스마트팩토리는 제조업 혁신의 구심점이 될 것으로 기대되며, 이미 미국, 일본, 독일 등 선진국은 스마트 공장을 통해 제조업 부활, 일자리·소득 창출의 기회로 삼고 있다.
경북혁신센터는 기업 수요조사를 바탕으로 2020년까지 스마트팩토리 500개를 보급할 계획이다.
현재 경북(구미)의 경우 산단 입주의 대부분을 점유하고 있는 중소기업의 혁신역량의 미흡, 시설 노후화 등으로 글로벌 경쟁력이 저하되고 있는 상태에서 스마트팩토리 도입이 중소기업 경쟁력 강화로 연결돼 제조업 부활의 모멘텀으로 작용할 수 있을지 관심이 쏠리고 있다.
IoTㆍ빅데이터ㆍ클라우딩 등 첨단 기술의 집합체 ‘스마트팩토리’
스마트팩토리가 산업현장에서 이상 없이 구동되기 위해서 가장 필수적인 기술이 바로 ‘사물인터넷(IoT)'이다.
사물인터넷을 활용한 기기 간의 정보 교환, 수집된 정보를 기반으로 상황 분석과 생산 시뮬레이션을 가동하는 생산체계를 통해 완전한 자동 생산 및 지능형 생산시스템 구축이 가능함으로써 제조업에서의 생산성과 효율성을 제고할 수 있다.
실제로 GE는 사물인터넷 기술을 기반으로 생산라인을 즉각적으로 모니터링해 품질을 저하시키는 원인을 발견함으로써 불량률을 감소시킨 바 있는데 이에 대해 전문가들은 주요 산업에서 효율성을 1%만 끌어올려도 향후 15년간 2,700억 달러의 비용 절감이 가능하다는 예상치를 내놓고 있다.
특히, 공장 내부의 설비, 반제품, 작업자는 물론, 공장 외부의 고객, 조달, 유통, 재고 부문과의 네트워크가 강화되면서 제조생태계 차원에서의 공정 최적화가 달성되며, 사물인터넷을 기반으로 초연결 제조 생태계가 구현되고, 지능화된 생산설비는 생산관리시스템(MES), 전사적 자원관리시스템(ERP) 등 다양한 정보시스템과의 연동이 가능해졌다.
이러한 과정을 통해 중앙 정보처리 장치의 일방적 명령이 아닌 작업장 내 모든 설비가 상호 간, 또는 중앙 정보시스템과 실시간으로 정보를 교환하고 공장별 생산관리 시스템과 연동되는 과정을 거쳐 최적화된 조업 솔루션을 도출할 수 있게 됐다.
아울러 공장 내 최적화 솔루션은 실시간으로 전사적 자원관리 시스템과 연동돼 기업 전체의 경영ㆍ재무ㆍ재고ㆍ유통ㆍ인사전략 수립에도 크게 기여할 것으로 전망된다.
빅 데이터의 경우 스마트팩토리에서 제조설비 및 부품, 제품의 센서와 RFID를 통해 수집되는 빅데이터를 기반으로 제품이 생산되는 전 과정을 모니터링하고 분석함으로써 생산의 효율성을 높이는 역할을 담당한다.
또한, 빅데이터 기술을 통한 고객정보 수집, 분석 및 활용은 고객관계관리(CRM: Customer Relationship Management)와 맞춤화를 가능하게 함으로써 제조업의 서비스화를 실현하는 데 있어 큰 촉진과 기여를 할 것으로 예상되며 향후 제조업의 미래 산업인 웨어러블 기기, 사물인터넷, 무인자동차 등과 매우 밀접한 관계를 가지며 제조업의 첨단화에 기여할 것으로 예상된다.
클라우딩 컴퓨터 기술 역시 스마트팩토리 구성에 빼놓을 수 없는 요소다. 클라우드 컴퓨팅 기반의 ICT 기술의 네트워크화, 지능화 등의 특성은 자동차, 조선, 기계, 에너지, 섬유 등 다양한 산업과 융합을 통해 기존 주력산업의 고부가가치 산업을 창출하는 데 일익을 담당할 것이다.
이미 일본의 도요타자동차는 전기 및 하이브리드 자동차에 마이크로소프트사의 애저 서비스를 장착함으로써 배터리 및 홈 네트워크 전격제어 등을 수행하고 있으며, 충남테크노파크는 중소 자동차 부품기업을 위한 클라우드 기반의 통합정보시스템 서비스를 구현해 서비스 수혜기업은 ERP, MES, 3D Simulation 중 필요한 솔루션만 적용해 서비스를 받을 수 있도록 하고 있다.
제조업 종사자들, ‘스마트팩토리 부담스럽다’
스마트팩토리는 ICT(Information and Communication Technology)와 기계산업의 융합을 통해 제조업의 완전 자동 생산체계를 구축하고 모든 공정이 최적화되는 생산현장을 뜻하는 말로, 사물인터넷(IoT: Internet of Things)을 통한 양방향의 완전한 정보교환이 일어나고 이를 바탕으로 최적화된 제조 플랫폼을 조성함으로써 전체 생산공정의 최적화를 실현하는 것을 지향한다.
최적화된 제조 플랫폼인 사이버 물리 시스템(CPS: Cyber-Physical Systems) 구축을 통해 시뮬레이션 기반의 자동 생산체계를 구현해 사물 간 인터넷, 서비스 간 인터넷의 확산으로 사람, 제조과정, 제품의 양방향 정보교환 및 이들 사이에 형성된 빅데이터 분석을 바탕으로 사이버 물리 시스템을 통해 최적화된 생산 시뮬레이션 수행이 가능할 것으로 기대를 모으고 있다.
하지만 정작 제조업 현장에 종사하고 있는 이들 중 적지않은 이들이 우리나라의 스마트팩토리 도입에 대해 ‘부담스럽다’는 의견을 내고 있어 자칫 정부가 야심차게 추진하고 있는 ‘제조업 혁신 3.0’의 기반이 되는 스마트팩토리 도입이 공염불에 그칠 수 있다는 우려를 낳고 있다.
중소기업중앙회가 전국의 6대 뿌리업종 중소제조업 600개사를 대상으로 지난해 10월 진행한 설문조사결과에 따르면 상당수의 제조업체가 이런저런 이유를 들어 스마트팩토리 도입에 대해 부정적인 입장을 보이고 있는 것으로 드러났다.
정부의 ‘제조업 혁신 3.0 전략’에 대해 뿌리업종 중소제조업의 38.2%가 들어본 적이 있거나 알고 있다고 했으며, 응답자의 41.8%가 ‘경영환경 개선에 도움이 될 것’이라고 응답한 것으로 나타났다.
그러나 스마트팩토리를 도입할 의향이 있는지를 물어보는 질문에 대해서는 단 20.8%의 응답자만이 ‘도입의향이 있다’고 밝혀 80% 가까운 업체들은 스마트팩토리 도입에 대해 부정적인 의견을 가진 것으로 조사 결과 밝혀졌다.
스마트팩토리 도입에 대해 부정적인 의사를 밝힌 이들의 43.4%는 ‘인력 및 자금 부족 등 경영여건 상 어렵기 때문’이라는 이유를 들었으며, 그 뒤를 ‘공정과정 특성상 자동화가 어렵고 수작업으로만 가능함’(29.5%), ‘상황에 따라 도입할 수 있으나 현재 상황에 만족’(18.1%), ‘어떻게 실행하는지 모른다’(6.7%) 등이 그 뒤를 이었다.
하지만 뿌리기업의 생산성 제고를 위해 정부가 추진하고 있는 ‘뿌리기업 자동화ㆍ첨단화 지원사업’ 에 대해서는 뿌리업종 중소제조업의 10곳 중 5곳이 들어본 적 있거나 알고 있다고 대답한 것으로 나타났다.
또한, 뿌리업종 중소제조업의 30.2%가 정부가 추진하고 있는 ‘뿌리기업 자동화ㆍ첨단화 지원사업’에 대해 참여 의향이 있는 것으로 조사됐다.
업종별로는 ‘주조’ 업종(40.0%)의 ‘뿌리기업 자동화ㆍ첨단화 지원사업’ 참여의향이 가장 높은 것으로 조사됐으며, 다음으로 ‘열처리’(39.3%), ‘표면처리’(36.4%), ‘금형’(25.4%) 업종의 순으로 나타났다.
매출액 규모별로는 ‘매출액 100억 미만’(1억~50억:32.0%, 50억~100억:33.1%) 기업이 ‘100억 이상’ (100억~200억 미만:29.2%, 200억 이상:26.4%) 기업보다 ‘뿌리기업 자동화ㆍ 첨단화 지원사업’에 대한 참여의향이 더 높은 것으로 조사됐다.
한편, 수출 유무별로는 ‘수출기업’(35.3%)의 참여의향이 ‘비수출기업’(27.1%) 보다 높은 것으로 나타났으며, 협력 거래단계별로는 ‘2차 이상 협력업체’(37.1%)의 참여의향 응답 비율이 ‘1차 협력업체’(20.1%)에 비해 매우 높게 조사됐다.
현장에서 환영받는 ‘스마트팩토리’를 위해
이렇듯 현업 종사자들이 스마트팩토리 도입에 대해 ‘아직은 부담스럽다’는 입장을 보이고 있는 가운데 ‘스마트팩토리를 도입하기 위해서는 무엇을 가장 먼저 해결해야 하는가?’라는 의문이 자연스레 대두되고 있다.
이에 대해 한국산업기술평가관리원은 최근 ‘스마트공장의 국내외 현황과 전망’이라는 보고서를 통해 우리나라를 비롯한 전 세계의 스마트팩토리에 대한 현황과 우리나라 제조업에 적용하기 위한 해결책을 제시했다.
이 보고서에 따르면, 미래 지향적인 생산 패러다임인 스마트팩토리를 국내 제조업의 현실에 맞게 적용함으로써 스마트공장의 수요산업과 공급산업의 동반 성장을 기대할 수 있다며, 구체적으로는 국내 중소 제조기업의 생산성ㆍ품질 경쟁력을 강화하고, 대기업 대비 정보화 수준 및 추진환경이 열악한 중소 제조 공장을 혁신하기 위한 핵심 전략으로 ICT 융합ㆍ응용 기술을 접목한 스마트팩토리가 필요하다.
아울러 스마트팩토리가 우리나라 제조업 현장에 연착륙하기 위해서는 스마트팩토리 구축에 필요한 시스템 요소, 장비, 솔루션 등 ICT 응용ㆍ융합 기술의 경쟁력 확보 및 해외 의존도가 높은 시스템 공급 산업의 육성도 필요하다.
스마트팩토리가 현장에서 좀 더 빠르게 적용되기 위한 또 하나의 방법은 제조업의 산업 수요와 현황을 바탕으로 업종별ㆍ수준별 다양성과 복잡성을 고려해 적용 가능한 형태로 구체화하는 작업이 필요한데, ICT를 바탕으로 개별공장의 설비(장비)ㆍ공정이 지능화돼 서로 연결되고(네트워크화), 모든 생산정보(지식)이 실시간으로 공유(활용)돼 최적화된 생산운영이 가능해야 한다.
또한, 산업 특성을 고려해 가치사슬 내 상ㆍ하위 공장들과 자연스럽게 연결돼 협업적 운영이 지속될 수 있는 생산체계가 구현돼야 하며 기업별 역량ㆍ환경을 고려한 기업 내부 측면과 기업 간 연결의 깊이를 고려한 기업 외부 측면을 동시에 반영한 모델로서, 중소ㆍ중견ㆍ대기업 공장이 개별적인 내부 완성도를 가지면서 서로 연계돼 실시간으로 운영되는 연결형 공장 모델이 필요하다.
이에 우리나라 산업부는 2014년 ‘창조경제 구현을 위한 제조업 혁신 3.0 전략’의 핵심과제로서 ‘스마트공장 보급ㆍ확산’을 계획하고, 중소·중견기업 타겟으로 적극적으로 추진하고 있다.
이 정책을 구체적으로 살펴보면, 독일 Industry 4.0 등의 구체화되지 않은 제조ㆍ생산시스템 패러다임의 도입보다는, 국내 중소제조업 현실을 고려해 보급 가능한 시스템 개발 및 확산을 추구하고 있다. 아울러 궁극적으로는 2020년까지 1조 규모의 민관 공동 제조혁신 재원을 조성해 중소 제조기업에 기업 역량에 맞춤형으로 1만 개의 스마트팩토리를 보급하겠다는 계획을 추진하고 있다.
아울러 정부는 스마트팩토리의 보급을 통해 생산과정의 실시간 최적화, 과학적 품질 에너지 관리 등이 도입기업의 생산성을 획기적으로 향상시킬 것으로 기대하고 있다.
평가원은 보고서를 통해 “현재 독일의 Industry 4.0이나 Smart Manufacturing 등은 IoT/ICT에 기반을 둔 시스템의 혁신을 추구하나, 아직 정형화된 솔루션(S/W+자동화H/W) 형태로 구체화되지 않고 있다”고 지적한 뒤 “독일, 미국, 일본 등 구체화되지 않은 제조ㆍ생산 패러다임의 도입보다는, 국내 제조업의 현실을 고려한 스마트공장 구축 전략의 수립이 중요하다”고 주장하고 있다.
이를 위해서는 우선 기업별 제조 역량ㆍ환경을 고려한 기업 내부 측면과 기업 간 연결의 깊이를 고려한 기업 외부 측면을 동시에 고려해 수준별(진화형) 스마트팩토리 개념을 정립하는 동시에 국내 제조업의 산업별(자동차, 조선, 기계 등), 업종별(부품조립, 금형, 주조, 정밀가공 등), 수준별(ICT 미적용, 기초, 중간, 고도화 수준) 특징과 요구사항을 고려한 스마트공장 구축 기술의 개발이 필요하다.
아울러 지능형 공장과 네트워크화된 제조 생태계를 기반으로 하는 스마트공장 구축을 위해 사물인터넷, 빅데이터, 클라우드 컴퓨팅의 핵심 요소기술 개발과 적용을 통한 글로벌 경쟁력 강화도 스마트팩토리의 본격적인 도입을 위해 해결해야 할 과제이다.
또한, 대기업과 중소ㆍ중견기업의 가치사슬 내 실시간 연동ㆍ운용되는 연결형 스마트공장의 상생모델 구축을 위해 End-to-End 엔지니어링을 위한 대기업과 협력업체 간의 파트너십 확립이 요구된다.
평가원 측은 “스마트팩토리의 보급ㆍ확산을 위해서는 우선 독일, 미국 등 선도자들의 표준화는 후발주자들에 대한 무역장벽으로 활용될 수 있기 때문에 스마트공장 기술의 표준화를 적극적으로 추진하고, 국제 표준 활동에 대한 적극적인 참여가 필요하다”고 언급한 뒤, “이를 위해서는 국내 제조업이 산업ㆍ업종ㆍ수준별로 성공모델을 구현해 내는 것이 무엇보다 중요하다”라고 조언했다.