‘4차산업혁명 시대의 제조 혁신, 스마트제조·스마트공장의 시장·기술·표준화 분석과 대응전략’ 보고서 표지

산업조사 전문기관인 IRS글로벌이 ‘4차산업혁명 시대의 제조 혁신, 스마트제조·스마트공장의 시장·기술·표준화 분석과 대응전략’ 보고서를 발간했다.

4차 산업혁명 시대에 핵심 화두로 부상하는 ‘스마트 공장(Smart Factory)’은 현재 제조업이 가진 문제를 해결하는 데 큰 역할을 할 것으로 기대된다.

스마트 공장이란 공작기계나 생산 라인과 같은 각종 설비를 IoT 네트워크에 접속시키고, 효율적인 정보 관리 및 최적의 운영을 모색하는 시스템이다.

기존의 공장 운영에서는 숙련공이나 고도의 기술을 가진 스태프, 경험이 풍부한 관리자 등 사람의 손에 의지하는 부분이 많았다. 하지만 제조업의 근간이며 중심인 생산라인에서는 항상 다양한 과제에 대응해야 한다. 고장을 감지하고 불량품을 검출하며 생산성 향상 및 에너지 최적화와 같은 과제를 해결하려면 사람의 손에만 의지하기에는 한계가 있었다.

현재는 기기가 고도화되면서 자동화를 뒷받침하는 FA(Factory-Automation) 기기의 도입 및 사물인터넷(IoT)의 보급, AI(인공지능)의 실용화 등과 같이 시시각각 변화하고 있다. 공장 운영에 관한 모든 업무를 IT가 지원하고 있다고 해도 과언이 아니다. 제품의 품질이나 상태, 공장설비의 가동상황, 라인 정보의 바른 연계가 가능해져, 능력이 비약적으로 향상되고 있다.

그 결과 기존에 문제시되던 에너지 절약 및 생산성 개선을 실현하기 위한 다양한 선택이 가능해졌다. 스마트 공장이 도입됨에 따라, 일손 부족에 대한 대응 및 에너지 절약과 같은 긴급한 과제에 대한 대처도 빨라지게 되었다.

이러한 스마트공장을 실현하려면 IoT, AI, 빅데이터 그리고 제조용 로봇기술과 CPS 등의 요소 기술을 빼놓을 수 없다. 첨단 기술을 활용하여 연계시키면서 공장을 운영하는 것이 스마트공장의 골자이며 4차 산업혁명의 주제이기도 하다.

스마트 공장의 대표적인 사례로 꼽히는 지멘스의 암베르그 공장의 자동화수준은 75%에 이르며 1000여개 종류의 제품을 연간 1200만개 생산하고 있다. 설계 및 주문 변경에도 99.7%의 제품을 24시간 내 출시하는 시스템을 구축하고 있으며, 100만개 당 불량 제품 수는 약 11.5개에 불과하다고 알려지고 있다.

이러한 스마트 공장이 더욱 고도화되면 기계가 사람의 명령을 실행하는 것뿐만 아니라, 공장 설비가 스스로 완성품을 만드는 과정을 도출해낼 수 있다. 사람의 지시가 없어도 제품을 완성하는 스마트 공장이 개발되고 있다.

이에 주요 국가들은 제조업 혁신을 국가적 과제로 삼고 경쟁적으로 정책을 추진하고 있다.

유럽의 제조대국인 독일의 정부는 ‘인더스트리 4.0’을 제창하고 있다. IoT와 같은 첨단 기술에 의한 제조업의 발전을 산업혁명에 해당하는 것으로 간주하고 정부가 나서서 추진하고 있다. 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 제창하고 있다. 제조업의 고도화를 추진하기 위해, 차세대 정보 기술(반도체 및 5G) 및 신에너지 자동차 등의 10개 분야, 23개 품목이 선정되었다. 2025년까지 ‘세계적인 제조 강국으로 자리 매김한다’는 목표를 위하여 제조업을 강화하는 데 힘쓰고 있다. 특히 AI 융합을 강조하며 AI 적용 제품과 응용범위를 확대해 나가고 있다.

그리고 인도도 ‘Make in India’를 내걸고, 해외에서 투자를 받아 제조업을 발전시킬 방침이다. 그 중에서도 제조 인프라의 정비가 중요시되고 있으며 스마트 공장을 포함한 제조업의 포괄적인 고도화를 위한 시도가 이루어지고 있다.

Open Innovation을 이끄는 독일과 미국은 공개지향적인 성향이 강하며, 독일은 스마트공장으로 대표되는 제조업의 이노베이션, 미국은 새로운 비즈니스 모델을 창출하는 이노베이션을 지향하고 있다. 중국은 AI에 관해서는 철저한 공개 전략을 펼치고 있지만, 그 이외의 영역에서는 비교적 폐쇄 지향적인 성격을 보이고 있다.

최고 기술수준 보유국인 미국은 생산현장, IoT, 통신, 공장운영시스템, 비즈니스, 플랫폼 분야에서 높은 평가를 얻고 있으며, 독일은 제어시스템 분야에서 최고 수준으로 평가되고 있다. 우리나라도 통신 분야의 기술력은 높은 평가를 받고 있으나, 그 외에는 좋은 평가를 받지 못하고 있다. 우리나라의 기술 수준은 최고기술수준보유국인 미국 대비 72.3% 수준으로 취약한 상황이다.

우리 정부도 2025년까지 스마트 공장 3만개 보급을 목표로, 중소기업 중심의 민간주도-정부보조 스마트 생태계 조성을 목표로 세우며 적극 추진하고 있으나, 아직까지는 SW 위주로 보급되고 있는 수준이며, 산업용 IoT와 사이버물리시스템(CPS) 등 고도화된 스마트제조 기술은 대기업을 중심으로 시도되고 있으나, 중소·중견기업의 성공 사례는 많지 않은 실정이다.

한편 스마트공장 활성화는 현 정부의 핵심 과제인 일자리 창출과도 상관관계가 있다. 일반적으로는 공장 자동화는 근로자들의 고용불안을 야기한다고 거론되고 있지만, 기업이 자동화를 추진하는 본연의 이유가 비용을 절감하기 위한 고용 감소는 아니다. 오히려 스마트공장 추진은 첨단 장치를 작동시키고 점검할 수 있는 고도의 기술자를 양성하는 긍정적인 측면도 있다.

올해 세계 스마트공장 시장 규모는 전년 대비 9.3% 성장률을 보이며 170억달러 규모까지 성장할 것으로 전망된 바 있으며, 지역 별로는 아시아·태평양이 75억달러로 전체 대비 44%의 압도적인 비중을 차지할 것으로 예상됐다. 국내 스마트공장 시장 규모는 아시아 국가 중 중국, 일본 다음으로 세 번째 큰 규모로 추정되고 있으며, 성장률 측면에서는 중국 다음으로 두 번째 빠른 성장 속도를 보일 것으로 전망되고 있다. 국내 올해 시장 규모는 102억달러 규모로 예측되고 있다.

이에 IRS글로벌은 보다 본격화되고 있는 스마트제조·스마트공장의 세부 분야(플랫폼/장비·디바이스) 별 시장 동향과 5G, 산업용 IoT, 인공지능(AI), 사이버물리시스템(CPS), 제조용로봇, 산업용 센서 등 다양한 기반기술 개발동향뿐만 아니라 국내외 주요 사례 분석과 표준화 대응전략까지 종합적으로 분석 정리하여 관련 분야에 관심을 갖고 계신 분들께 미력하게나마 도움을 드리고자 이번 보고서를 기획, 출간하게 되었다고 밝혔다.