스마트 공장(Smart Factory)이 4차 산업혁명 시대에 핵심 화두로 떠오르면서 현재 제조업이 가진 문제를 해결하는 열쇠가 될 것으로 전망된다.
산업조사 전문기관 IRS글로벌이 '4차산업혁명 시대의 제조 혁신, 스마트제조·스마트공장의 시장·기술·표준화 분석과 대응전략' 보고서를 발간했다.
스마트 공장은 공작기계나 생산 라인과 같은 각종 시설을 사물인터넷(IoT) 네트워크에 접속시키고, 효율적인 정보 관리와 최적의 운영 방안을 모색하는 시스템이다.
기존의 공장은 숙련공 등 사람의 손에 많이 의지했다. 하지만, 고장을 감지하고 불량품을 검출하며 생산성 향상과 에너지 최적화와 같은 제조 과정의 다양한 과제를 해결하려면 사람의 손에만 의지하기에는 한계가 있다.
현재는 설비가 고도화되면서 자동화를 지원하는 FA(Factory-Automation) 기기의 도입, IoT의 보급, 인공지능(AI)의 실용화 등 공장의 모습이 시시각각 변화하고 있다. 공장 운영에 대한 모든 업무를 IT가 담당하고 있다고 해도 과언이 아니다. ICT 기술의 발전과 스마트 공장의 도입으로 제품의 품질, 상태, 공장설비의 가동상황, 라인 정보의 빠른 연계가 가능해져 능력이 비약적으로 향상되고 있다. 또한, 일손 부족에 대한 대응, 에너지 절약과 같은 긴급한 과제에 대한 대처도 빨라지게 됐다.
이러한 스마트 공장을 실현하려면 IoT, AI. 빅데이터, 제조용 로봇기술, 사이버물리시스템(CPS) 등의 요소 기술이 반드시 필요하다. 첨단 기술을 활용해 연계시키면서 공장을 운영하는 것이 스마트 공장의 핵심이며 4차 산업혁명의 주제이기도 하다.
지멘스의 암베르그 공장은 스마트 공장의 대표 사례로 꼽힌다. 암베르그 공장의 자동화 수준은 75%에 달하며 1천여 개 종류의 제품을 연간 1,200만 개 생산하고 있다. 설계나 주문 변경 등의 변수가 발생해도 99.7%의 제품을 하루 안에 출시하는 시스템이 마련돼 있으며, 100만 개 당 불량 제품 수는 약 11.5개에 불과한 것으로 알려졌다.
이렇듯 스마트 공장이 고도화되면 기계가 사람의 명령을 실행하는 것뿐만 아니라, 공장 설비가 스스로 완성품을 만들 수 있다. 사람의 지시가 없어도 제품을 완성하는 스마트 공장이 개발되고 있다.
이에 주요 국가들은 기술 도입을 통한 제조업 혁신을 국가적 과제로 삼고 경쟁적으로 정책을 펴고 있다.
유럽의 제조대국인 독일은 '인더스트리 4.0'을 제창한다. 독일 정부는 IoT와 같은 첨단 기술에 의한 제조업 발전을 산업혁명에 준하는 것으로 간주해, 정부 차원의 혁신 지원책을 추진하고 있다. 현재는 주로 표준화, 중소기업 경쟁력 강화, 인력 양성에 중점을 두고 있다.
미국은 일찌감치 '첨단제조파트너십(AMP) 2.0' 정책을 추진하며 제조기술 혁신 활성화, 혁신 인프라 구축, 첨단 제조기술 상업화를 추진하고 있다.
중국에서는 국가지도부가 '중국제조 2025'라는 산업 정책을 내세우고 있다. 중국 정부는 제조업의 고도화를 위해, 차세대 정보 기술(반도체·5G), 신에너지 자동차 등의 10개 분야, 23개 품목을 선정했다. 2025년까지 '세계적인 제조 강국으로 자리매김한다'는 목표를 달성하기 위해 제조업 강화에 초점을 맞추고 있다. 특히, AI 융합을 강조하며 AI 적용 제품과 응용범위를 확대해 나가고 있다.
인도는 'Made in India'를 내걸고, 해외 투자를 유치해 자국 제조업을 발전시킨다는 계획이다. 그중에서도 제조 인프라 정비를 중요시하고 있으며 스마트 공장을 포함한 포괄적인 제조업 고도화를 위해 노력하고 있다.
오픈 이노베이션(Open Innovation)을 이끄는 독일과 미국은 공개지향적인 성향이 강하다. 독일은 스마트공장으로 대표되는 제조업의 이노베이션, 미국은 새로운 비즈니스 모델을 창출하는 이노베이션을 지향하고 있다.
중국의 경우 AI에 관해서는 철저한 공개 전략을 전개하고 있다. 그러나, 그 이외의 영역에서는 비교적 폐쇄 지향적인 성향이 강하다.
미국은 최고 기술수준 보유국으로, 생산현장, IoT, 통신, 공장운영시스템, 비즈니스, 플랫폼 분야에서 높은 평가를 얻고 있다. 독일은 제어시스템 분야에서 최고 수준으로 평가된다. 우리나라의 경우, 통신 분야의 높은 기술력에 대해서는 긍정적으로 평가를 받고 있으나, 그 외에는 좋은 평가를 받지 못하고 있다. 우리나라의 기술 수준은 미국 대비 72.3% 수준으로 취약한 실정이다.
우리 정부는 2025년까지 스마트 공장 3만 개 보급, 중소기업 중심의 민간주도-정부보조 스마트 생태계 조성을 목표로 정책을 추진하고 있다. 하지만, 아직까지는 SW 위주로 보급되고 있는 수준이다. 대기업을 중심으로 산업용 IoT, 사이버물리시스템(CPS)과 같은 고도화된 스마트제조 기술이 시도되고 있으나 중소·중견기업의 성공 사례는 많지 않은 실정이다.
한편, 스마트 공장 활성화는 현 정부의 핵심 과제인 일자리 창출과도 상관관계가 있다. 일반적으로는 공장 자동화는 근로자들의 고용불안을 야기한다고 거론되지만, 기업이 자동화를 추진하는 주된 이유가 비용 절감을 위한 고용 감소는 아니다. 오히려 스마트 공장 확대는 첨단 장치 작동·점검이 가능한 고도의 기술자 양성이라는 긍정적인 측면도 있다.
올해 세계 스마트 공장 시장 규모는 전년 대비 9.3% 성장해, 170억 달러 규모까지 성장할 것으로 예상된다. 지역별로는 아시아·태평양이 75억 달러로 가장 큰 성장이 기대된다. 이는 전체 스마트 공장 시장의 44%를 차지하는 압도적인 비중이다. 국내 스마트 공장 시장 규모는 아시아 국가 중 중국, 일본 다음으로 세 번째 큰 규모로 추정된다. 성장률 측면에서는 글로벌 1위인 중국에 이어 두 번째로 빠르게 성장할 것으로 전망된다. 국내 올해 시장 규몬느 102억 달러 규모로 예측된다.
IRS글로벌 관계자는 "보다 본격화되고 있는 스마트제조·스마트공장의 세부 분야(플랫폼·장비·디바이스)별 시장 동향과 5G, 산업용 IoT, AI, CPS, 제조용 로봇, 산업용 센서 등 다양한 기반 기술 개발 동향 뿐 아니라 국내외 주요 사례 분석과 표준화 대응전략까지 종합적으로 분석·정리해 관련 분야에 관심을 갖고 계신 분들께 미력하게나마 도움을 드리고자 이번 보고서를 기획·출간하게 됐다"고 전했다.
한편, IRS글로벌 홈페이지에서는 최근 이슈가 되는 다양한 산업 분야의 최신 동향 정보와 통계 등을 제공하고 있다.
차진희 기자 postmoneynews@gmail.com
