[FA저널 SMART FACTORY 박규찬 기자] 지난해 우리나라를 비롯해 산업계의 화두는 4차 산업혁명과 Industry 4.0, 그리고 스마트 팩토리였다. 이와 더불어 사물인터넷(IoT), 산업용 사물인터넷(IIoT), 가상물리시스템(CPS), 클라우드 컴퓨팅 등 제조혁신을 위한 스마트 팩토리에 필요한 핵심 기술들이 부각되면서 유럽을 중심으로 한 4차 산업혁명이 국내 산업 전반에도 영향을 끼치고 있다. 이에 본지에서는 4차 산업혁명의 도래로 주목해야 할 2017년 산업자동화 시장에서 핵심적인 정보와 주요 기업들의 제조혁신 ‘Industry 4.0’을 위한 전략에 대해 알아봤다.

4차 산업혁명은 기업들이 제조업과 정보통신기술(ICT)를 융합해 경쟁력을 제고하는 차세대 산업혁명을 일컫는 말이다. Industry 4.0이라고도 불리며 국내에서 추진하는 ‘제조업 혁신 3.0 전략’과 같은 개념이다. 이로 인해 제조 산업에 있어 많은 변화가 예상된다. IoT 기반에 따른 제조 공정의 변화와 그에 따른 플랫폼 구축의 중요성, 제조의 디지털화, 공정의 지능화 등 혁신적인 기술들이 제조 산업에서 이익을 창출하는 데 큰 도움이 될 것으로 기대된다.

IoT 기반에 따른 제조 공정의 변화
4차 산업혁명은 기술 혁신, 제조업 혁신, 플랫폼 기반 서비스 혁신의 관점에서 살펴볼 수 있으며 ICT 기술을 기반으로 기존에 서로 단절되었던 분야들이 융복합을 통해 다양한 사회와 경제의 구조적 측면에서 혁신적인 변화를 가져오고 있다.

특히 제조업 분야에서는 IoT, 클라우드 컴퓨팅, CPS 등 ICT 기술이 제조공정에 적용돼 전체적인 디지털화가 될 전망이다. 이에 기존 소품종 대량생산에서 다품종 소량생산으로 패러다임의 변화를 가져오고 더 나아가서는 소비자들이 원하는 제품의 주문부터 제작, 전달하는 전 과정을 지능적으로 관리할 수 있는 스마트 팩토리가 주를 이룰 것으로 예상된다.

플랫폼 구축의 중요성
슈나이더일렉트릭코리아 채교문 본부장은 ROI(투자자본수익률)에 대한 불투명성을 언급하며 기존의 시스템과 제품들을 어떻게 새로운 IoT 기술과 연결해야 하는지, 또는 교체해야 하는지, 그리고 다양한 제품들로부터 얻는 빅데이터를 어떻게 통합해 관리할 것인지에 대한 플랫폼도 마련돼야 한다고 설명했다.

채교문 본부장은 “성공적인 스마트 팩토리 구축을 위해서는 직원들의 행동도 과거와는 변화돼야 한다”며, “단순 실시간 데이터만으로는 효과적인 인사이트를 도출할 수 없다. 오랜 기간 축적된 경험과 노하우를 가진 기업만이 중요한 정보와 그렇지 않은 정보를 빠르게 구별하고 정확한 인사이트를 내놓을 수 있을 것”이라고 강조했다.

제조의 디지털화 : 맞춤형 소량생산
제조업의 디지털화로 인해 고객들이 원하는 제품의 주문을 받고 이를 디지털로 즉각적인 생산 공정에 적용해 제품 생산이 가능해졌다. 이는 기존에 소품종 대량생산에서 빈번히 발생하는 재고에 대한 부담을 줄여 비용절감에도 효과적이다. 이는 다시 말해 개인이나 벤처, 중소기업 등에서 소규모 자본으로도 생산이 가능해졌다. 3D 프린팅이 대표적이다. 3D 프린팅은 컴퓨터로 디지털 도면을 이용해 바로 맞춤형 생산이 가능하다. 장소에 대한 제약과 거대한 생산설비가 필요하지 않게 된 것이다.

공정의 지능화 : 스마트 팩토리
4차 산업혁명의 가장 핵심은 공정의 지능화, 즉 스마트 팩토리다. 스마트 팩토리는 생산설비에 IoT, 클라우드컴퓨팅, CPS 등의 기술들이 융합된 것으로 데이터를 실시간 수집하고 이를 분석해 스스로 가동한다. 수집된 데이터는 실시간으로 생산설비를 진단·예측하는 데 활용되며 안정적인 공정 운영과 설비의 수명도 연장할 수 있게 된다.

작업자들은 스마트폰이나 휴대용 스마트기기를 통해 각 생산설비에 장착된 센서를 통해 실시간으로 작업 현황을 파악할 수 있으며 빠른 대처 또한 가능하다. 이로 인해 설비 고장, 제품 불량 등에 대한 원인 파악과 해결법 등을 즉각적으로 대응할 수 있고 대처해 작업의 효율을 증대시킬 수 있다.

생산관리 부문에서는 전문가의 경험, 노하우에 의존한 방식에서 벗어나 제품 품질, 에너지 관리 등 현장 상황을 통합 분석해 최적의 운전 패턴을 도출해 생산효율을 높임과 동시에 품질을 향상시킬 수 있다. 품질관리 또한 실시간으로 전달되는 정보를 통해 품질에 저해되는 요소들을 사전에 차단할 수 있으며 불량품 발생시 원인, 이유 등의 데이터 수집과 대응이 즉각적으로 이뤄질 수 있어 품질 불량을 방지할 수 있다.

이와 같이 스마트 팩토리는 4차 산업혁명을 위한 필수적인 변화 과정이나 이를 도입하기 위해서는 구축 초기 단계에서부터 제대로 된 로드맵을 갖춰야 한다. 한국미쓰비시전기오토메이션 이타미 신지 부사장은 “스마트 팩토리의 목적은 FA와 IT의 융합으로 제조 공정의 효율화와 원가절감, 에너지절감, 유연생산 등으로 기업의 이익을 극대화하는 것이니만큼 구축 초기 단계에서 제대로 된 로드맵이 중요하다”고 설명했다.

센서, 스마트 팩토리 진화 이끈다
스마트 팩토리는 스마트 센서를 통한 설비 제어와 에너지 효율 및 환경 감시 등의 데이터를 수집하는데 중요한 역할을 하고 있으며 없어서는 안 될 장치다. 전자부품연구원에 따르면 설비 제어의 경우 현재 공장자동화 시스템이 발전해 지능화가 되면 대응할 수 있지만 에너지나 환경 관련 센서는 아직 공장에서 큰 비중을 차지하고 있지 않다.

이에 국내 센서 제조업체들은 이와 같은 새로운 분야의 센서 시장을 선점할 경우 차별화 된 경쟁력을 갖춘 회사로 거듭날 수 있다. 또한 현재 대부분의 공장에서는 고가의 수입 유량 센서를 사용하고 있는데 이 역시 국내 기술로 제작해 가격을 낮춘다면 공장의 에너지 관리 시스템 및 제어 시스템에 활용해 효율성이 높아질 것으로 예상된다.

센서는 공장 내 설비에 내장돼 있으며 그 중 가장 많이 활용되는 것으로는 MEMS(미세전자제어기술) 센서가 대표적이다. MEMS 센서는 반도체 공정과 같은 일괄 공정을 통해 초소형, 고성능, 고강도로 제작할 수 있으며 SoC와 같이 집적화하면 IoT 애플리케이션에 적합한 칩 형태로도 개발이 가능한 장점을 갖고 있다. 이 외에도 현재 산업자동화 시장에서 많은 센서들이 사용되고 있지만 이를 IoT와 접목시켜 스마트 팩토리를 구현하는데 있어서는 더 지능적이고 발달한 센서들이 IoT 기술과 결합돼 사용될 것으로 전망된다.

로봇과 인공지능 발달로 인한 FA 산업의 고용 불안
4차 산업혁명이 온다고 해서 제조업의 혁신적인 변화로 국가 경쟁력이 올라가는 것은 아니다. 표면적으로는 생산의 효율성 증대, 비용절감 등에 따른 수익이 증대될 수는 있으나 로봇이나 인공지능의 발달로 인해 사람의 일자리를 대신하는 비중이 커져 고용 불안 되는 상황이 올 수도 있다. 이를 위해 정부나 기업들은 혁신적인 기술을 도입하는 것도 중요하지만 기술과 사람이 공존하는 방향으로 제조혁신을 이루는 것이 중요하다.

한국인더스트리4.0협회 임채성 회장은 ‘사람이 중심이 되는 혁신을 하자’는 캐치프라이즈를 내걸며 국내 제조 산업 분야의 올바른 변화를 가져와야 한다고 주장했다. 임 회장은 “4차 산업혁명은 고용을 파괴하는 것을 우려하기 때문에 사람을 우선으로 하는 솔루션을 개발하고 있다”며, “기업들도 무조건적인 기술 도입보다는 현재 자신의 기업 상태를 스스로 진단하고 분석해 공정혁신에 대한 고민을 해야 한다”고 설명했다.

실제 이러한 현상은 미국이나 유럽 등 선진국에서 먼저 일어나고 있다. 테슬라의 경우 시가총액이 북미 최대 자동차 제조업체인 제너럴모터스의 절반에 미치지만 직원 수는 제너럴모터스의 1/30에 불과하며 공장에서는 160여대의 로봇들이 제작하고 3,000여명의 작업자들은 차량 내 디스플레이 설치 등의 세부적인 작업만 담당하고 있다. 이 외 다른 제조 기업들 역시 공장 내 로봇의 수를 늘리고 인력을 줄이는 현상이 나타나고 있어 향후에는 인력감소 속도가 급격히 늘어갈 것으로 보인다.

Industry 4.0을 위한 주요 기업들의 전략
FA 주요 기업들은 Industry 4.0에 대비해 각자의 전문 기술 및 제품을 강조하며 4차 산업혁명의 도래에 따른 변화에 대처하고 있다.

로크웰오토메이션
산업 자동화 제품 및 정보 솔루션을 제공하고 자동화 분야를 선도해왔던 로크웰오토메이션은 110년 이상의 역사에서 어느 때 보다 빠른 고객의 디지털 전환을 실행하고 있다. 최근 다양한 IT 및 정보 솔루션 기업을 인수해 고객의 정보화를 위한 자사 정보 솔루션 및 제품 포트폴리오를 확장하고 있다.

이에 로크웰오토메이션은 정보 솔루션의 강력한 확대와 확장형 분석 및 클라우드 솔루션으로 장치에서 전체 엔터프라이즈까지 적용 가능한 솔루션을 대거 출시해 급변하는 제조 현장에 대응하고 있다. 이 솔루션들은 제조 현장에서 제어 시스템을 통해 발생되고 수집되는 빅데이터를 보다 효율적이고, 효과적으로 사용할 수 있도록 돕는다.

B&R산업자동화
비앤알은 스마트 팩토리에 있어 기본 기능을 라이브러리화해 쉬운 세팅이 강점인 mapp 솔루션을 통해 경쟁력을 강화하고 있다. 특히 B&R 제품과 솔루션은 개방형 표준으로, 시스템을 자유롭게 확장할 수 있으며 다른 제품들과 새로운 시스템에도 문제없이 호환된다. 기계와 생산 라인은 완벽한 네트워크로 연결될 수 있으며 향후 이러한 시스템은 더욱 밀접하게 연결돼 모든 IT 플랫폼에서 공장 전체에 걸쳐 통신하게 된다.

또한 컨디션 모니터링, openSAFETY, POWERLINK, OPC UA, 세이프티 기술로 대변되는 B&R 기술력은 모든 레벨에 적합한 개방형 솔루션이다. 통합 세이프티 기술이 적용된 모듈형 컨트롤 및 I/O 시스템은 매우 빠르고 정확해야 하는 동시에 비용 대비 효율성이 요구되는 공장 및 기계 제어에 적합하다.

슈나이더일렉트릭코리아
슈나이더일렉트릭코리아는 수 십년간 쌓아온 IoT 기술 노하우로 스마트 팩토리 구축에 있어 맞춤형 솔루션과 중저가 라인업 제품으로 공략에 나선다는 계획이다. 이미 슈나이더일렉트릭 그룹 매출 중 45%가 IoT 관련 제품에서 나오고 있으며 1990년부터 일찍이 R&D를 시작하며 쌓아 온 노하우 및 글로벌 전문성을 바탕으로 국내 기업의 니즈에 맞는 맞춤형 솔루션을 제공할 예정이다.

또한 2015년 9월부터 AT&T, 시스코, GE, IBM, 인텔 등의 사물인터넷 업계 리더들이 참여하고 있는 산업인터넷컨소시엄(IIC : Industrial Internet Consortium)의 이사회에 선정돼 업계 표준을 제정하고, 산업인터넷 도입 가속화를 위한 프레임워크를 개발하는 데 중추적인 역할을 하고 있으며 앞으로도 산업용 사물인터넷과 관련된 표준 정립에 기여할 계획이다.

한국미쓰비시전기오토메이션
한국미쓰비시전기오토메이션은 2003년부터 시작한 ‘e-Factory’를 통한 스마트 팩토리 사업으로 생산의 최적화를 도모하고 있다. 이에 첨단 FA 기기 제품과 기술, 노하우를 응축한 소프트웨어부터 고객의 장치, 용도에 맟춘 최적의 조합을 제안해 고객의 문제 해결을 지원하고 있다.

특히 제대로 된 정보를 수집하거나 수집한 데이터를 e팩토리에 엣지 컴퓨팅의 단계를 통해서 전달하고 모아진 데이터를 앞으로는 제대로 분석할 수 있는 것에 집중화해 고객의 공장 효율화에 공헌하고 가시화에도 공헌한다는 계획이다. 더불어 국내 스마트 팩토리 표준화에 대해 한국은 이제 막 스마트 팩토리를 도입한 실정이고 따라서 미쓰비시전기는 e팩토리를 통해 스마트 팩토리 표준화에 힘쓸 예정이다.
FA저널 SMART FACTORY 박 규 찬 기자 (fa@infothe.com)

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