‘자율제조’·‘바이오 마커’…AI가 연다 [AX대전환 리포트②]

POSCO·LG화학 등 스마트팩토리 가속화

독일·일본 선도 모델…자율제조 글로벌 흐름

암 치료 혁신 이끄는 AI…바이오마커 속도전

경남 창원시 LG전자 스마트파크에서 로봇 팔이 냉장고 문을 조립하는 모습.ⓒ뉴시스

인공지능 대전환(AX)이 제조업계는 물론, 의료 영역까지 확장하고 있다. 인간의 감각과 경험에 의존했던 전통적 제조 공정에서 벗어나, AI와 데이터 기반의 자율적 기술로 철강·화학·전자 등의 주력 산업 현장을 운영하고 있기 때문이다.

의료 분야에서도 AI는 암 치료의 패러다임을 바꿀 ‘바이오마커’(biomarker)에 핵심적인 기여를 하며 존재감을 넓혀가고 있다.

기존의 의료 영상 판독을 넘어 신약 개발, 개인 맞춤형 치료, 암 조기 발견까지 다채로운 분야에서 큰 성과를 보이고 있는 것이다.

한국 생존 전략…스마트팩토리 확산

2024 스마트공장·자동화산업전을 찾은 관람객들이 LG CNS의 산업용 자율주행 로봇을 살펴보고 있다.ⓒ뉴시스

한국의 핵심 산업인 제조업이 여타 산업보다 빠르게 ‘자율제조’ 시대로 전환하고 있다. 포스코(POSCO), LG화학 등 철강·화학·반도체 분야의 주요 기업들이 AI 기반 자율제조 시스템을 도입하며 스마트팩토리 구축에 속도를 내고 있기 때문이다.

POSCO는 철강 생산 공장에서 AI 기반의 스마트 센서·예측 유지보수 시스템을 적용했다.

AI 시스템은 수천 개의 센서에서 실시간으로 수집되는 데이터를 분석, 이상 징후를 감지하고 고장이나 품질 문제를 사전에 예방한다. 이는 설비 가동 중단을 최소화하고 제품 품질을 안정적으로 유지하는 데 기여하고 있다.

LG화학은 사업 전반에 AI를 도입, 생산라인의 흐름을 자동으로 조정하고 물질 특성을 실시간으로 반영해 공정을 최적화하고 있다.

기존의 ‘숙련공의 감’에 의존했던 물질 조합과 생산 스케줄은 이제는 AI의 정확한 예측과 데이터 분석에 의해 제어되고 있다. 이를 통해 생산 공정의 최적화 조건을 도출하고, 최상위 등급을 갖춘 제품의 생산비율을 4배 이상 높였다고 밝혔다.

이같은 스마트팩토리의 빠른 확산은 인구 구조 변화라는 제조업의 현주소를 드러낸다. 현재 추진 중인 자율제조로의 전환 이면에는 고령화로 인한 노동력 부족이라는 절박한 구조적 원인이 자리하고 있는 까닭이다.

AX는 독일과 일본에서 비교적 빠르게 도입됐다. 대표적인 사례가 독일 인더스트리(산업) 4.0이다. 인더스트리 4.0은 독일의 산업 모델이다. AI와 IoT, 빅데이터 기술을 결합해 공장과 설비를 완전히 디지털화하고, 자율적 의사결정이 이뤄지도록 만들었다.

제조업 강국인 독일은 이를 기반으로 고도화된 스마트 생산 시스템을 구축하며 글로벌 경쟁력을 강화해 왔다.

일본도 로봇 기술에 AI를 접목해 자율제조 시대의 문을 열었다. 최근 AI 고도화와 함께 로봇이 실시간 데이터 분석을 통해 스스로 판단·제어하는 수준으로 발전하며 자율적 공장 시스템으로 진화하고 있다.

한국산업기술진흥원(KIAT)은 “생산가능인구 감소와 낮은 노동 생산성, 미·중 등 주요국의 AI 기반 제조 경쟁 심화와 정부 주도의 지원 확대 속에서 대내외 복합위기에 처한 우리 제조업의 혁신이 시급한 상황”이라며 “우리나라는 AI를 활용해 제조업의 DNA를 근본적으로 혁신하는 제조 AX를 통해 미래 경쟁력을 확대하고 있는 것”이라고 말했다.

의료 현장…AI ‘바이오마커’·‘바이오파운드리’ 등장

서울 강남구 코엑스에서 ‘코리아 메타버스 페스티벌’이 열리고 있다.ⓒ뉴시스

AI는 바이오마커 발굴 분야에서 중요한 전환점을 만들고 있다. 바이오마커는 우리 몸의 변화를 수치나 데이터로 보여주는 생물학적 지표로, 질병 진단, 예후 예측, 치료 반응 평가에 활용된다. 특히, 암 치료에서 역할의 비중이 크다.

AI는 방대한 양의 임상 데이터를 분석해 그 속에서 일련의 패턴을 찾아낸다. 기존 방식으로는 포착하기 어려웠던 새로운 바이오마커의 식별 속도를 크게 높이고 있다.

최근 머크(Merck)와 화이자(Pfizer) 등 글로벌 제약사는 AI를 활용해 새로운 암 바이오마커를 발견하고 이를 기반으로 신약 개발을 진행 중이다. AI 기반의 바이오마커 연구는 환자의 유전적·분자적 특성에 맞춘 개인 맞춤형 암 치료의 가능성을 열어주고 있으며, 향후 더 많은 암 치료에 응용될 것으로 보인다.

AI의 또 다른 핵심 활용 분야는 의료 영상 판독이다. CT, MRI, PET 등 각종 영상 데이터를 분석하는 데 있어 AI는 사람의 시각으로는 놓치기 쉬운 미세한 변화를 정밀하게 감지하는 데 강점을 보인다.

이제 AI는 단순 영상 판독을 넘어 암의 진단, 치료 계획 수립, 예후 예측 등 더 넓은 분야로 확장하고 있다. AI는 단순한 기술적 도구가 아닌, 암 치료의 패러다임을 바꾸는 핵심 인프라로 자리매김하고 있다는 평가가 나오는 이유다.

이런 가운데 한국바이오협회는 최근 ‘바이오파운드리 AI활용 활성화를 위한 정책제안’을 통해 바이오산업 중 제조 분야에서 최신기술을 기반으로 한 제조공정이 접목되면서 ‘Pharma 4.0’ 시대가 도래했다고 분석했다.

한국바이오협회는 “4차 산업혁명 기술을 도입한 제약공정인 Pharma 4.0은 AI 등 첨단기술을 기반으로 연속제조공정, 설계기반 품질 고도화 등을 도입해 제조 효율화를 추진 중이다”라며 “산업 전방위적 AI도입이 이뤄지고 있다. 생명과학분야에서는 생산 방식의 변화가 기대된다”고 설명했다.

▲AX 강국 골든타임…규제혁파·인프라 관건 [AX대전환 리포트③]에서 계속됩니다.