인공지능 공장의 시대, 그러나 출발점은 여전히 자료 수집이다

스마트공장의 무게중심이 이동하고 있다. 최근 산업 전문 매체 보도에 따르면, 정부의 제조 인공지능 사업은 생산 계획, 품질 관리, 설비 제어, 공정 최적화 같은 현장 문제를 인공지능 기반으로 해결하는 방향에 초점을 맞추고 있다. 스마트공장의 중심이 설비와 자료 수집에서 판단·제어·실행으로 옮겨가고 있다는 분석이다.

그런데 이 흐름에 올라타려면 먼저 넘어야 할 문턱이 있다. 2026년 스마트 제조혁신 지원사업의 자율형 공장 구축 지원은 ‘중간1’ 이상 수준의 스마트공장을 구축했거나 수준 확인을 받은 기업을 대상으로 한다¹⁾. 중간1은 생산 정보를 실시간으로 수집·분석하는 단계다²⁾. 즉 인공지능도, 자율 운영도 설비에서 자료를 꺼낼 수 있어야 시작할 수 있다.

문제는 많은 중소 공장의 설비가 10년, 20년 된 PLC로 돌아간다는 점이다. 통신 기능이 없거나, 제조사가 단종했거나, 프로그램 원본조차 남아 있지 않은 경우도 흔하다. 그렇다고 설비를 모두 교체하는 것은 현실적이지 않다.

이 글은 기존 PLC를 그대로 두고 스마트팩토리를 시작하는 방법을 실무 관점에서 정리한다.

출처: 헬로티, 스마트제조기술산업 특수분류 시행 및 제조 인공지능 사업 관련 보도 (2026.07) – https://www.hellot.net/news/article.html?no=113986

1. 왜 PLC를 교체하지 않고 시작하는가

스마트팩토리를 위해 PLC를 최신 제품으로 바꾸는 것은 가장 깔끔한 방법처럼 보인다. 그러나 실제로는 생각보다 큰 비용과 위험이 따른다.

• 생산 중단: PLC를 바꾸려면 설비를 세우고 배선을 다시 연결해야 한다. 바쁜 공장일수록 이 시간을 확보하기 어렵다.
• 프로그램 재작성: 제조사나 형식이 달라지면 제어 프로그램을 새로 짜야 한다. 수년간 현장에서 다듬어진 동작 조건이 옮겨지는 과정에서 빠질 수 있다.
• 원본 부재: 설비를 만든 업체가 없어졌거나 프로그램 원본을 넘겨받지 못한 경우, 현재 동작을 정확히 재현하기 어렵다.
• 검증 부담: 교체 후에는 모든 동작과 안전 기능을 다시 검증해야 한다.

더 중요한 사실은 기존 PLC는 제어를 여전히 잘하고 있다는 점이다. 스마트팩토리의 첫 목표는 대부분 설비 상태와 생산 실적을 자료로 보는 것이지, 제어 방식을 바꾸는 것이 아니다. 목적이 자료 수집이라면 제어기는 그대로 두고 자료를 꺼내는 경로만 새로 만드는 방식이 훨씬 합리적이다.

2. 시작 전 진단: 우리 공장의 PLC는 어떤 상태인가

방법을 고르기 전에 먼저 공장의 설비와 PLC 상태를 정리해야 한다. 이 목록이 있어야 설비마다 알맞은 수집 방법을 정할 수 있다.

1. 설비·PLC 목록: 설비 이름, PLC 제조사와 형식, 설치 연도, 단종 여부를 정리한다.
2. 통신 구멍(포트) 확인: 직렬 통신 구멍(RS-232·RS-485)이나 산업용 유선망 구멍(이더넷)이 있는지, 비어 있는지 확인한다.
3. 프로그램 원본 확보: 현재 PLC의 프로그램과 설정값을 예비 복사본(백업)으로 받아둔다. 이 작업은 어떤 방법을 쓰든 가장 먼저 해야 한다.
4. 여유 입출력 확인: 신호를 추가로 받을 수 있는 빈 입출력 단자가 있는지 확인한다.
5. 알고 싶은 정보 정하기: 가동·정지 상태, 생산 수량, 불량 수량, 경보 내용, 공정 조건 중 무엇이 꼭 필요한지 우선순위를 정한다.

특히 세 번째 항목은 스마트팩토리와 별개로도 중요하다. 오래된 PLC는 고장이 나면 같은 형식을 구하기 어렵고, 프로그램 원본이 없으면 복구 자체가 불가능해진다. 프로그램 예비 복사본은 자료 수집 이전에 공장의 생존 대책이다.

3. 방법 1: PLC 통신으로 자료 읽어오기

PLC에 통신 구멍이 있고 내부 주소 정보를 알 수 있다면, PLC 메모리에 있는 자료를 통신으로 읽어오는 방법이 가장 많은 정보를 얻을 수 있다. 생산 수량, 경보 번호, 설정 온도, 동작 단계처럼 PLC가 이미 계산하고 있는 값을 그대로 가져올 수 있다.

오래된 PLC는 제조사 고유의 통신 규격을 쓰는 경우가 많다. 이때는 통신 변환 장치(게이트웨이)를 PLC 옆에 붙여, 제조사 고유 규격을 모드버스(Modbus)나 개방형 통신 규격(OPC UA, MQTT) 같은 표준 형식으로 바꿔 상위 체계로 보낸다.

이 방법을 쓸 때 지켜야 할 원칙은 다음과 같다.

• 읽기만 한다: 수집 장치는 PLC 메모리를 읽기만 하고 절대 쓰지 않도록 설정한다. 잘못된 쓰기 한 번이 설비 오동작으로 이어질 수 있다.
• 읽는 주기를 조절한다: 너무 짧은 주기로 많은 자료를 요청하면 PLC의 통신 부하가 늘어 제어 응답이 느려질 수 있다. 목적에 맞는 최소 주기로 설정한다.
• 주소 목록을 문서로 남긴다: 어떤 메모리 주소가 어떤 의미인지 정리한 주소 목록이 있어야 나중에 유지보수가 가능하다.
• 기존 통신과 충돌을 확인한다: 운전 화면(HMI)이 이미 같은 통신 구멍을 쓰고 있다면, 동시 접속이 가능한지 미리 확인한다.

이 방법은 얻는 자료가 풍부한 대신, PLC 프로그램과 메모리 구조를 이해하는 기술 인력이 필요하다. 설비를 만든 업체나 PLC를 잘 아는 체계 통합 기업과 함께 진행하는 것이 안전하다.

4. 방법 2: PLC를 건드리지 않고 기존 신호를 나눠 받기

PLC에 통신 구멍이 없거나, 프로그램 구조를 알 수 없거나, PLC에 접근하는 것 자체가 부담스럽다면 이미 설비에 흐르고 있는 신호를 나눠 받는 방법이 있다.

대부분의 설비에는 상태를 알려주는 신호가 이미 있다. 설비 위의 경광등은 초록(가동), 노랑(대기·주의), 빨강(경보) 신호를 내보내고, 완성품이 나올 때마다 배출 신호나 계수 신호가 발생한다. 이 신호들을 배선에서 나눠 받아 별도의 소형 입출력 장치(원격 입출력 장치)로 수집하면, PLC 프로그램을 전혀 바꾸지 않고도 다음 정보를 얻을 수 있다.

• 경광등 신호: 가동, 대기, 경보 상태와 각 상태의 지속 시간
• 배출·계수 신호: 생산 수량과 생산 속도
• 불량 배출 신호: 불량 수량
• 비상 정지·문 열림 신호: 정지 원인 일부

이 정보만으로도 설비종합효율(OEE)의 기본 계산이 가능하다. 가동 시간, 생산 수량, 불량 수량을 알면 시간 가동률, 성능 가동률, 양품률을 모두 구할 수 있기 때문이다.

신호를 나눠 받을 때는 기존 회로에 영향을 주지 않도록 전기적으로 분리된 방식을 써야 한다. 중계용 개폐기(릴레이)나 신호 분리 장치를 거쳐 받으면, 수집 장치에 문제가 생겨도 기존 설비 동작에는 영향이 없다. 배선 작업은 반드시 전기 도면을 확인하고 자격을 갖춘 인력이 수행해야 한다.

5. 방법 3: 감지기를 덧붙여 새로운 자료 만들기

PLC가 애초에 갖고 있지 않은 정보가 필요하다면 새로운 감지기(센서)를 덧붙이는 방법을 쓴다. 설비 바깥에 붙이는 방식이 많아 설비를 뜯거나 세우지 않고도 설치할 수 있다.

특히 전류 측정은 노후 설비 자료 수집에서 가장 효과적인 방법 중 하나다. 전동기에 전류가 흐르는지로 가동 여부를 판단할 수 있고, 같은 작업에서 전류가 점점 늘어나면 마모나 부하 이상을 의심할 수 있다. 동시에 에너지 사용량도 측정할 수 있다.

배선이 어려운 위치에는 무선 감지기를 먼저 시험해 볼 수 있다. 몇 대의 설비에 무선 감지기를 붙여 효과를 확인한 뒤, 효과가 큰 곳부터 유선으로 바꾸거나 범위를 넓히는 방식이 투자 위험을 줄인다.

6. 세 가지 방법 비교와 선택 기준

세 가지 방법은 서로 대체 관계가 아니라 설비 상태에 따라 골라 쓰거나 함께 쓰는 관계다.

실무에서는 방법 2로 공장 전체의 가동 상태를 빠르게 확보하고, 핵심 설비는 방법 1로 상세 자료를 더하며, 고장이 잦거나 에너지가 많이 드는 설비에는 방법 3을 덧붙이는 조합이 많이 쓰인다. 한 공장 안에서도 설비마다 다른 방법을 쓸 수 있다는 점이 덧붙이기 개조의 장점이다.

7. 수집 이후: 자료를 쓸 수 있게 만드는 일

자료를 꺼내는 것만으로 스마트팩토리가 되지는 않는다. 서로 다른 방법으로 모은 자료를 하나의 기준으로 정리해야 활용할 수 있다.

• 자료 항목 이름 통일: 설비 번호, 신호 종류, 단위를 반영한 이름 규칙을 정해 모든 설비에 똑같이 적용한다. 수집 방법이 달라도 같은 이름이면 같은 방식으로 분석할 수 있다.
• 현장 중계 장치(엣지) 배치: 여러 수집 장치의 자료를 현장에서 한 번 모으고, 통신이 끊겼을 때 임시로 저장했다가 다시 보낸다.
• 상위 체계 연결: 모은 자료를 현황판, 제조실행시스템(MES), 설비 관리 체계로 보내 설비종합효율과 정지 원인을 분석한다.
• 생산 정보와 결합: 설비 자료에 작업 지시와 품목 정보를 붙여야 품목별 생산성과 원가를 볼 수 있다.

보안도 반드시 함께 설계해야 한다. 노후 PLC와 운전 화면은 대부분 보안 기능이 약하고 보안 갱신도 끊겨 있다. 자료를 꺼내기 위해 설비망을 사무망이나 외부와 연결하는 순간, 이 장비들이 공격 경로가 될 수 있다. 미국 국립표준기술연구소(NIST)의 운영기술 보안 지침도 설비망의 특성에 맞는 망 분리와 접근 통제를 강조한다³⁾. 자료는 설비망에서 상위로 한 방향으로만 흐르도록 구성하고, 외부에서 설비망으로 직접 들어오는 경로를 만들지 않는 것이 원칙이다.

8. 단계별 실행 순서와 교체가 필요한 시점

기존 PLC를 살린 스마트팩토리 구축은 다음 순서로 진행하면 위험을 줄일 수 있다.

1. 프로그램 예비 복사본 확보: 모든 PLC의 프로그램과 설정값을 받아 망에서 분리된 곳에 보관한다.
2. 설비 진단과 우선순위: 병목 설비, 고장이 잦은 설비, 에너지를 많이 쓰는 설비부터 대상을 정한다.
3. 시범 적용: 대표 설비 몇 대에 세 가지 방법 중 알맞은 것을 적용해 자료가 제대로 쌓이는지 확인한다.
4. 설비종합효율과 정지 원인 분석: 쌓인 자료로 손실 구조를 파악하고 첫 개선 과제를 정한다.
5. 범위 확대: 효과가 확인된 방법을 표준으로 정해 다른 설비와 공정으로 넓힌다.
6. 수준 확인과 다음 단계: 실시간 수집·분석 체계가 갖춰지면 스마트공장 수준 확인을 거쳐 인공지능·자율형 공장 지원사업으로 넘어간다.

물론 덧붙이기 개조가 언제나 정답은 아니다. 다음과 같은 경우에는 PLC 교체를 진지하게 검토해야 한다.

• 단종된 PLC의 예비 부품을 더 이상 구할 수 없을 때
• PLC 고장으로 인한 생산 중단이 반복될 때
• 공정 변경이나 품종 추가로 기존 PLC의 처리 능력이나 입출력이 부족할 때
• 설비 개조나 증설로 어차피 제어 프로그램을 크게 바꿔야 할 때

이런 경우에도 앞서 쌓은 자료는 헛되지 않다. 설비별 가동 이력과 고장 기록은 어떤 설비부터 교체해야 하는지 판단하는 근거가 되고, 정리해 둔 자료 항목 이름과 주소 목록은 새 PLC에서도 그대로 이어서 쓸 수 있다.

교체가 아니라 연결이 먼저다

스마트팩토리는 최신 설비를 갖춘 공장만의 이야기가 아니다. 오래된 PLC로 돌아가는 공장도 제어기는 그대로 두고 자료를 꺼내는 경로만 새로 만드는 방식으로 충분히 시작할 수 있다. 그리고 그 출발점에서 쌓인 자료가 인공지능과 자율형 공장으로 가는 기반이 된다.

본문의 핵심을 정리하면 다음과 같다.

• 원칙: 기존 PLC는 제어를 잘하고 있으므로, 목적이 자료 수집이라면 교체보다 덧붙이기 개조가 합리적이다.
• 준비: 어떤 방법을 쓰든 PLC 프로그램 예비 복사본부터 확보한다.
• 방법: PLC 통신 읽기, 기존 신호 나눠 받기, 감지기 덧붙이기를 설비 상태에 맞게 골라 쓰거나 조합한다.
• 정리: 자료 항목 이름을 통일하고, 현장 중계 장치와 상위 체계로 연결해 설비종합효율과 정지 원인을 분석한다.
• 보안: 자료는 한 방향으로만 흐르게 하고, 노후 장비로 들어오는 외부 경로를 만들지 않는다.

제조기업은 설비 전체를 한 번에 바꾸려 하기보다, 병목 설비 몇 대의 시범 수집으로 시작해 효과를 확인하고 넓혀갈 것을 권한다. 체계 통합 기업(SI)은 새 설비 납품 중심에서 벗어나, 다양한 노후 PLC와 신호 방식을 다룰 수 있는 덧붙이기 개조 역량을 핵심 경쟁력으로 삼아야 한다. 오래된 공장일수록 숨어 있는 개선 여지는 더 크다.

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