기획연재 ① 스마트 공장의 글로벌 추진 동향과 한국의 표준화 대응전략

Ⅰ. 스마트 공장의 정의 및 추진 목적, 대두 배경

1. 스마트 공장의 정의

스마트 공장이란 ‘제품 기획·설계, 유통·판매’ 등의 전 과정을 ICT(정보통신기술)로 통합해 최소 비용 및 시간으로 고객 맞춤형 제품을 생산하는 ‘미래형 공장’을 의미하는데, 중요한 것은 스마트 공장이 곧 미래형 공장이라는 점이다. 같은 맥락에서 독일의 DFKI(인공지능연구소)는 스마트 공장을 ‘스마트 사물 인터넷 기술에 기반을 두고 있는 공장 안의 모든 요소가 유기적으로 연결되어 지능적으로 운영되는 공장’으로 정의했다.

스마트 공장 설계에 필요한 핵심 기술은 ‘IoT(Internet of Things, 사물 인터넷)’와 ‘CPS(Cyber Physical System, 사이버 물리 시스템)’인데, 스마트 공장은 이 두 기술을 토대로 해 모든 제조 단계를 ‘자동화·정보화(디지털화)’시킬 뿐만 아니라 가치사슬 전체가 하나의 공장과 같이 실시간으로 연동되는 생산 체계를 지향한다. 스마트 공장은 IoT에 의한 소재·제품·기기의 지능화를 통해 과거의 경직된 중앙집중식 생산 체계(Industry 3.0)를 모듈 단위의 유연한 분산·자율 제어 생산 체계(Industry 4.0)로 전환할 수 있다.

2. 스마트 공장의 추진 목적

‘제조업 위상 강화’, ‘고급 인재 유치’, ‘양질의 일자리 창출’ 등을 지향하는 스마트 공장은 ‘생산 공정’, ‘조달 물류’, ‘서비스’를 통합할 수 있는데, 이 세 가지 요소를 통합하는 것이 스마트 공장의 주요 목적이기도 하다.

이외에도 스마트 공장은 ‘생산성 향상’, ‘에너지 절감’, ‘인간 중심’의 작업 환경을 구현하며, ‘개인 맞춤 제조’, ‘제조·서비스 융합’ 등으로 대표되는 새로운 제조·비즈니스 환경에 능동적으로 대응할 수 있는데, 이 같은 환경을 조성하는 것 역시 스마트 공장화 추진의 주요 목적 중 하나이다.

한편, 스마트 공장은 센서, 액추에이터, 모바일 장치 등과 같은 물리적 세계의 사물이 CPS를 통해 인터넷상의 생산 및 재고 관리, 고객 관리 등과 같은 서비스와 연결되는 스마트화로 진화·발전하도록 지원한다. 이 같은 특성을 갖춘 스마트 공장의 제조 단계별 특성을 정리하면 다음 <표 1>과 같다.

3. 스마트 공장의 대두 배경

전 세계적인 스마트 공장화의 추진 및 대두 배경으로는 ‘제조 환경 변화’와 ‘첨단 제조업 육성 시도’를 들 수 있다. 제조 환경 변화 측면에 있어서는 독일의 예를 들 수 있는데, 독일은 2000년대 후반부터 제조업 비중의 하락을 경험하게 되었다.

제조업의 쇠퇴는 사회·경제·산업 문제로 이어지게 되었는데, 이와 동시에 글로벌 제조업 비중에서 독일이 차지하는 비중이 점차 감소하기 시작했고, 제조업 생산 인구 감소 현상 등의 인구 구조 변화가 진행되었다.

이에 독일은 이 문제들에 대응하고자 스마트 공장을 중심으로 한 Industry 4.0 제조업 진화 전략을 추진하게 되었다. 한편, 글로벌 금융위기 이후 세계 제조업은 장기적인 경기 침체와 노동 원가 및 원자재 비용 상승 등으로 인해 성장의 한계에 봉착하게 되었다.

이에 더해 해외 생산품 운송 비용, 지적재산권 침해, 더딘 공정 혁신, 인건비 상승 등과 같은 요인 때문에 해외에 진출했던 공장들이 리쇼어링(해외에 진출한 자국 기업을 각종 세제 혜택과 규제 완화 등을 통해 국내로 불러들이는 정책)을 추진하게 되었다.

또한 숙련공 부족, 인구 고령화 및 저출산과 같은 사회 현상이 진행되면서 고객 수요와 관련된 급격한 변화가 일어나게 되었고, 이로 인해 제품 수명주기가 단축되기에 이르렀다. 이 같은 일련의 변화에 대한 적절한 대응 및 생존을 위해 기업들은 높은 품질 수준 및 생산성 효율 확보를 기업의 핵심 목표로 설정하게 되었다.

더 나아가 독일, 미국 등의 제조 강국을 중심으로 새로운 패러다임을 통한 생산효율 증대, 친환경 고객 맞춤형 생산을 통해 제조업 경쟁력 강화 및 첨단 제조업 육성을 추진해야 한다는 흐름이 생겨나게 되었는데, 이것 역시 스마트 공장화 추진 및 대두의 주요 배경으로 이어지게 되었다.

자료제공 | 한국표준협회(www.ksa.or.kr)