대전 유성구 KAIST 산업경영학동 1층. 390㎡ 규모 순수 우리나라 기술로 구축된 피지컬 인공지능(AI) 테스트베드 '카이로스(KAIROS)' 복도에 들어서자 양옆으로 물류 로봇이 분주하게 움직인다.
공장 내 재료·완성품을 운반하는 손가락이 있는 바퀴 달린 이동 로봇과 반도체 제조 공장 내 생산라인에서 웨이퍼를 옮기는 웨이퍼이송장치(OHT)가 정해진 순서에 따라 엉킴없이 이동하고 있었다. AI 기반 통합 관제 시스템을 통해 명령 수행은 물론, 엣지단에서 자체 판단까지 내릴 수 있는 시스템이 구현됐다.
KAIST 장영재 교수팀이 10여년간 축적한 원천기술이 지난해 추경 예산으로 확보한 55억원 규모 과학기술정보통신부 피지컬 AI 실증사업을 통해 현실화된 것이다.
카이로스는 거대언어모델(LLM)·시각언어행동(VLA) 등 AI 모델은 물론, 이기종 로봇과 센서, 설비, 디지털 트윈이 하나의 지능형 체계에서 움직이도록 설계된 피지컬 AI 실증랩이다. 공장 운영체계를 국산 기술로 통합하고 공장 스케줄과 물류 운영 최적화한 결과다. '다크팩토리(무인공장)' 실현에 한 걸음 다가섰다는 평가를 받는다.
이러한 실증랩 구현을 위해 휴머노이드로봇·센서·에이전트·소프트웨어(SW) 등 11개 분야에서 마키나락스·노타·모벤시스·캔탑스·다임리서치 등 13개 기업이 협업했다. 개별 기업 중심 기술 개발을 넘어 다크팩토리를 하나의 통합된 시스템으로 구성하고 협업할 수 있는 생태계를 구축했다.
지멘스·아마존로보틱스 등 해외 이종 SW를 사용할 때 사전에 실행해야 하는 호환성 확보나 최적화 등 과정을 거칠 필요 없이 순수 국내 기술로 유기적으로 작동하는 게 특징이다.
작업자와 로봇 간 협업도 가능하다. 이날 현장에서 한 작업자가 “시스템에서는 A-1번 구역 로봇에 트레이가 있는 것으로 나오는데 육안으로 보이지 않는다”며 확인을 요청했다. AI 기반 시스템은 즉각 해당 질문 의도를 분석하는 과정을 거쳐 “시스템 오류에 따른 것으로 유지보수 구역으로 옮겨 매뉴얼을 점검하겠다”며 문제 원인을 파악해 답하고 작업자 명령까지 일괄 수행했다.
AI 기반 안전성도 구현했다. 센서와 관제 시스템 간 유기적인 연결로 안전모 미착용 등 규정 위반을 실시간 확인하고 문제 발생 가능성이 높아질 경우 공장 가동을 일시 중지하는 등 자율 의사 결정을 지원한다. 통합 관제를 돕는 자연어 기반 AI 에이전트도 지원해 실시간 데이터 확인은 물론, 명령까지 손쉬운 운영 환경도 확보했다.
카이로스 내 센서 기반으로 데이터를 확보하고 숙련공처럼 작업 가능한 로봇 구현을 위한 행동 데이터, 공장 전체를 운영하는 AI 구현을 위한 데이터와 가상·합성데이터까지 종합 확보할 수 있는 기반도 마련했다. 이를 통해 제조 장비가 스스로 최적 제어하는 '자율 정밀 제조 기술'과 중단 없는 유연 생산을 위한 '공장 운영 최적화 기술'을 확보할 계획이다.
현재 국내외 SW를 유기적으로 결합해 구축한 카이로스의 AI 기반 통합 관제 시스템도 우리나라 기업 제어·운영·시각화·최적화 기술 등을 토대로 100% 국산화하겠다는 계획이다.
장영재 KAIST 교수는 “카이로스는 사람과 AI가 공장 밖에서 함께 공장 내 로봇을 운영하도록 첨단 설계된 실증랩”이라며 “한국의 지멘스가 되겠다, 지능형 공장을 수출하겠다는 포부로 실증랩을 운영해 성과를 내겠다”고 말했다.
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