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스마트공장, 제조업의 혁신
21세기에 들어서면서 트렌드는 빠르게 변화하고 있다. 이로 인해 제품의 수명주기는 급격하게 줄어들고,
소비자들의 수요가 다변화·다양화되면서 개인 맞춤형 생산이 요구되고 있다.
또 경제 구조가 제조업에서 정보통신기술(ICT)을 포함한 서비스업 중심으로 옮겨가면서 전통적인
‘소품종 대량생산’ 제조업은 타격을 입고 있다.
제조업의 혁신과 함께 등장한 개념이 바로 ‘스마트공장’이다.
스마트공장이란?
스마트공장은 제품의 기획부터 판매까지 모든 생산과정을 정보통신기술(ICT)로 통합해 최소 비용과 시간으로 고객 맞춤형 제품을 생산하는 사람 중심의 첨단 지능형 공장이다. 공장 내 설비와 기계에 사물인터넷(IoT)을 설치해 공정 데이터를 실시간으로 수집하고, 이를 분석해 스스로 제어할 수 있다는 것이 특징이다.
지금까지의 공정 자동화 기술은 자동화가 공정별로 각각 이루어져 있어 전체 공정을 관리하는 데에 어려움이 있었다. 하지만 스마트공장은 ICT로 모든 설비나 장치가 무선통신으로 연결되어 있어, 공정간 데이터를 자유롭게 연계할 수 있다. 이를 통해 유기적이고 통합적인 생산 환경이 구축됐다.
스마트공장은 기존의 중앙집권형 생산체제를 바꾸고 제조업이 생산의 분권화와 자율화를 가능하도록 만든 것이다. 하지만 제조공정의 자동화까지는 아직 도달하지 못했다. 제조공정 혹은 물류 부문 등에서 정형화하기 어려운 부분들은 여전히 사람이 처리하고 있으며, 최종적인 스마트공장 구축을 위해서는 이를 자동화할 수 있는 비정형 자동화 기술의 발전이 이루어져야 한다.
스마트공장, 기술 융합으로 효율성을 높이다
스마트공장은 앞으로 다양한 방식의 기술과 융합하며 발전할 것으로 전망된다. 대표적인 예로는 디지털 트윈(Digital Twin)이 있다. 디지털 트윈은 컴퓨터에 현실 속 사물의 쌍둥이(Twin)를 만들고, 현실에서 발생할 수 있는 상황을 컴퓨터로 시뮬레이션함으로써 결과를 예측하는 기술이다. 디지털 트윈이 스마트공장과 결합된다면 작업 프로세스를 미리 시뮬레이션 해 봄으로써 손실을 줄이고 작업의 효율성을 높일 수 있다.
다른 기술로는 엣지 컴퓨팅(Edge Computing)을 들 수 있다. 엣지 컴퓨팅 기술은 2018년 가트너에서 선정한 10대 전략기술의 하나로 산업현장에서 발생하는 방대한 데이터를 클라우드에 한번에 전송하지 않고, 엣지(Edge)에서 사전에 처리한 후에 선별적으로 데이터를 전송, 서버와 엣지가 연동해 데이터 분석 및 실시간 제어를 수행하는 기술이다.
엣지 컴퓨팅의 장점은 데이터 처리의 지연 시간을 줄이고, 즉각적인 현장 대처가 가능하다는 것이다. 공장에서 생산되는 데이터가 점점 기하급수적으로 늘어나 서버 부하가 염려되는 가운데 데이터를 빠르고 효율적인 처리하는 엣지 컴퓨팅은 스마트공장에서 더욱 주목받을 것으로 예상된다.
특히 엣지 컴퓨팅은 인공지능(AI), 머신러닝(Machine Learning)과 결합해 더 큰 시너지 효과를 나타낼 것으로 전망된다. 국내 엣지 컴퓨팅 선도 기업인 크레스프리에서도 클라우드에서 방대한 데이터와 알고리즘을 분석해 머신러닝 모델을 생성하고, 이를 엣지에 전달해 실시간으로 데이터를 처리하는 스마트공장 플랫폼을 제공하고 있다.
국내 스마트공장의 현황
국내 스마트공장 확산에는 국내 대기업과 IT 기업들이 앞장서고 있다. 포스코는 자회사 포스코ICT와 함께 포항제철소를 ‘스마트 제철소’로 변모시켰다. 포스코는 철강 조업 현장의 수많은 데이터를 수집하고, 그동안 원인을 알 수 없었던 불량도 추적해 밝혀내는 작업을 진행하고 있다.
통신 업체에서도 5G 기술을 활용한 스마트공장 구축 사업에 뛰어들고 있다. 스마트공장 맞춤형 5G 통신을 지원하는 것이다. KT의 경우, 통신 외 사업 분야로 스마트공장 사업을 선정하고 역량을 집중하고 있다. KT는 지난해 말까지 스마트공장에서 쓰이는 협동 로봇 사업 42건을 수주했다.
삼성전자·현대차·LG전자·포스코 등 대기업은 중소벤처기업부와 함께 중소 제조업체를 스마트공장으로 전환하는 ‘상생형 스마트공장’ 사업을 지원하고 있다. 2018년부터 지난해까지 대기업과 정부는 총 1,116억 원을 투입해 중소기업 2,620곳에 스마트공장 구축을 완료했다.
또, 중소기업벤처부는 작년까지 2.5만여 개의 스마트공장을 보급했다. 중소기업벤처부에 따르면 스마트 제조혁신을 통한 스마트공장 보급과 제조 데이터 활용 체계 구축은 생산성, 매출액 등 기업 경쟁력도 대폭 높였으며, 일자리 질 향상에도 기여했다. 스마트공장 도입기업은 평균 2.6명의 고용률이 증가했고, 산업재해는 6.2% 감소하는 성과를 냈다. 중소기업벤처부는 이런 성과를 바탕으로 정책 효과성을 높일 수 있도록 앞으로 스마트공장 고도화와 인프라 확충, 인력 양성 등을 추진할 계획이다.
