섬유 제조혁신을 위해 산업통상부와 대구광역시가 지원해온 마이크로팩토리(섬유설계~제직 전 과정의 자동화 공정) 구축이 최근 완료되어 본격 가동을 시작했다.

 ABB(인공지능, 빅데이터, 블록체인) 기반으로 구축된 마이크로팩토리는 그동안 중소 섬유기업들이 겪어온 ‘디지털 전환의 장벽’을 허물었다는 점에서 큰 주목을 받고 있으며 ▲가상 디지털 직물설계 솔루션 ▲자동화 제직준비-직물 생산설비 ▲베테랑 섬유 전문인력의 1:1 기술지원까지 기획부터 생산, 현장 적용에 이르는 전 과정을 원스톱(One-Stop)으로 결합한 혁신 지원 거점이다.

 기존 섬유 제조 방식에서는 원단 설계와 사이징, 통경, 정경, 제직 테스트가 각기 다른 기업별로 진행되어 바이어의 오더 수주를 위한 샘플 제작과 신제품 개발에 막대한 시간과 비용이 소모됐다. 하지만 마이크로팩토리가 본격 가동되면서 중소 섬유기업에서 막대한 설비투자 없이 디지털 직물설계 단계에서 물성과 외관을 즉시 시뮬레이션하고, 곧바로 구축 장비를 활용해 다품종 소량의 직물을 신속하게 시험 생산까지 빠르게 마칠 수 있게 되었다.

 마이크로팩토리는 첨단 ICT 기술을 섬유산업에 도입하겠다는 정부의 정책적 의지와 KTDI의 실행력으로 추진되었으며, 기존의 파편화되어 있던 직물설계 및 생산 정보를 유기적으로 연결하는 ‘데이터 기반 제조 환경’을 제공함으로써, 기업들의 수작업에 따른 오류를 개선하고 신제품 개발 속도를 극대화할 수 있도록 강력한 날개를 달아줄 것으로 기대된다.

 ‘지능형 마이크로팩토리’가 자랑하는 원스톱 기업지원의 핵심 출발점은 가상 디지털 직물설계 솔루션인 ‘메타패브릭(MetaFabric)’이다. 메타패브릭은 기업이 실물 원단을 짜기 전, 컴퓨터 화면상에서 직물을 설계하고 3D 시뮬레이션으로 외관과 물성을 미리 확인 할 수 있는 혁신적인 프로그램이다. 특히 바이어와의 신제품 개발 협의 단계에서 가상 원단을 활용해 실시간으로 디자인과 스펙을 조율할 수 있어, 중소 섬유기업들의 실제 오더 수주 가능성을 높이는 데 핵심적인 역할을 한다.

 메타패브릭의 가상 설계 데이터가 실물 원단 제조로 즉각 구현될 수 있도록 마이크로팩토리 내 ▲자동 사이징기 ▲자동 정경기 ▲자동 통경기 ▲자동 제직기 등 핵심 공정별 자동화 직물 생산 장비의 촘촘한 라인업을 완성하였다.

 실 표면에 풀먹임을 해주는 자동 사이징기는 실 한 가닥 단위로 정밀하게 작업하는 ‘단사 방식’을 채택하여, 최소한의 원사만으로도 원단 제조 테스트가 가능한 혁신적인 제직준비 설비이다. 이를 통해 중소기업들은 대량의 원사를 사전에 준비해야 했던 초기 비용 부담을 줄일 수 있으며, 이를 통해 신제품 개발을 주저했던 중소기업들에 맞춤형 솔루션이 될 것으로 기대된다.

 앞선 사이징 공정에 이어, 원단의 경사(세로 실)를 설계대로 고르게 배열해 직기로 공급할 수 있도록 빔(Beam)에 감아 주는 최첨단 ‘자동 정경기’도 전격 가동된다. 특히, KTDI가 도입한 자동 정경기는 12개의 원사 공급부를 갖춘 고도화된 크릴 시스템과 연계하는 것이 특징이다. 이를 통해 기업들은 실제 제직을 하기 전에 다채로운 종류의 원사를 혼합하거나, 복잡한 배색 및 독창적인 디자인을 다양하게 테스트해 볼 수 있다.

 자동 정경기를 통해 준비된 정경 빔(Beam)을 마이크로팩토리 내 자율주행 빔이송 지게차(AGV)로 ‘자동 통경기’에 안전하게 운반한 후, 직기의 경사 방향에 실을 정해진 순서대로 끼우는 통경 공정까지 완벽하게 지원하는 제직준비 자동화 라인을 연계 구축하였다.

 통경은 경사(세로 실)을 고정해 주는 작업으로 그동안 고숙련자의 수작업에 의존해 온 가장 까다로운 공정으로, 작업자의 높은 숙련도와 정확성이 요구되어 원단 조직이 바뀔 때마다 중소기업들에 큰 부담으로 작용해 왔다. 이러한 현장의 애로 해결로, 기존 통경시 최소 2명 이상의 인력이 하던 작업을 1명이 할 수 있게 하여 복잡한 디자인의 원단이라도 지체 없이 즉각 생산할 수 있는 발판을 마련하였다.

 앞선 사이징, 정경, 통경 공정을 거쳐 준비된 경사 빔(Beam)을 활용해 가상 설계 디자인을 실제 원단으로 탄생시키는 핵심 장비인 ‘자동 제직기’가 최종적으로 가동된다. 제직 인프라 지원의 가장 큰 특징은 ‘디지털 설계와 실물 직물 생산의 실시간 피드백 루프(Feedback Loop)’를 구현했다는 점이다. 이를 통해 구축 인프라를 활용하는 기업들은 가상 설계 솔루션에서 검토한 조직과 디자인이 실물 원단에서 어떻게 발현되는지 즉각 확인하고, 제직 과정에서 발견되는 불량이나 개선 사항을 설계 데이터 및 작업 조건에 곧바로 피드백하여 수정할 수 있다.

 더 나아가, 마이크로팩토리 내에는 공정별 자동화 설비의 가동 속도와 온도 등 핵심 가동 조건을 실시간으로 제어·모니터링할 수 있는 지능형 시스템도 함께 구축된다. 이를 통해 기업들은 까다로운 친환경 원사나 기능성 원사 등 각 원사 고유의 특성에 딱 맞는 최적의 제직준비 및 원단 생산 조건을 데이터 기반으로 정확하게 도출할 수 있게 된다.

 마이크로팩토리의 가장 큰 매력은 기업의 수요에 따라 구축된 자동화 설비 인프라를 전부 활용하거나 상황에 맞춰 선택적으로 활용할 수 있는 ‘맞춤형 서비스’를 제공한다는 점이다. 이러한 유연성을 바탕으로 기업들이 언제든지 원하는 공정을 자유롭게 활용할 수 있도록 이용 문턱을 완전히 낮췄다.

 KTDI는 기업들이 구축 장비를 활용하는 수준을 넘어 자사 공장에 도입하고자 할 경우 섬유 전문 인력들이 성공적인 장비 도입부터 안정적인 운영까지 밀착 지원해 나갈 계획이다.

마이크로팩토리의 운영과 동시에 중소 섬유기업의 실질적인 수출 성과도 나타나고 있는데, 기능성·산업용 원단 전문 기업 ㈜티엔아이는 올해 상반기 ‘메타패브릭’ 솔루션을 활용해 기존의 수기 직물설계 데이터를 디지털화하여, 직물설계 기간을 기존 대비 약 1개월 정도 단축하는 데 성공하였다.

 이러한 과정을 통해 제작한 가상 원단 이미지로 미국 바이어와 온라인 상담을 진행하며 실시간으로 수정·보완을 거친 결과, 수출 계약 성사를 이루어 냈다.

 이어 지난 9월에는 마이크로팩토리 인프라를 활용해 실제 샘플 원단을 제작하였고, 미국 바이어 측으로부터 약 8만불 규모의 추가 메인 오더 수주를 위한 협의가 활발히 진행되고 있다.

 ㈜티엔아이의 사례는 디지털 설계와 인프라 지원이 단순한 생산 준비 단계를 넘어, 중소기업의 글로벌 바이어 발굴과 실제 수주까지 직결될 수 있음을 실증하였다.

 한국섬유개발연구원 김성만 원장은 “마이크로팩토리는 기업의 개별적인 필요에 맞춤형으로 응답하는 유연한 개방형 공간이자, 미래형 스마트 공장 도입을 위한 지능형 자동화 시스템”으로, 기업이 비즈니스에 필요한 수준으로 활용할 수 있도록 유연하게 지원해 나감으로써 섬유기업들이 글로벌 경쟁력을 갖출수 있도록 든든한 동반자가 되겠다”고 강조했다.

 < 그림1. 한국섬유개발연구원 마이크로팩토리의 원스톱 기업지원 서비스 개요도 >

담당 : AI·디지털혁신팀  신용탁 팀장(053-560-6503)  정우창 파트장(053-560-6681)  홍연수 연구원(053-560-6712)