이미지 출처: Zapp2Photo/Getty Images

마우저 일렉트로닉스, 다르샨 판디아(Darshan Pandya)

2022년 11월 8일

도입

제조업은 증강 현실(AR)을 수용 중인 산업 분야 중 하나이며, AR을 활용함으로써 직원들을 훈련시키고, 장비 문제를 해결하며 수리하는 낡은 방식을 대체하고 있다. AR은 산업 전반에 걸쳐 제조 일정을 단축하고, 가상 협업을 가능하게 하며, 인적 역량을 강화하고 이전의 방식보다 더 나은 결과를 제공함으로써 이 같은 애플리케이션에서 활용 영역을 확대하고 있다.

AR의 활용 분야

AR은 인더스트리 4.0 기술의 스펙트럼에서 다소 독특한 면이 있다. 오늘날에는 자동화 프로세싱과 기계의 지능화에 많은 관심이 쏠리고 있는 반면, AR은 작업자들에게 적시에 올바른 정보를 제공하는 데 더 중점을 두며, 사용자의 시야 내 물리적 환경 위에 단계별 지침, CAD 모델, 방향 신호 등 필요한 정보를 실시간으로 중첩시키는 커뮤니케이션 도구이다.

산업 훈련에서의 AR

제조 환경에서의 훈련에는 하드카피 문서, CD, YouTube 또는 인트라넷에서 제공되는 영상, 기존의 강의실 교육, 또는 이들을 적절히 혼용하는 등 다양한 방식이 존재한다. AR은 기존의 훈련 방식에 의해 제공되는 정보를 제공하고 작업을 완료할 때 작업자의 프로세스에 통합되기 때문에 훈련 방식의 진화에 있어 다음으로 넘어가게 되는 당연한 단계라 할 수 있다. 

실시간 현장 실습은 강의실 교육이나 영상 교육과 같은 방식과 비교하여 보다 짧은 시간 내에 지식 보존의 가능성을 높여준다. 강의실에 앉아 수업을 듣거나, 매뉴얼을 읽거나, 영상을 시청하는 대신, 작업자들이 현장에 직접 뛰어들어 학습하는 것이다. 훈련과 실습 경험이 하나의 프로세스로 결합되기 때문에 훈련 시간을 단축할 수 있다.

또 다른 이점도 따른다. 작업자 입장에서는 장비 제조사나 책임자와 업무를 진행하면서 장비 개발 단계 중 AR을 활용하여 이점을 얻을 수 있다. 현재 사무실에서 한 대의 컴퓨터를 운영하고 있지만 다른 장소에 다른 컴퓨터를 구축하고 있다고 가정해보자. 작업자들은 새 기계가 완성되기를 기다리지 않고 워크스테이션이나 가정용 커피 테이블에서 CAD 파일에 액세스하여 실제 모습을 확인하고, 완성되기 전에 단계별 훈련 지침을 따를 수 있다. 이 시나리오에서 작업자들은 제조가 완료되기 전에도 장비 설치, 보정, 사용 및 유지 관리에 대한 지식과 기술을 습득할 수 있다. 이 프로세스는 실행 시간을 크게 단축할 뿐만 아니라 기업이 교육 목적에 맞게 추가 장비를 구비할 필요성을 없애주기 때문에 비용 절감으로도 이어질 수 있다.

AR은 또한 인력 교체가 잦은 생산 및 제조 환경에 대한 훈련 혜택을 제공한다. 고용주들은 신규 노동자들이 직접 수업을 듣거나, 매뉴얼을 읽거나, 영상을 시청하게 하는 대신, AR을 사용하여 화살표, 강조 영역, 텍스트 및 마커와 같은 디지털 오버레이 주석 처리 등 모든 종류의 3D CAD 데이터가 물리적 장비에 중첩되도록 단계별 지침을 제공할 수 있다. AR은 작업자가 프로세스에 능숙하고 숙련될 때까지 필요한 만큼 반복해서 단계를 안내할 수 있다.

산업 문제 해결 및 수리에서의 AR

문제 해결 시나리오에서 AR은 가장 큰 과제 중 하나라고 할 수 있는 원격 통신의 맹점을 극복하는 데 도움이 된다. 제조 시스템을 제공한 기업이 지구 반대편에 위치한 경우, 근래까지만 하더라도 문제 해결 시나리오에 있어 해당 기업과 전문 엔지니어 간 화상 통화를 진행하는 것이 최선인 경우가 많았다. 이 같은 방식은 비좁거나 육안으로 확인할 수 없는 곳에서 문제가 발생하는 산업 환경에서는 매우 불편하기 짝이 없다. AR을 활용할 경우, 기술자가 작업하는 동안 여러 사람이 문제 영역을 들여다보고 해당 영역에 주석을 달거나 지침을 제공할 수 있다. 이 같이 정보를 실시간으로 오버레이하는 기능은 이전에는 사용할 수 없었던 이점을 제공한다.

물리적 장비를 직접 사용하여 작업하는 사람에게 이 같은 경험은 커다란 도움이 될 수 있다. 한 사람만 문제가 발생한 곳을 주시하는게 아니라 엔지니어, 부품 제조사, 운영자 및 기타 필요한 사람을 포함한 전체 전문가 그룹이 해당 문제를 같이 볼 수 있게 되는 것이다. 작업자들은 작업이 완료되는 동안 실시간으로 전문가들의 집합적 지식과 CAD 모델을 사용할 수 있다. AR은 빼야할 것, 되돌릴 필요가 있는 것, 조정할 필요가 있는 것 등을 표시한다. 데이터는 기술자의 손끝에 달려 있으며, 이는 곧 기술자 입장에서 더 이상 다른 시간대에 있는 누군가가 도움을 주기를 기다릴 필요가 없다는 것을 의미한다. 이렇게 하면 시간을 상당히 절약할 수 있으며, 오류를 표시하거나 화상 회의를 통해 다른 사람과 대화하는 것보다 훨씬 더 효과적으로 의사를 전달할 수 있다.

산업 환경에서의 AR 채택

증강 현실(AR) 기술이 발전함에 따라 헤드셋, 3D 안경, 혼합현실 안경 등과 같은 보다 다양한 종류의 시각 장치가 출시되고 있다. AR에 관심을 둔 대부분의 제조사들은 시간과 돈, 리소스에 대한 투자를 최소화하고 이점을 얻기를 추구하기 때문에 아이폰이나 태블릿 PC와 같이 시장에 이미 널리 보급된 장치로 시작하는 경우가 많다. 예를 들어 아이폰 12 이상 모델의 최신 휴대폰에는 카메라 모듈 뒷면에 LiDAR(Light Detection and Ranging) 센서가 탑재되어 있어 물리적 물체에 대한 정확한 디지털 오버레이에 필요한 공간 표현과 정확한 깊이 인식이 가능하다.

제조사들은 이 같은 도구를 사용하여 식별 가능한 목표에서 시작해 개념 증명을 구현한다. 제조사들은 AR이 특정한 요구 사항을 충족할 수 있다는 잠재적 가치에 확신을 갖게 되면 가변적인 장치로 넘어간다. 단안경을 통해 증강된 정보는 물리적 정보 앞에 2D로 표시된다. 마이크로소프트(Microsoft)사의 홀로렌즈(Hololens)와 같은 혼합 현실 안경은 실제 세계에서 3D 오버레이를 가능하게 한다. 문제 해결에 있어 AR을 사용하는 영역에 따라 제조사들이 사용하는 시각 도구는 각각 다르다. 예를 들어, 조작자의 양손이 자유로워야 하는 애플리케이션의 경우에는 AR 글래스와 같은 장치가 아이폰이나 아이패드보다 더 합리적일 것이다.

맺음말

훈련, 문제 해결, 수리는 오늘날 AR이 비약적 발전을 이끄는 세 가지 영역이라 할 수 있을 것이다. AR로 인해 훈련 장소가 강의실에서 제조 현장으로 이동하고, 문제 해결 및 수리의 경우 부피를 많이 차지하는 도구나 현장 전문가의 필요성이 사라졌으며, 작업자들은 작업 및 프로세스를 완료하기 위해 실시간 프로세스와 데이터를 사용하여 그 어느 때보다도 더 빠르고 정확하게 학습하고 작업을 수행하고 있다. 이처럼 AR은 제조 시간을 줄이고, 가상 협업을 가능하게 하며, 인적 역량을 강화하고, 이전의 방식보다 더 나은 결과를 제공하는 데 기여하고 있다.

저자 소개

다르샨 판디야(Darshan Pandya)는 월마트의 첨단 엔지니어링 및 신기술 팀의 시니어 로보틱스 및 자동화 엔지니어이다. 메릴랜드 대학교 칼리지 파크(University of Maryland, College Park)에서 메카트로닉스 공학 학사와 로봇 공학 석사를 취득한 다르샨은 인더스트리 4.0/미래 공장 개념에 대한 높은 이해도를 활용하여 6년 이상 제조, 생명공학 및 공급망 산업과 같은 전문적인 환경에서 신기술에 영향을 미치고 발전시켜 왔다. 다르샨은 인간-로봇 협업(HRC), 지속 가능성, 민첩하고 간결한 산업 자동화를 위한 사이버 물리적 시스템 설계와 관련된 과제 수행에 열정을 쏟고 있다.