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스마트공장을 구축하는 제조인들을 위한 안내서

4차 산업혁명에 대한 관심이 쉽사리 식을 기미가 보이지 않는다. 이는 서점가에서도 실감할 수 있는 사실이다. 4차 산업혁명에 대해 고민하는 제조 현장의 전문가들로 구성된 한국인더스트리4.0협회는 지난해 『4차 산업혁명,어떻게 시작할 것인가』를 펴낸 데 이어 『4차 산업혁명, 새로운 제조업의 시대』를 새롭게 출간했다.

지난 6월 23일 여의도 중소기업중앙회에서 개최된 『4차 산업혁명, 새로운 제조업의 시대』 출간 기념 특별 세미나
지난 6월 23일 여의도 중소기업중앙회에서 개최된 『4차 산업혁명, 새로운 제조업의 시대』 출간 기념 특별 세미나

이에 지난 6월 23일에는 출간 기념 특별 세미나를 개최해 공동 저자인 Smart Machine & Factory 박한구 대표, 한국뉴욕주립대학교 송형권 교수, 카톨릭관동대학교 장원중 교수, 로크웰오토메이션 이순열 상무, 건국대학교 임채성 교수가 책의 내용을 알기 쉽게 풀어서 설명하고, 세미나 참석자들의 질문에 대답하는 시간을 가졌다.

4차 산업혁명의 특징

『4차 산업혁명, 어떻게 시작할 것인가』에서 4차 산업혁명의 개요 및 흐름, 혁신에 대응하기 위한 인사이트를 중점적으로 제시했다면, 이번 책의 주요 내용은 스마트공장 구축에 앞서 고려해야 할 실질적인 사항들이다. 그렇다면 우선 4차 산업혁명과 제조업의 관계에 대해 짚고 넘어가도록 하자. 송형권 교수는 4차 산업혁명의 특징으로 초연결 시대데이터 자본주의 시대, 개인 맞춤형 가치 시대의 세 가지를 꼽았다.

즉 4차 산업혁명이 실현될 경우 모든 사물들이 하나로 연결되며, 데이터가 자산이 되고, 제조 기업에서는 고객의 개별적인 요구를 충족할 필요가 있다는 것이다.

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이 기술을 주목하라

4차 산업혁명을 이끄는 첨단 기술로는 IoT, 통신망, 클라우드 컴퓨팅 및 포그 컴퓨팅, 로봇, 3D 프린팅, 가상 물리 시스템(Cyber Physical Systems), 빅데이터, 인공지능 등이 있다. 이들을 활용해 앞에서 말한 세 가지 특징을 만족시키는 것이 4차 산업혁명의 실현이라고 할 수 있다. 이중 특히 눈여겨 봐야 할 기술은 IoT와 3D 프린팅, 빅데이터다.

IoT, 즉 사물인터넷은 데이터 자본주의 시대가 진척될수록 그 중요성이 빠르게 커진다. 현재 전 세계 280억 개 장비가 네트워크를 통해 연결되어 있다. 그 수는 점차 증가해 2020년에는 500억 개의 사물들이 연결될 것으로 보인다. 데이터의 홍수라 해도 과언이 아니다.

데이터를 막연히 흘려보내지 않고 잘 모아두면 디지털 공간에 제조 공장을 그대로 구현할 수 있다. 이것이 바로 디지털 트윈(Digital Twin)이다. 디지털 트윈은 디지털 공간 상에서의 시뮬레이션 그 이상의 것들을 가능하게 한다. 진정한 디지털 트윈은 수집된 데이터 이력을 유심히 관찰해 기준 모델을 만들고 공장 내 설비가 제대로 작동하는지 여부를 판단할 수 있어야 한다.

3D 프린팅의 강점으로는 다품종 소량생산을 가능하게 한다는 점을 꼽을 수 있다. 기존의 대량생산 체제에서는 적은 품종을 얼마나 많이 찍어내느냐가 중요했지만, 개인 맞춤형 가치 시대에서는 개개인이 원하는 제품을 제때 생산할 수 있느냐가 관건이다. 3D 프린팅은 각각의 고객이 원하는 제품을 빠르고 정밀하게 생산할 수 있다는 점에서 매스 커스터마이제이션(mass customization)에 부합한다고 볼 수 있다. 또한 복잡한 형상도 손쉽게 가공할 수 있으며, 가공 과정에서 발생하는 폐기물의 양이 적다.

이러한 장점들로 인해 최근 3D 프린팅은 디자인실을 뛰쳐 나와 양산 라인에서 제 역할을 톡톡히 수행하고 있다. 포드와 로컬모터스는 3D 프린터를 활용해 개인 맞춤형 자동차를 생산하고 있으며, GE항공은 디젤엔진 부품에 3D 프린팅을 도입해 기존 부품보다 5배 더 강하면서도 25% 더 가벼운 제품을 만들고 있다. 최근에는 3D 프린팅을 통해 유리 제품도 만들 수 있게 되어 4천 년 이상 큰 변화 없이 이어져 내려온 유리 산업에 일대 파란이 예상되기도 한다.

다음으로 살펴볼 빅데이터는 인공지능과 밀접한 관련이 있다. 송형권 교수는 빅데이터와 인공지능의 관계를 아케이드 게임인 팩맨에 빗대어 설명했다. 단순히 많은 데이터를 입력한다고 해서 끝이 아니라, 게임 속 팩맨과 마찬가지로 ‘좋은 데이터’를 많이 먹어야 똑똑해진다는 의미에서다.

빅데이터와 인공지능, 그리고 제조업

스마트공장을 설명하기 위한 세 가지 키워드로는 디지털화와 연결화, 스마트화가 있다. 스마트공장에서는 디지털화 된 설비들이 방대한 양의 데이터를 쏟아낸다. 이 데이터를 제대로 활용하는 것이 스마트화를 향한 길이다. 이러한 점에서 스마트공장의 핵심은 빅데이터라고 볼 수 있다.

지금까지 제조 현장의 진전을 이끌어온 것은 정보기술(IT)과 공정기술(OT)이었다. 그러나 앞으로는 두 가지 요소만으로 변화를 끌어내기 힘들 것으로 보인다. 장원중 교수는 ‘데이터를 다루는 기술’이 4차 산업혁명을 이끌어 갈 핵심 기술이라고 강조했다. 따라서 스마트공장을 제대로 구축하기 위해서는 OT 전문가와 IT 전문가에 더해, 빅데이터를 기반으로 현장의 문제를 해결하기 위한 알고리즘을 개발할 수 있는 데이터 전문가가 함께 머리를 맞대야 한다는 것이다.

하둡과 파스트림의 비교
하둡과 파스트림의 비교

다음으로는 현장에서 발생하는 데이터를 저장 및 활용하기 위한 빅데이터 플랫폼을 선정해야 한다. 시중에 다양한 솔루션이 있지만 책에서는 하둡(Hadoop)과 파스트림(ParStream)에 대해 소개했다. 각 플랫폼들은 저마다의 장단점을 갖고 있으므로 성능은 물론 예산이나 활용 가능한 인력 등 다양한 요소를 고려해 신중히 플랫폼을 선정해야 한다.

플랫폼을 구축해 양질의 데이터를 수집했다면 이를 통해 인공지능을 성장시킬 수 있다. 인공지능은 크게 4단계로 나눌 수 있는데, 알파고는 3단계에 해당된다. 4단계, 즉 완전한 인공지능을 구현하기 위해서는 딥 러닝(deep learning) 기술이 수반되어야 한다. 딥 러닝은 사람이 개입하지 않더라도 컴퓨터가 스스로 데이터의 패턴을 찾아내고 그 패턴을 기반으로 의사 결정을 내리는 기술이다. 이를 통해 빅데이터는 방대한 양의 데이터를 축적하고 저장된 정보를 활용하는 수준에서 벗어나, 우리들의 문제를 직접적으로 해결해주는 도구로 자리매김할 것으로 보인다.

스마트공장 구축도 한 걸음부터

『4차 산업혁명, 새로운 제조업의 시대』는 부제인 ‘스마트공장, 이렇게 구축하라!’에서도 알 수 있듯 실제 스마트공장 구축을 위한 부문별 세부 실행 방안이 함께 제시되었다. 박한구 대표는 스마트공장 구축을 위해 일곱 단계의 절차가 필요하다고 강조했다.

스마트공장 구축 절차
스마트공장 구축 절차

우선 현재 공장 수준에 대한 진단 및 평가가 이뤄져야 한다. 이때 가급적 외부 기관과 협업해 객관적으로 평가하는 것이 좋다. 진단 및 평가가 완료되었다면 기대 목표를 명확히 설정해야 한다. 이때 정성적인 목표보다는 숫자로 표현 가능한 정량적인 목표가 유용하다. 기대 목표를 명확히 설정했다면 개선해야 할 대상과 개선 범위를 확정하고 어떤 기술이 필요한지 고민해야 한다. 공장 내 자재나 제품, 공구, 인력 등의 흐름이 불투명하다면 시각화 기술을 도입하고, 설비 구동률이 낮아 고민이라면 예지 정비가 가능한 스마트 머신을 마련하는 식이다.

다음으로는 계획을 실행하는 한편 내·외부 전문가를 중심으로 하는 최고 의사 결정 조직 위원회(Steering Committee)를 주기적으로 개최해 진행 방향을 점검하는 것이 좋다. 마지막으로 검증(verification)과 확인(validation) 과정을 통해 각 단계별 성과를 체크하면 된다.

이외에도 책에서는 설비, 생산, 품질, 에너지, 환경, 물류 등 10가지 부문에 따른 세부 실행 방안 또한 제시되었다. 그야말로 ‘스마트공장을 구축하는 제조인들을 위한 안내서’인 셈이다.

“4차 산업혁명 시대에서는 나 혼자만 잘한다고 해서 살아남을 수 있는 것이 아니다. 자재 공급사부터 협력사, 최종 고객에 이르기까지 데이터를 통해 초연결된 엔터프라이즈 커넥티드 기업이 되어야 한다”
– Smart Machine & Factory 박한구 대표

About 송해영 기자

제조업이 꼭 어려울 필요 있나요? 쉽지만 깊은 기사를 쓰기 위해 노력하고 있습니다:)