IoT와 IIoT 통합으로 산업 안전 강화하기

인터넷은 그 다양한 형태로 탄생 이래 사람 간 연결과 소통을 가능하게 해왔습니다. 기술 발전과 함께 인터넷의 연결 능력이 세계의 일상 업무 여러 측면으로 서서히 스며들고 있습니다. 인터넷을 산업 타 기술들과 통합하면서 '산업 4.0'이라 불리는 새로운 산업 혁명이 촉발되었습니다. IoT(사물인터넷), ML(머신러닝), AI(인공지능) 등의 발전으로 지속가능성 프레임워크 내에서 운영되며 자원 활용을 극대화하고 제품 품질을 높이며 전체 생산 비용을 최소화하는 산업을 상상하고 실현할 수 있게 되었습니다. 제조 방식에 직접적 영향을 미치는 것 외에도, 산업 4.0은 운송, 안전 등 산업의 다른 측면도 혁신하고 있습니다. 이 글에서는 산업 4.0이 도구, 특히 IoT를 활용해 인간과 기계 모두의 안전을 어떻게 증진하는지 살펴봅니다.

IoT를 이용한 산업 안전의 기본 개념 이해

사물인터넷(IoT)은 상호 연결되어 인터넷을 통해 서로 데이터를 송수신할 수 있는 물리적 객체들의 네트워크를 말합니다. 이 기기들은 조도 센서처럼 단순할 수도 있고, 자동화된 로봇 팔처럼 복잡할 수도 있습니다. 이들은 서로 데이터를 공유하고, 이 데이터가 처리되어 적절한 조치가 취해지며, 이 모든 과정이 사람의 개입 없이 이뤄집니다. 이러한 기술의 본질적 특성이 실시간 모니터링과 자동 개입 기반의 더 나은 안전 프로토콜 구현에 완벽한 플랫폼이 됩니다.

이 아이디어의 가장 기본적인 구현은 공장 곳곳에 온도, 습도, 유독 가스 농도 등 중요한 파라미터를 지속적으로 모니터링하는 센서를 배치하는 것입니다. 처리는 AI와 ML 기반으로 이뤄지며, 알고리즘에 이 파라미터들의 예상 수치 데이터를 입력하고, 센서 데이터가 예상 수치에서 벗어날 경우 안전 조치를 강제하도록 구성합니다. 또 다른 예로는 IoT 지원 자율 로봇의 처리 시스템에 인간 작업자를 감지하고 구별하는 알고리즘을 통합해, 기계가 다음 동작이 인간과 직접 맞닿을지 예측하고 그 가능성을 회피하는 조치를 취하게 하는 것입니다.

고정밀 공정에서는 약간의 편차도 상당한 안전 위험을 초래할 수 있습니다. 센서를 통해 고정밀 공정 전체의 다양한 파라미터를 지속적으로 모니터링하는 IoT 시스템을 갖추면, 어떤 이상 징후도 사람의 모니터링보다 빠르게 감지하고 대응할 수 있습니다. 이러한 모니터링 프로토콜은 예방 정비로도 확장될 수 있습니다. 즉, 갑작스러운 장비 고장으로 인한 예기치 않은 다운타임을 방지하는 적시 정비입니다. IoT 시스템은 한 클러스터 내 한 장비의 고장이 전체 공정 중단으로 이어지지 않도록 구성할 수도 있습니다.

IoT와 M2M(기기 간 통신) 기능을 활용하면, 고장 난 공정을 중단하고 그 작업 부하를 동일 클러스터 내 다른 유사 기계에 기존 모니터링 및 집행 시스템보다 훨씬 빠르게 자동 재할당할 수 있습니다.

건설 및 운송 안전 시스템 강화

모니터링용 센서 활용 아이디어를 확장하면, 건설 작업자에게 작업자 상태와 환경 파라미터를 모니터링하는 스마트 웨어러블을 장착할 수 있습니다. 이 데이터는 각 작업자별로 수집·처리되며, 예측 모델에서 벗어나는 편차 발생 시 필요한 알람과 프롬프트가 전개됩니다. 환경 변수로는 습도, 풍속 등이 포함될 수 있습니다. 이러한 시스템은 추락 사고 등을 예방하는 데 도움이 됩니다.

관련 분야인 운송 및 물류에서는 IoT 시스템을 여러 수준에서 안전과 모니터링에 활용할 수 있습니다. 한 수준은 운전자의 행동 패턴을 직접 모니터링하고, 확립된 ML 모델로 이 데이터를 처리해 운전자가 차량 운전 적격 상태인지 판단하는 것입니다. 이는 중앙 관제 센터의 플릿 슈퍼바이저에게 전송돼 추가 의사결정에 활용됩니다. 또 다른 적용은 여러 차량이 경로를 수렴하는 라스트 마일 배송 단계입니다. IoT 지원 트럭은 다수 차량과 배송 시간이 겹칠 때 최적의 대응 방안을 결정해 사고를 예방할 수 있습니다.

IoT 기반 안전 시스템의 미래 전망

기존 기계에 IoT를 장착해 안전성을 개선하는 단계를 넘어, 다음 단계는 안전 위험을 대폭 최소화하는 방식으로 기존 공정을 완전히 대체하는 IoT 기반 기계를 도입하는 것입니다. 예를 들어 미국 OSHA(산업안전보건청)에 따르면 2020년 미끄러짐, 넘어짐, 추락이 가장 많은 안전 위반을 차지했습니다. 이는 작업자 안전에 심각한 결과를 초래할 수 있습니다. 이러한 안전 위험은 공장 바닥의 적절한 설계와 인간 작업자를 대신하는 IoT 기반 자동 시스템 구현으로 완화할 수 있으며, 이는 훨씬 더 신뢰할 수 있고 그런 실수에 덜 취약합니다. 또 다른 주요 위반인 전기 설비 화재의 경우, IoT 기반 시스템으로 적시 개입과 예방이 가능합니다.

결론적으로, 위에서 언급한 다양한 구현을 통해 IoT 기술 도입은 산업 현장 안전 개선에 유망해 보입니다. 편차 모니터링 및 대응으로, 또는 특정 작업에서 인간 요소 의존을 완전히 제거함으로써 말입니다. 후자의 경우 특히 현재 산업 현장 인력이 대폭 줄어들어 인명 사고의 큰 원인이었던 현장 인력 감소를 가져오며, 인간 요소는 훨씬 더 지적이고 요구사항이 전혀 다른 다른 직무로 재배치된다는 중요한 함의를 가집니다.