이 강화된 국제 모듈 규격의 국내 최초 인증을 취득했고 제품 다변화를 통해 영농형, 수상형, 양면형 태양광모듈 등의 국내외 인증을 받고 있는 것이다.
코로나19로 침체된 태양광 시장이 하반기에 들어서면서 활기를 되찾고 있는 가운데 ‘한국형 그린뉴딜’의 추진으로 대규모 태양광 프로젝트가 확대되고 있으며 공격적인 영업을 통해 수주 가능성을 높여나간다는 방침이다.
■스마트, 수소와 만나다
앞으로 신성이엔지 용인사업장은 그린수소와의 접목을 계획하고 있다. 평일에는 제품의 생산으로 공장 전력이 많이 사용되지만 주말에 생산된 잉여 전력을 활용해 수소 충전을 한다는 것이다.
기술연구소에서는 국내기업들과 협업해 수전해 및 수소연료전지 등과 관련한 기술 개발을 할 계획이라고 밝혔다.