[포커스] 조선산업의 미래 경쟁력을 위한 돌파구는 ‘디지털 조선소’
지멘스 디지털 인더스트리 소프트웨어가 지난 9월 15일 온라인으로 ‘차세대 조선 산업 경쟁력 확보를 위한 지멘스 혁신 세미나’를 진행했다. 이 행사에서 지멘스는 조선산업의 프로세스 혁신과 경쟁력 강화를 위한 수단으로 ‘디지털 조선소’를 들면서, 선박의 설계부터 운영까지 디지털 기술을 폭넓게 활용하고 일관된 흐름을 만들어야 한다는 점을 강조했다. ■ 정수진 편집장
조선산업의 복잡성을 관리하고 경쟁력 높여야
다른 산업분야와 마찬가지로, 조선산업에서도 시장을 둘러싼 큰 폭의 환경 변화에 대응해야 한다는 인식이 늘고 있다. 경기상황이나 유가 등의 영향을 크게 받는 조선산업은 작년 코로나19까지 더해지면서 해운 경기 침체가 이어졌지만, 올해 상반기에는 큰 폭의 회복세를 보이면서 향후 ‘슈퍼사이클(장기 호황)’에 대한 기대가 커지고 있다. 그만큼 글로벌 시장에서 경쟁이 치열해질 전망이다.
이런 상황에서 선박의 설계와 건조, 운영에 이르기까지 생애주기 전체에 걸쳐 비용을 줄이면서도 효율은 높여야 한다는 요구가 늘고 있다. 지속가능성이나 연결성, 복잡성에 대한 이슈 또한 더욱 중요해지고 있다. UN 산하의 국제해사기구(IMO)는 선박의 오염물질과 온실가스 배출에 대한 규제를 더욱 강화했다. 협력업체와 공급사 등이 얽혀 있는 대형 조선 프로젝트일수록 선박의 설계부터 운영까지 생태계 내부의 여러 주체간 협업이 강조된다. 여기에 고부가가치 선박이나 자율주행 선박 등의 수요가 늘면서 센서, 케이블, 제어장치 등 첨단 기술과 시스템이 더 많이 탑재되고 있다.
이런 환경 변화는 결국 제품과 공정의 복잡성으로 이어진다. 지멘스는 조선산업의 복잡성을 제거하면서 시간과 비용을 줄이려면 ‘스마트한 통합 디지털 기업’으로 전환해야 한다고 제안하고 있다. 지멘스 디지털 인더스트리 소프트웨어의 얀 헨드리쿠스 판 오스(Jan Hendrikus van Os) 부사장은 “조산선업은 특히 디지털화에 대해서 보수적인 성향이 강하다. 과거의 성공 방식과 레거시 솔루션을 고수하는 편이며, 디지털 도구의 활용도 단편적인 수준에 그치고 있다”면서, “하지만 미래 시장과 규제, 기술 변화에 대응하려면 비즈니스 모델에서 단절된 구조(silo)를 허물고, 디지털 조선소로 변화해 복잡성을 관리하는 동시에 경쟁력을 높여야 한다”고 주장했다.
▲ 지멘스 디지털 인더스트리 소프트웨어는 조선산업의 복잡성을 관리하고 경쟁력을 높이는 방법으로 통합된 디지털 기업의 구현을 제시했다.
디지털 조선소의 기반이 되는 통합 솔루션 제시
복잡성을 관리하고 경쟁력을 높이기 위한 디지털 조선소를 구현하기 위해 지멘스가 꼽은 필수 요건은 다음과 같다.
포괄적인 디지털 트윈 : 제품 및 생산의 수명주기 전반을 아우르면서, 성능 데이터를 모델 개선으로 피드백할 수 있는 폐순환(closed-loop) 구조의 디지털 트윈을 가리킨다. 이를 통해 선박의 설계/제조/운영을 지속적으로 최적화하고, 시장의 변화와 혁신 기술에 빠르게 대응할 수 있다.
현대적이고 적응 가능한 맞춤형 솔루션 : 기업의 우선순위에 맞게 조절할 수 있는 맞춤형 접근법과 소프트웨어가 필요하다. 이런 소프트웨어 도구에 인공지능(AI)을 접목하면 고객의 요구를 학습하고 이에 적응할 수 있게 한다.
유연한 개방형 생태계 : 협력사와 공급사 등을 포함하는 넓은 네트워크의 협업이 필수이다. 다양한 도구를 통합할 수 있는 상호 운영성이 협업 생태계의 핵심이 된다.
지멘스 디지털 인더스트리 소프트웨어는 이런 원칙을 실현할 수 있는 통합 솔루션을 내세웠다. 복잡도가 높은 조선 프로젝트에서도 비용, 시간, 품질은 반드시 고려해야 하는 부분인데, 이를 충족하기 위해서는 설계부터 건조, 시운전까지 모든 공정을 통제할 수 있는 통합 솔루션이 필요하다는 것이 지멘스의 설명이다. 그리고 이 통합 솔루션은 디지털 조선소를 위한 근간(backbone)을 이루게 된다.
판 오스 부사장은 디지털 조선소의 핵심 시스템으로 ERP(전사 자원 계획), PLM(제품 수명주기 관리), MOM(제조 운영 관리)을 꼽으면서, “분리되어 있던 이들 시스템을 연결하기 위해서 폐순환 구조와 클라우드 기반의 실시간 데이터 연동을 고려할 필요가 있다”고 전했다.
한편, 이번 세미나에서 지멘스 디지털 인더스트리 소프트웨어의 김태국 부사장은 조선산업의 디지털 트랜스포메이션 방향으로 ▲선박의 설계부터 운영까지 전 과정의 에너지 모니터링 및 비효율 제거 ▲3D 기반의 설계/생산 효율 향상 및 기간 시스템의 폐순환 매뉴팩처링 체계 구축 ▲조선 프로젝트의 위험 관리 및 운영 효율을 위한 혁신 체제 도입 등을 꼽았다. 그리고 이런 디지털 트랜스포메이션을 위한 지멘스의 소프트웨어 포트폴리오를 소개했다.
설계-생산-운영까지 아우르는 디지털화가 필요하다
조선 분야에서도 강화되는 환경 규제는 선박의 에너지 효율을 높이면서 조선 프로세스의 환경 영향을 최소화해야 한다는 요구로 이어진다. 지멘스는 포괄적인 디지털 트윈과 시뮬레이션 주도의 선박 설계로 비효율을 제거할 수 있다고 소개했다. 자동화와 알고리즘을 활용해 다양한 설계를 평가하고, 건조 비용과 운영 비용을 절감할 수 있다는 것이다.
판 오스 부사장은 “지멘스는 전기 시스템 개발 소프트웨어인 캐피탈(Capital)을 기반으로 조선산업을 위한 전기 설계 솔루션을 최근 선보였다. 또한, 엔지니어링 단계에서 선박 설계를 최적화할 수 있는 심센터(Simcenter) 시뮬레이션 솔루션을 제공한다”고 소개했다.
생산 공정의 디지털 트윈을 적용한 디지털 선박 생산 방법은 생산 효율을 최적화할 수 있다. 시뮬레이션은 선박의 생산 현장인 야드(yard)의 공정까지 디지털화해 가시성을 확보하면서 생산 공정을 최적화하는데 도움을 줄 수 있다. 여기에 PLM을 통해 기술을 축적하고 재활용하는 체계를 마련하는 것도 필요하다. PLM은 생산 공정 전반의 데이터를 통합 관리해 기업의 지적 자산을 축적하고, 이를 신규 인력 교육에 활용할 수 있다.
김태국 부사장은 “선박의 설계부터 인도까지 전체 수명주기의 효율을 높이기 위해서는 폐순환 매뉴팩처링(closed-loop manufacturing) 환경을 만들어, 각 분야의 디지털 데이터가 호환될 수 있게 해야 한다”고 짚었다.
▲ 지멘스는 선박의 설계부터 운영까지 디지털 스레드를 강화하기 위해 포란을 인수했다.
올해 지멘스가 인수한 포란(Foran)은 선박 및 조선 구조물의 설계와 건설을 지원하는 CAD/CAE/CAM 소프트웨어이다. 지멘스는 개념 단계부터 운영 단계까지 선박의 디지털 스레드를 완성하는데 포란이 역할을 할 수 있을 것으로 기대하고 있다. 또한, PLM-ERP-MOM 기간 시스템의 연계에서 그간 약점으로 지적되었던 ERP 영역을 강화하기 위해 SAP와의 협력도 진행하고 있다.
한편으로, 협업 방식의 변화와 자율운항/자율운영 등의 확대는 조선산업에서 상호 연결성에 대한 요구의 증가로 이어지고 있다. 이 과정에서 신뢰성과 보안을 확보하면서 급증하는 데이터의 저장/처리/전송을 효율적으로 할 수 있는 접근법이 필요하다. 지멘스는 사물인터넷(IoT)을 통해 전체 자산의 현황을 실시간 모니터링하는 기술을 제공하며, 원격 운영과 진단 및 예측 기술을 활용할 수 있도록 지원한다고 소개했다. 또한, 멘딕스(Mendix) 플랫폼의 로코드(low-code) 기술을 앞세워, 선박 설계와 건조 공정에 활용할 수 있는 맞춤형 애플리케이션을 쉽게 개발할 수 있다는 점을 강조하고 있다.
이외에도 지멘스 디지털 인더스트리 소프트웨어는 ▲엔지니어링 및 공정 정보와 연계해 선박의 운영과 서비스 실행 프로세스를 구축할 수 있는 SLM(서비스 수명주기 관리) ▲건조 일정, 예산, 품질 등의 리스크를 관리하면서 프로젝트 플래닝의 관리 및 실행을 지원하는 IPPE(통합 프로젝트 플래닝 및 실행) ▲생산 설계 및 작업지시서 생성 관리 솔루션 등 조선산업을 위한 다양한 솔루션 포트폴리오를 소개했다.
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작성일 : 2021-10-01