신성이엔지 용인 사업장 전경 / 사진=고명훈 기자


[시사저널e=고명훈 기자] 신성이엔지가 자율주행 기반 스마트 공기정화장치를 개발하고, 본격 사업화를 준비하고 있다. 산업 현장에서 발생하는 유해가스를 무선 센서로 측정하고, 가스가 누출된 지점에 자율주행 로봇을 보내 인명을 구조하는 통합 안전관제 시스템이다.
아직 정식 출시 전이지만, 이미 국내외 대기업으로부터 제품 문의가 나올 만큼 관심이 쏟아지고 있다. 신성이엔지는 글로벌 시장을 타겟으로, 주요 스마트공장에 자율주행 공기정화장치 공 알라딘게임 급을 타진할 계획이다.
◇AMR·공기정화장치 결합한 인명 구조 로봇···"유해가스 골든타임 사수"
지난 12일 신성이엔지의 자율주행 스마트 공기정화장치를 볼 수 있는 용인 친환경 스마트공장으로  찾아갔다.

신성이엔지의 자율주행 기반 스마트 공기정화장치는 신성이엔지, 성균관대학교, 차 게임몰 세대융합기술원으로 구성된 한국 컨소시엄과 체코 가벤, 엔비텍, 오스트라바기술공과대학(VSB), 프라하체코공과대학교(CTU) 컨소시엄의 협력 기관 국제공동연구개발 과제를 통해 개발한 제품이다.




신성이엔지의 스마트 공기정화장치가 자율주행으로 이동하는 모습 / 바다이야기게임기 영상=고명훈 기자 


자율이동로봇(AMR)과 공기정화장치를 결합한 제품으로, 유해가스 발생 위치까지 디지털트윈으로 소통해 스스로 이동하고 정화할 수 있도록 설계됐다. 신성이엔지의 무선 센서 솔루션으로 유해가스를 실시간으로 측정해 유해성 여부를 확인하고, 성균관대학교는 머신러닝을 활용해 가스 확산 경 카카오야마토 로를 예측한다. 차세대융합기술원은 사고 발생 지점으로의 가스 확산을 고려해 자율이동로봇을 최적 경로로 이동시켜 공기를 정화하는 방식이다.
여기에서 체코 컨소시엄은 정화장치의 특수 필터와 작업자가 몸에 착용하는 사물인터넷(IoT) 웨어러블 디바이스에 관련된 부분 개발을 담당했다. 6종 유해가스(HF, HCL, O3, NH3, CO, TVOC 바다이야기무료머니 s)를 포함해 외부 이물질, 미세먼지까지 단계적으로 제거할 수 있는 하이브리드 필터 모듈을 개발해 장착했다.
스마트 공기정화장치 개발을 총괄한 김하이준 신성이엔지 클린환경사업부문 기술연구소 부장은 해당 솔루션에 대해 "유해가스 센서나 CCTV, 웨어러블 디바이스 기반으로 작업자 안전도 측정하고 위험이 발생했을 때 로봇이 우리 시스템 기반의 플랫폼에서 명령을 받고 직접 가서 해결해주는 역할을 하는 장치로, 사람이 직접 구조가 불가능한 유해가스 유출 사고가 발생되면 자율주행로봇이 대신 구조하러 간다는 개념"이라고 소개했다.

그러면서 "유해가스에 노출될 시 사람의 목숨을 잃을 수도 있는 경각의 시간을 다투게 되는데, 정화장치는 이를 보완해주는 시스템이라고 보면 될 것"이라고 덧붙였다.




신성이엔지 자율주행 기반 스마트 공기정화장치의 내부 필터 모습 / 사진=고명훈 기자


정화장치를 실제로 보니 사진으로 봤을 때보다 훨씬 더 크고 묵직한 느낌이었다. 높이 140cm로 평균 남자 성인의 어깨에 살짝 못 미치는 수준이었으며 양팔을 벌리고 안아도 다 감쌀 수 없을 만큼 폭도 넓었다. 장비가 무거운 건 유해가스를 정화할 수 있는 특수필터가 장착돼 있기 때문이다. 해당 장치에 탑재된 필터는 총 4~5개의 복합 필터로, 필터 하나도 사람 혼자서 들기 힘들 정도로 무겁다.
김 부장은 "가스 정화 효율을 95% 이상 달성하기 위해선 필터가 커질 수밖에 없다. 요즘 이동형 공기정화장치를 흔히 볼 수 있는데, 미세먼지 거르는 필터는 가볍지만 유독가스를 거르는 필터는 매우 크고 무겁다"고 설명했다.

이 필터들은 한번 쓰고 버리는 게 아니라 필터 모듈 재생 스테이션이 있어서 재사용이 가능하다. 수명이 다한 필터에 흡착된 물질을 진공 가열 탈착 방식으로 제거해 재생해서 다시 사용하는 방식이다.




신성이엔지 자율주행 기반 스마트 공기정화장치의 충전 도킹 스테이션 / 사진=고명훈 기자


장치 밑부분엔 대각선 방향으로 라이다 두 개가 탑재돼 자율주행이 가능하게 설계됐다. 가만히 있을 땐 초록색 불빛이 들어오고, 이동할 땐 파란색 불빛으로 바뀐다. 직접 보진 못했지만, 장비에 이상이 발생할 경우 이 불빛은 빨간색으로 변한다고 한다.
충전 스테이션을 통해 충전도 가능하다. 정화장치가 자율주행으로 충전 스테이션 근처로 가면 스테이션에서 서로 연결할 수 있는 플러그가 나와 도킹이 된다. 지금은 완충까지 3~4시간 정도 걸리지만, 회사는 추후 급속 충전 시스템 지원을 검토할 계획이라고 전했다.
◇무선 센서 기반 모니터링 시스템···유해가스 센서 종류별로 선택 조합해 맞춤형 제공
자율주행 스마트 공기정화장치는 신성이엔지의 무선 센서 기반 모니터링 시스템을 통해 유해가스가 감지될 시 즉각 출동한다.
신성이엔지는 공정별·화학물질별 특성에 맞춰 필요한 센서를 모듈화해 선택적으로 조합할 수 있는 무선 유해가스 측정센서 노드를 개발했다. 각 공장에 적합한 유해가스 감지 센서를 레고 블록처럼 끼워서 조합해 최적화하는 방식으로, 각 센서는 4개까지 조합해서 사용할 수 있다.

이와 함께 국제 센서 네트워크 표준 기술이 적용된 스마트 매쉬 게이트웨이도 제공한다. 국제 표준을 충족하다 보니, 기존 자동화·스마트 공장과 연동할 수 있으며 신뢰성과 호환성이 높단 장점이 있다.




신성이엔지의 무선 유해가스 센서 노드 / 사진=고명훈 기자 


김 부장은 "신성이엔지 주력 생산 제품인 팬필터유닛(FFU)에서부터 산업 현장 내부에 있는 센서 등에 대한 모니터링 구성의 무선화를 목표로 계속 연구개발을 진행 중인데, 이번에 그 기술을 적용한 유해가스 센서를 개발했다"며, "산업에서 사용하는 유해가스가 많은데, 우리는 국내뿐만 아니라 미국, 유럽까지 사용되는 유해가스 종류를 취합해서 대상 센서 종류를 선정했고, 코어센서를 각 공장의 필요에 맞게 레고 블록 끼우듯이 끼워서 조합해 최적화할 수 있도록 만든 것이 해당 센서의 특징"이라고 설명했다.
이어 "지금은 4개까지 끼울 수 있고 사실 더 많은 종류의 센서가 사용되도록 할 수 있는데 그렇게 되면 제품이 커져서 상품화하기 어려울 수 있다 보니, 현장에서 더 많은 유해가스 종류의 측정이 필요할 경우 같은 포인트에 두개의 제품을 설치해 운용하는 방식으로 제안하고 있다"고 부연했다.

무선 센서로 유해가스가 감지되면 딥러닝 모델이 6종의 유해가스 확산을 예측하며, 예측 정확도는 95% 이상에 달한다. 플랫폼에서 예측한 결과는 히트맵 형식으로 디지털트윈상에 시각화되기 때문에 사람이 모니터 화면으로 직접 확인할 수 있다.




무선 센서로 유해가스가 감지되면  딥러닝 모델이 6종의 유해가스 확산을 예측한다. 플랫폼에서 예측한 결과는 히트맵 형식으로 시각화되기 때문에 사람이 모니터 화면으로 직접 확인할 수 있다. / 사진=고명훈 기자


위험이 감지되고 유해가스의 확산예측이 완료되면 그 결과를 기반으로 디지털트윈 시뮬레이션과 강화학습 기반 모델로 공기정화장치의 최적 경로를 산출해 즉시 자율주행 공기정화장치에 출동을 명령한다. 최적의 경로를 설정해 출동할 수 있도록 준비되는 시간은 3초 정도면 충분하다.
◇국내외 대기업에서 제안서 요청···글로벌 진출 추진
신성이엔지는 유해가스 감지 센서와 공기정화장치, 이를 통합 관제하는 디지털트윈, 바이러스를 제거하는 전용 필터들까지 각각 상업화 아이템을 별도로 나눠서 선택적으로 구성할 수 있게 핵심 모듈별로 독립 사업화를 추진할 계획이다.
동시에 요소 모듈 사업화를 통해 국내외 여러 산업 분야의 틈새시장도 공략한다. 각 기술의 가치를 극대화해 글로벌 시장으로 진출을 확장한단 전략이다.
김 부장은 "아이템별로 별도의 사업화를 한 곳은 있어도 이런 시스템을 통째로 실제 생산환경에 제공할 수 있는 회사는 전세계에서도 사례가 드문 것으로 안다"고 말했다.
그러면서 "이러한 유해가스 예측 관련 솔루션은 국내외 대기업으로부터 소개자료와 제안서를 제출해달라고 요청이 접수된 상황"이라며, "과제 종료 이후 아직 상업화를 진행하거나 광고를 따로 하지도 않았는데도 나름대로 수요가 있음을 확인할 수 있었다"고 전했다.