EV(전기차) 제조 AI 활용 및 자동화

EV 제조기업들이 시장의 변동성과 생산 문제를 해결하기 위해 AI와 자동화를 비롯한 첨단 기술 도입을 확대하고 있다.

EV는 전통적인 ICE(내연 기관)와는 달리 막대한 시장 압력과 제조 문제에 직면해 있다. EV와 ICE 모두 글로벌 공급망 변동과 규제 압박 같은 공통된 문제를 가지고 있으나, EV의 경우 빠르게 진화하는 기술 특성과 역동적인 시장 변화에 대응하기 위한 생산의 유연성 문제를 해결하기 위해 AI와 자동화에 박차를 가하고 있다.

EV 시장과 제조의 도전과제

 EV 메이커는 다양한 시장 및 생산 문제 해결에 어려움을 겪고 있으며, 이를 성공적으로 극복하기 위해서는 생산의 효율성과 유연성이 필요하다.

시장 측면에서의 현 상황은 EV 시장에 진출한 기존의 자동차 제조사는 물론 순수 EV 스타트업과도 큰 가격 경쟁을 벌이고 있다. 또한 EV 보조금이 줄어들거나 없어져 수요에 영향을 미치고 있고 규제에 따른 불확실성도 크다.

또한 소비자들은 EV 가격을 내연기관차와 비슷하거나 더 저렴한 가격대 그리고 안전, 편안함 외에도 엔터테인먼트 등 최신의 혁신 기술 채용을 기대하고 있다.

제조 측면에서는 다양한 EV 플랫폼이 계속 개발되고 있어 생산 프로세스 및 시스템의 효율성과 유연성이 더욱 요구되고 있다. 또한 열 관리 시스템 통합, 고전압 안전 특성을 비롯해 ICE 차량 제조에서는 발견되지 않았던 문제도 관리해야 한다.

또한 EV 제조사들은 모터, 인버터, 배터리 관리 시스템 및 소프트웨어를 점점 자사 개발로 전환하고 있다. 이러한 접근 방식은 아웃소싱이 일반적인 기존의 ICE 생산방식과 달리 복잡성이 가중되고 엔지니어링에 부담이 크다.

AI와 자동화 필요성

 EV 제조사들은 이러한 시장 압력과 제조 문제를 해결하기 위해 새로운 기술에 관심을 가질수 밖에 없다. 반복적인 작업에 로봇과 자동화 활용, AI 기반 품질 관리와 프로세스 최적화, 디지털 트윈으로 실시간 생산을 시뮬레이션하고 관리하는 기술이 포함될 수 있다.

즉, 제품 라이프사이클의 모든 단계에서 제조 운영을 최적화하기 위해 자동화와 AI를 점점 더 채용하고 있다. 도입 기술 활용은 다음과 같다.

스마트팩토리 자동화

EV공장 생산라인 자동화와 연결성을 위해 인더스트리 4.0 기술

•로봇 자동화: 용접, 페인팅 및 배터리 팩 조립 같은 정밀하고 반복적인 작업

•무인 운반차(AGV) 및 자율 이동 로봇(AMR): 공장 내 물류 자재와 부품을 운반

•디지털 트윈: 생산 환경 실시간 시뮬레이션으로 최적화

AI 기반 예측 유지보수

AI가 생산설비의 센서 데이터를 분석하여 고장이 발생하기 전에 예측

•계획에 없는 가동 중단 시간 삭감

•장비수명 연장

•전반적인 장비 효율성(OEE) 개선

Computer Vision을 사용한 품질 관리

머신러닝과 컴퓨터 비전 시스템 정확하게 부품과 어셈블리의 결함을 검사

•차체 표면 검사

•용접 품질 검증

•배터리 셀 정렬 및 무결성 보장

AI 분석으로 프로세스 최적화

AI를 사용하여 생산 데이터 분석 및 개선 제안

•병목현상 식별

•워크플로우 실시간 조정

•배터리 제조에서 에너지 소비 삭감

AI 활용으로 배터리 생산성 향상

EV에서 배터리 생산은 핵심 차별화 요소

•화학적 혼합 및 셀 형성 프로세스 최적화

•조립 중 열 거동 모니터링

•잠재적 안전 문제 조기에 감지

이 외에도 AI 모델을 사용하여 EV차 수요를 예측하고 재고 수준을 관리하며 물류를 최적화하고 있다. 특히 배터리 및 반도체 공급망이 복잡하므로 AI 활용은 EV 제조에 매우 중요하다.

또한 AI는 고객 맞춤 생산 및 변화에 대한 유연성 향상에 도움이 된다. AI는 고객 사양에 따른 생산의 동적 변화를 조정하여 대량 맞춤화 생산을 지원하는 도구로 개인 맞춤화 제조 방식의 생산을 지원한다.

EV 제조 대표적 AI 활용 사례

•Tesla: AI 기반 로봇이 차체조립에서 배터리 모듈 구성에 이르기까지 고도로 자동화된 기가팩토리 모델을 운용.

https://www.automotivemanufacturingsolutions.com/ev-battery-production/teslas-ev-battery-production-and-global-gigafactory-network/45873.article

•Volkswagen: AI 기반 비쥬얼 검사 시스템과 디지털 트윈으로 효율성 증가.

https://aimagazine.com/ai-strategy/volkswagen-group-3dexperience-platform

•BMW: EV 공장에서 AI를 활용하여 물류 및 로봇학습 개선으로 품질의 일관성을 유지하면서 생산 속도 향상.

https://www.automotivemanufacturingsolutions.com/smart-factory/bmw-develops-next-level-digital-manufacturing-at-landshut-and-regensburg-plants/47169.article

참고 ㅣ https://www.rtinsights.com/electric-vehicle-makers-embrace-ai-and-automation/