한국생산기술연구원(KITECH, 이하 생기원)은 1989년에 설립된 정부출연연구기관으로 생산기술분야 연구개발 및 실용화, 중소·중견기업 기술지원 및 성과확산 등을 통해 국가산업발전에 기여하고 있다.

생기원은 이번 ‘생산정보 연계 제조환경 설비에너지 통합 운영관리시스템 개발 및 실증’ 연구단 1세부 ‘통합플랫폼 EEMS’ 개발에 참여해 생산정보와 연계한 제조설비 최적운영시스템 모듈을 개발했다.

현재까지 개발된 EMS는 단위 장치 전력사용량 모니터링에 주력하고 있어 탄소배출 저감 및 경제성·환경성을 동시에 달성하기에는 제한적이었다. 또한 제조공정 디지털화, 딥러닝, AI기술들은 개발목적이 불분명하며 적용대상 공장에 대한 정확한 이해가 부족해 적용성에 한계가 있었다.

이러한 문제를 넘어 제조공정에서 탄소배출 저감 및 경제성·환경성을 동시에 만족시키기 위해서는 정확한 운전 데이터에 기반한 진보적 분석기술, 다양한 기법을 통합적용하는 최적화기술 개발이 필요하다.

이번 연구단에는 생기원의 3개 연구소 중 에너지 및 환경에 주력하는 지속가능기술연구소가 참여했다. 공정시스템 시뮬레이션 및 해석기술, 파일럿설비 규모 다수 실험경험에 기반한 핵심측정점 도출 및 계측 정확성 확보기술, 데이터분석 및 최적화기술 등을 보유했다. 발전소, 폐기물 소각로 등 에너지·환경시스템에서 연구단의 접근방법과 유사한 다수의 연구개발 과제를 수행한 경험을 갖췄다.

또한 AI를 활용한 성능분석 및 다중목적 최적화기술을 보유하고 있어 운전데이터 기반 AI기술을 활용해 제조공장의 에너지, 환경성, 경제성을 동시에 만족하는 최적화모듈 개발에 기여했다.

생기원은 1차연도에 물리모델 기반 제조시스템 해석 및 계측결과 분석과 연계한 최적화 기법을 확립했으며 2차연도에 시뮬레이션 및 계측데이터와 연계한 데이터셋 정확성을 확보하는 한편 생산 데이터와 연계한 실증시스템별 최적화 방안을 도출했다. 3차연도에는 최적화 솔루션의 EEMS 통합시스템 연계를 구축했다. 4차연도에는 최적화된 실증결과를 도출하고 모듈성능 평가를 완료했다.

솔루션모듈 독자적 사업화 가능

생기원은 이번 연구결과를 통해 공장의 에너지절감과 동시에 환경성을 만족하며 경제성 또한 확보할 수 있는 최적 운영솔루션을 확보했다.

솔루션은 이번 실증한 포장재, 알루미늄 제조, 타이어 등 제조설비뿐만 아니라 에너지를 사용하는 다양한 형태의 제조업 및 에너지플랜트에도 적용가능한 기술이다. 국내 제조업 탈탄소화를 위한 최적 운영모듈로서 주관기관에서 개발한 EEMS 플랫폼 하위솔루션으로 활용하거나 공장상황에 따라 단독 프로그램으로도 활용이 가능하다.

생기원의 관계자는 “솔루션 모듈뿐만 아니라 이를 활용하기 위한 엔지니어링기술까지 패키지화를 통한 사업화가 가능할 것”이라고 밝혔다.