LG이노텍, ‘디지털 트윈‘ 속도… 가상 시물레이션 통해 개발기간 99% 감소

FC-BGA∙전장부품 생산 공정으로 디지털 트윈 확대… 제조 경쟁력 극대화
“디지털 트윈 고도화 통한 ‘메타 매뉴팩처링’ 기업될 것”

▲문혁시 LG이노텍 대표이사 (사진제공=LG이노텍)

LG이노텍이 '디지털 트윈'을 확대 적용해 제조 경쟁력을 높인다.

LG이노텍은 글로벌 1위 엔지니어링 시뮬레이션 기업인 앤시스(Ansys)와 손잡고 ‘디지털 트윈(Digital Twin)’ 기술을 전 공정으로 확대 적용해 나가겠다고 8일 밝혔다.

‘디지털 트윈’은 가상 공간에 사물을 똑같이 복제해 현실에서 발생할 수 있는 상황을 컴퓨터로 시뮬레이션해 결과를 예측하는 기술이다. 다양한 산업과 사회 문제를 해결할 수 있는 기술로 주목받고 있다. 특히 제품 개발시간과 비용을 줄일 수 있어 제조업에서 도입이 빠르게 늘고 있다.

앤시스는 3D 모델링, 인공지능, 머신러닝 등을 활용한 시뮬레이션 분야에서 세계 최고 수준의 기술력과 구축 경험을 보유하고 있는 것으로 알려져 있다. 이번 협력으로 LG이노텍은 앤시스의 최신 디지털 트윈 솔루션과 시뮬레이션 소프트웨어를 활용해 글로벌 톱 수준의 디지털 트윈 환경을 구축할 수 있게 됐다.

앞서 LG이노텍은 앤시스와 함께 일부 개발과 생산 공정에 ‘디지털 트윈’을 시범 적용해 가시적 성과를 거두고 있다. 향후 차량 커넥티비티, 센싱 등 자율주행 부품을 비롯한 전 제품군의 개발 및 생산 공정으로 ‘디지털 트윈’을 본격 확대해 나간다는 계획이다.

LG이노텍은 연구개발(R&D)에서 ‘디지털 트윈’ 효과를 톡톡히 보고 있다. 가상 환경에서 설계 검증을 진행하고, 그 데이터를 바탕으로 실제 실험 횟수와 시간을 최소화한 것이다.

LG이노텍은 반도체용 패키지 서브스트레이트(PS) 제품 개발에 ‘디지털 트윈’을 적용, 개발 기간을 99%까지 줄였다.

기판은 제조 과정에서 가해지는 열과 압력 등으로 인한 ‘휨’(Warpage)현상을 최소화하는 것이 중요하다. 이를 위해 회로 설계 구조, 물질 성분비 등의 조합을 최적화하는 시뮬레이션 과정을 거친다. LG이노텍은 3D 모델링을 통한 가상 시뮬레이션으로 기판 1개의 ‘휨’정도를 예측하는 시간을 기존 11일에서 3.6시간으로 단축시켰다.

LG이노텍은 제품 개발뿐 아니라 FC-BGA(플립칩 볼그레이드 어레이) 생산 공정에도 ‘디지털 트윈’을 확대 적용했다. LG이노텍은 ‘디지털 트윈’을 통해 FC-BGA 공정 설비를 최적의 조건으로 세팅해 램프업(Ramp-up, 양산 초기 수율 향상을 통한 생산능력 확대) 기간을 절반으로 단축하는 데 성공했다.

기존에는 최적의 FC-BGA 공정 조건을 찾기 위해 많은 시간과 비용을 투입, 수백 번의 테스트를 거쳐야 했다. LG이노텍은 3D 모델링을 사용해 FC-BGA 생산 공정의 설비를 가상 공간에 똑같이 복원했다.

가상 공간에서 공정을 진행하면 컴퓨터가 다양한 공정 설비의 문제점을 파악할 수 있도록 시각화해 보여준다. 설비 안에 있어 실측이 어려운 액체나 열, 공기의 흐름 등 세세한 조건까지 최적화할 수 있다.

이뿐 아니라 LG이노텍은 전장부품 생산 공정에도 ‘디지털 트윈’을 적극 활용해 생산성을 높였다. 전장부품은 제품 수명이 길고, 날씨의 영향을 많이 받기 때문에 품질 신뢰성 확보가 매우 중요하다.

LG이노텍은 전장부품 신뢰성 확보의 핵심 공정인 ‘솔더링(Soldering, 납땜)’ 공정에 ‘디지털 트윈’을 적용했다. ‘솔더링’ 공정을 가상 공간에서 시뮬레이션해 솔더에 균열이 발생할 때까지 걸리는 시간을 예측했다. 균열이 발생하는 시점을 최대한 늦출 수 있도록 솔더 도포량, 노즐 설계 등 공정 조건을 최적화해 생산성을 기존 대비 40%가량 높인다는 계획이다.

앤시스와의 협력을 통해 LG이노텍은 차량 통신모듈, 라이다(LiDAR) 등 신성장 사업을 포함한 전 제품군의 개발ㆍ공정으로 ‘디지털 트윈’을 빠르게 확대해 나간다는 방침이다.

향후에는 개발부터 생산에 이르는 전 밸류체인에 적용된 ‘디지털 트윈’을 고객과 협력사까지 넓혀 나갈 방침이다. LG이노텍이 구축한 가상의 디지털 트윈 플랫폼에서 협력사와 고객사가 제품 설계를 함께 진행하고, 생산 공정의 효율성을 시뮬레이션 할 수 있게 되는 것이다.

나아가 가상 설계 및 품질 공정 검증에 AI를 적용해 시뮬레이션 속도와 정확성을 높여 나갈 계획이다.

노승원 LG이노텍 최고기술책임자(CTO, 전무)는 “LG이노텍이 그리는 미래는 가상 공간을 통한 시뮬레이션 결과를 물리적 생산 시설과 연동해 실제 생산까지 자동으로 이어지는 ‘메타 매뉴팩처링’”이라며 “이를 위해 R&D, 생산, 품질관리 등 전 밸류체인에 고도화된 디지털 트윈을 빠르게 접목해 차별적 고객 가치를 만들어 나갈 것”이라고 말했다.