디지털트윈에서 3D 레이저 스캔, 정지 스캔, 동작 중 스캔 관련 내용

디지털트윈에서 3D 레이저 스캔을 재조공장 기계 스캔할 때 멈춰있는것을 스캔하나요? 움직이고 있는것을 스캔하나요?

 

디지털 트윈을 위해 재조공장 기계를 3D 레이저 스캔할 때는 멈춰있는 상태에서 스캔하는 것이 일반적이고 권장됩니다.

몇 가지 이유가 있습니다:

• 정확성 및 정밀도: 기계가 움직이는 동안에는 진동이나 미세한 흔들림이 발생하여 스캔 데이터의 정확성과 정밀도가 크게 저하될 수 있습니다. 멈춰있는 상태에서는 훨씬 더 깨끗하고 정확한 데이터를 얻을 수 있습니다.
• 데이터 일관성: 움직이는 기계를 스캔하면 시점마다 기계의 위치나 자세가 달라져서 여러 번의 스캔 데이터를 합칠 때 문제가 발생할 수 있습니다. 멈춰있는 상태에서는 일관된 데이터를 얻어 합치는 과정이 용이합니다.
• 안전: 움직이는 산업용 기계 주변에서 스캔 작업을 하는 것은 안전상의 위험을 증가시킬 수 있습니다. 기계를 멈춘 상태에서 작업하는 것이 작업자의 안전을 확보하는 데 도움이 됩니다.
• 스캔 시간: 3D 레이저 스캔은 어느 정도 시간이 소요되는 작업입니다. 기계가 가동 중인 상태에서는 생산에 영향을 미칠 수 있으므로, 보통 비가동 시간에 스캔을 진행합니다.

하지만 예외적인 경우도 있습니다:

• 움직임 분석: 특정 부품의 움직임을 디지털 트윈에 포함시키고자 할 때는, 해당 부품이 움직이는 상태에서 스캔을 시도할 수도 있습니다. 하지만 이 경우에도 정밀한 스캔보다는 움직임의 궤적이나 대략적인 형태를 파악하는 데 중점을 두게 됩니다. (이때는 정밀한 3D 스캔보다는 모션 캡처나 다른 종류의 센서 데이터를 함께 활용하는 경우가 많습니다.)
• 기술 발전: 최근에는 동적으로 움직이는 대상을 스캔하는 기술도 발전하고 있지만, 재조공장 기계와 같은 대규모 및 고정밀 스캔에는 아직 멈춰있는 스캔 방식이 더 적합합니다.

결론적으로, 재조공장 기계를 디지털 트윈 목적으로 3D 레이저 스캔할 때는 대부분의 경우 기계를 멈춰놓고 스캔하여 고품질의 정확한 데이터를 확보합니다.

 

1. 정지된 상태에서 스캔 (정적 스캔, Static Scan)

• 언제 사용?
  → 공장의 초기 디지털 트윈 모델을 만들거나, 설비 배치 상태를 캡처할 때
• 방법:
  → 기계가 멈춰 있는 상태에서 3D 스캐너(LiDAR 등)로 외형과 위치를 스캔
• 장점:
  • 정확한 구조와 위치 정보 확보 가능
  • 스캔 중 위험이 적고 안정적임

 

2. 동작 중에 스캔 (동적 스캔, Dynamic Scan)

• 언제 사용?
  → 공정 흐름, 기계 작동 상태, 로봇 팔 움직임 등을 분석할 때
• 방법:
  → 카메라, 센서, 실시간 위치 추적 기술(RFID, IMU, 비전센서 등)로 움직이는 기계를 추적
• 장점:
  • 실제 작동 상황을 반영한 디지털 트윈 구축 가능
  • 생산 흐름이나 병목 구간 파악 가능

 

결론:

• 기본 구조 모델링: 멈춰 있을 때 스캔
• 공정 최적화나 시뮬레이션 목적: 움직일 때도 스캔 또는 센서 연동

 

필요하면 두 방식을 결합해서 사용하기도 합니다.
예:

• 초기엔 정지 상태로 3D 스캔,
• 이후 실시간 데이터 연동으로 동작 상태 반영 (IoT 센서, PLC 데이터 등)

 

● 실제 공장 사례를 설명

실제 디지털 트윈을 도입한 제조 공장 사례를 아래와 같이 설명드릴게요.

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사례 1: 독일 Siemens 암베르크 공장 (Siemens Amberg Factory)

ㅁ배경

• 지멘스는 독일 암베르크에 있는 자동화 제품 생산 공장에 디지털 트윈을 적용했습니다.
• 이 공장은 하루 1000종 이상의 제품을 생산하고, 99.9% 품질 정확도를 유지합니다.

◆ 디지털 트윈 방식

항목	내용
정지 스캔	초기에 공장 내부와 기계 설비들을 정지 상태에서 3D 스캐너로 스캔하여 디지털 모델 생성
동작 중 스캔/데이터 수집	공장이 가동되면, 각 기계의 센서 (온도, 진동, 속도 등)를 통해 실시간 데이터를 수집하여 디지털 트윈에 반영
활용 목적	- 공정 병목 확인 - 고장 예측 - 설비 유지보수 계획 - 신제품 테스트 시뮬레이션

 

◆ 결과

• 20% 생산성 향상
• 예방 정비로 정지 시간 40% 감소
• 신제품 설계 시 디지털 트윈으로 시뮬레이션을 먼저 해봄

 

 

◆ 사례 2: 현대자동차 울산공장

◆ 배경

• 현대차는 울산공장에 디지털 트윈과 스마트 팩토리 기술을 도입 중입니다.

◆ 디지털 트윈 방식

항목	내용
초기 정적 스캔	공장 배치 및 설비 구조를 3D 스캔으로 디지털화
동적 연동	- 로봇팔, 컨베이어벨트, AGV(무인운반차)의 움직임은 센서, 카메라, IoT 장비로 실시간 추적 - 작업자 동선 분석도 가능
활용 목적	- 작업 동선 최적화 - 물류 흐름 분석 - 로봇과 작업자 간 충돌 예방 시뮬레이션

 

◆ 결과

• 생산 효율 향상
• 불량률 감소
• 공장 내부 물류 최적화

 

◆ 요약

구분	정지 스캔	동작 중 스캔
목적	구조 모델링, 초기 구축	실시간 모니터링, 공정 분석
도구	3D 스캐너, LiDAR	센서, 카메라, IoT, PLC
예시	Siemens, 현대차 공장	Siemens, 현대차 공장