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XR용 반도체 기판 2메탈 COF [사진: LG이노텍]

[디지털투데이 석대건 기자] LG이노텍이 엔지니어링 시뮬레이션 기업 앤시스(Ansys)와 협력해 전체 공정에 '디지털 트윈' 기술을 확대 적용한다고 8일 밝혔다.

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디지털 트윈은 실제 생산 라인을 디지털 가상 공간에 복제해 시뮬레이션하고 그 결과를 예측하는 기술이다. 제품 개발시간과 비용을 줄일 수 있어 제조업에서 도입이 빠르게 늘고 있다.

앤시스는 3D 모델링, 인공지능, 머신러닝 등을 활용한 시뮬레이션 분야 기술력과 구축 경험을 보유하고 있다.

앞서 LG이노텍과 엔시스는 디지털 트윈 솔루션과 시뮬레이션 소프트웨어를 개발과 생산 공정에 시범 적용해 성과를 냈다.

LG이노텍은 연구개발(R&D) 분야에 디지털트윈으로 설계 검증을 진행하고, 그 데이터를 바탕으로 실제 실험 횟수와 시간을 최소화했다.

특히 반도체용 패키지 서브스트레이트(PS) 제품 개발에 디지털 트윈 기술을 적용해 개발 기간을 99%까지 줄였다.

기판 제조 과정에서 가해지는 열과 압력 등으로 인한 휨(Warpage) 현상을 최소화하기 위한 3D 모델링을 통한 가상 시뮬레이션을 통해, 기판 1개당 휨 정도를 예측하는 시간을 기존 11일에서 3.6시간으로 단축시켰다.

FC-BGA(플립칩 볼그레이드 어레이) 생산 공정에도 적용했다. 회사는 FC-BGA 공정 설비를 최적의 조건으로 세팅해 양산 초기 수율을 높여 생산능력 확대하는 램프업(Ramp-up) 기간을 절반으로 단축하는 데 성공했다고 전했다.

기존에는 최적화 과정에 많은 시간과 비용을 투입하고 수백 번의 테스트를 거쳐야 했다. 하지만 회사는 디지털트윈을 통한 3D 모델링을 사용해 FC-BGA 생산 공정 설비를 가상 공간에 똑같이 복원했고 효율성을 제고했다.

전기차 전면에 탑재된 넥슬라이드 솔루션 제품 [사진: LG이노텍]

이뿐 아니라 LG이노텍은 전장부품 생산 공정에서도 디지털트윈을 도입해 효과를 봤다.

LG이노텍은 전장부품 신뢰성 확보 핵심 공정인 '솔더링(Soldering, 납땜)' 공정에 디지털 트윈을 적용했다. 전장부품은 제품 수명이 길고, 날씨의 영향을 많이 받기 때문에 품질 신뢰성 확보가 매우 중요하다.

회사는 솔더링 공정을 가상 공간에서 시뮬레이션해 솔더에 균열이 발생할 때까지 걸리는 시간을 예측했다. 이를 기반으로 균열이 발생하는 시점을 최대한 늦출 수 있도록 솔더 도포량, 노즐 설계 등 공정 조건을 최적화해 생산성을 기존 대비 40% 가량 높일 계획이다.

양사는 이를 기반으로 차량 커넥티비티, 센싱 등 자율주행 부품을 비롯한 전 제품군 개발 및 생산 공정으로 '디지털 트윈'을 본격 확대해 나갈 계획이다. 이후 고객과 협력사까지 넓혀 나갈 방침이다.

LG이노텍 디지털 트윈 플랫폼 아래 협력사와 고객사가 제품 설계를 함께 진행하고 생산 공정의 효율성을 시뮬레이션하는 구조다. 가상 공간에서 발생한 모든 데이터는 실시간으로 수집되어 제품 설계 및 고객 공정 개선에 사용된다. 이를 통해 LG이노텍과 협력사, 고객사 데이터가 유기적으로 연결되는 동시에, 데이터를 실시간으로 공유할 수 있어 체계적인 품질관리, 효율적인 개발이 가능해진다.

또 가상 설계 및 품질 공정 검증에 AI를 적용해 시뮬레이션 속도와 정확성을 높여 나갈 계획이다. 시뮬레이션으로 수집한 데이터를 AI가 학습하고 이를 통해 최적의 솔루션을 도출, 엔지니어의 의사 결정을 지원하게 된다.

노승원 LG이노텍 CTO는 "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.

[db:圖片]