국내 반도체 산업도 과거 제조업의 많은 비율을 차지했던 자동차, 조선 산업을 제치고 수출 경제를 나홀로 이끌며 든든한 버팀목 역할을 하고 있다. 지난 상반기 반도체 산업은 국내 총수출의 20% 이상을 차지하였고, 수출액은 지난해보다 무려 40% 넘게 증가했다. 우리 정부도 최근 차세대 지능형반도체 기술 확보를 위해 10년간 1조5000억원 규모의 기술개발사업을 추진한다고 발표하기도 했다.
현재 국내외 반도체 시장은 스마트폰, 빅데이터, 사물인터넷(IoT) 등의 반도체 수요가 크게 증가한 가운데 고용량 데이터 처리를 위한 D램 등 메모리 반도체 수요를 공급이 따라가지 못하면서 D램 주도의 호황국면이 지속되고 있다. 이렇게 꾸준한 수요에 대응하여 공급을 증가시키고, 제조 과정의 생산성을 증대시키기 위한 방안으로 국내외 기업들이 최근 눈을 돌리고 있는 것이 바로 스마트 팩토리 및 스마트 제조 시스템 구축이다.
반도체 제조 공정은 저비용, 고용량, 유연성, 고정밀 등 여러 가지 요구사항과 특수성을 갖고 있는 만큼 고객의 비즈니스 및 기술 목표를 실현하는 데 도움이 되는 최첨단 자동화 및 제어 솔루션 도입은 필수적이다. 국내 반도체 기업도 이러한 니즈를 일찍부터 염두해두고 반도체 제조 공정을 지능화함으로써 위험을 줄이고, 비용을 낮추고 있다. 기존 제조업 환경에 클라우드, IoT, AI, AR/VR 등의 첨단 기술을 접목해 데이터 가치 극대화, 운영 최적화, 통합 품질 관리를 실현한다.
삼성전자는 최근 미국 통신사인 AT&T와 손잡고 자사 미국 텍사스 오스틴 반도체 공장에 5G(5세대 이동통신) 스마트팩토리를 위한 테스트베드를 세계 최초로 구축하기도 했다. 삼성전자는 앞으로 전세계 제조시설에 5G 기반의 스마트팩토리를 확대 적용할 계획이다. SK하이닉스도 스마트 팩토리에 대한 지속적인 투자를 통해 시장 점유율을 더욱 높여나가겠다는 각오다. SK하이닉스는 최근 낸드플래시 메모리 공장을 짓는 비용 2조 가량을 포함해 청주 공장에 총 15조원의 투자를 하겠다고 밝힌 바 있다.
최근 한 반도체 제조 기업도 로크웰 오토메이션 솔루션을 활용해 제조 생산성을 개선하고, 에너지 비용을 감소시켰다. 신규 공장 확장과 에너지 소비 절감이 필요했던 이 반도체 기업은 기존 데이터를 활용해 더욱 자세한 정보와 이를 기반으로 한 인사이트를 얻고자 하는 니즈가 있었다. 로크웰 오토메이션은 자사 솔루션인 팩토리토크(FactoryTalk® View SE 및 FactoryTalk Historian SE)를 도입하여 제조 및 생산 공정들에 분산되어 있는 데이터를 수집해 정리하고 시각화할 수 있었으며, 가스, 증기, 전기 사용을 위한 실시간 추적 및 모니터링 시스템도 구현했다. 최종적으로 연간 에너지 비용을 약 20% 절감할 수 있었고, 정부로부터 에너지 스타 등급을 획득하기도 했다.
이렇듯 반도체 업계의 스마트 팩토리 도입은 이제 단순 데이터 수집과 자동화만 제공하는데 국한되지 않고, 디지털 트윈 기술이나 AI와 결합해 실시간 분석과 프로세스 최적화 예측 진단까지 그 범위를 확장해 나가고 있다. 아울러, 부품 정보, 생산 환경, 검사 정보, 공정 진행 이력 등 데이터 흐름과 제품 생산 과정을 실시간으로 추적해 수율과 품질을 동시에 관리할 수 있고, 불량, 설비 고장 등 고질적인 문제 원인을 밝혀내고 개선하고 있다.
4차 산업혁명 시대를 맞아 디지털 트랜스포메이션 속도전을 펼치고 있는 반도체 기업들은 보다 지능화된 스마트 팩토리 플랫폼과 운영으로 생산성 향상과 비즈니스 가치 창출에 기여하고 있다. 가장 중요한 것은 제조 전과정에서 품질을 최우선 가치로 생각하는 것이고, 이를 위해 더 정확하고 세밀한 데이터를 분석해 전체 생산 과정에 적용하는 유연성과 혁신도 필수적이다.
/김동호 기자 dongho@sedaily.com
