[첨단 헬로티]
대부분 스마트 제조 표준화 전략은 독일과 미국에서 나온 모델이다. 독일의 RAMI4.0과 미국의 NIST & IIRA와 같은 모델을 한국도 만들 수 있는 체계가 있어야 하는데, 이를 위해서는 무엇보다도 개개인과 기업들이 협업할 수 있는 구조가 필요하다. 또한, 독일, 미국, 일본이 그랬던 것처럼 우리도 국가의 강점을 살린 전략적 플랫폼을 구축해야 할 것이다. 한국·독일·미국·일본의 스마트 제조 표준화 전략에 대해 한국표준협회 이상동 센터장이 ‘스마트공장 표준화 세미나’에서 발표한 강연 내용을 정리했다.
▲ 이상동 한국표준협회 센터장
한국의 스마트공장은 2016년 12월말 기준 2,800개사 정도 구축 지원됐다. 스마트공장을 만들었다기보다는 스마트공장이 되도록 지원했다고 봐야 할 것이다. 스마트공장추진단 발표에 의하면, 스마트공장 구축은 품질 및 생산성 향상, 에너지 절감, 납기 단축 등 다양한 성과를 창출했다.
스마트공장을 더욱 더 보급 확산하기 위해서는 확산 모델이 필요하다. 이를 위해 지난 2016년에는 경기도 안산에 있는 동양피스톤에 자동화 설비 도입 및 솔루션 구축을 완료했다. 데모 공장 또한 1단계 공정라인 핵심모듈을 구축 중이며, 올해 3월 기준 공정률이 45% 진행됐다.
올해 스마트공장 보급은 2,200개사 지원으로 누적 합계 5,000개사 정도 보급하겠다는 계획을 세우고 있으며, 예산은 1,108억원을 투입할 예정이다. 기업당 지원 금액은 5,000만원 정도 될 것 같다.
우리나라 정책상 2020년까지 1만 개를 만든다고 했는데, 스마트공장 유형도 다양화하고 있다. 최근 에너지저장장치(ESS) 등 에너지 신산업 기술을 적용한 클린에너지 스마트공장, 원격지 데이터 센터로부터 솔루션 기능을 서비스하는 클라우딩 스마트공장 등, 이런 형태로 확산되고 있다.
그리고 이미 구축된 공장의 고도화 지원을 위해 172명의 기업별 전담 코디를 지정하여 지속적인 유지보수와 업그레이드를 지원하고 있다.
독일의 스마트 제조 전략
그러면 외국의 사례는 어떤가. 미국, 독일, 일본의 스마트 제조 전략을 살펴보겠다. 독일은 제조업의 고도화와 기계·설비 산업의 수출 촉진을 민관의 노력으로 추진하고 있다. 독일의 강점을 보면 대기업도 있지만, 히든 챔피언이라는 중소기업이 약 1,300개나 된다. 그리고 클러스트 형태로 구성된 기업이 독일에는 300개 정도 된다. 이러한 기반들이 추진동력이 되고 있다. 또 하나는 산업과 대학의 연계가 좋아 기초 연구의 성과 및 중소기업의 아이디어를 높은 정확도로 사업화하고, 기업과 산업에 도움이 되는 실질적인 전문성을 가진 연구자를 다수 배출·순환시키는 구조를 구축해 놓았다.
또한, ICT 기술과 제조기술을 결합한 고효율·고부가가치의 생산을 가능하도록 해서 전체 제조업의 국제 경쟁력을 강화하는 데 초점을 두고 있다. 뿐만 아니라 하이테크 산업에 ICT 기술을 철저하게 접목해서 독일의 기계와 설비 산업의 수출을 지속적으로 촉진하기 위해 국제 표준 제정을 선도하는 독일 기업에 유리한 환경을 형성하도록 노력하고 있다.
그러면 독일 정부는 이러한 기업에 어떤 지원을 하고 있나. 독일은 2025년 정도 되면 취업 구조가 디지털 리터러시(읽고 쓰기)는 모든 근로자에게 필수가 될 것으로 내다보고, 기업이 개발·운용하는 IT 인재 육성 프로그램에 자금을 제공하고 있다. 또 하나는 표준화와 연구개발을 위한 ‘플랫폼 인더스트리4.0’을 통해, 독일 정부가 기업 조직 간의 이해 및 조정 역할을 수행한다. 또 중소기업이 인더스트리4.0에 대응하고 대기업과의 연계를 원활히 하기 위한 설비투자에 정책금융을 제공하고 있다.
다음으로 독일 스마트 제조의 특징을 살펴보겠다. 독일 공학한림원(acatech)에서는 이것을 크게 4가지로 정리하고 있다. 첫 번째는 스마트 제조 시스템의 수직 통합이다. 기기와 기기 간, 사람과 기기 간이 네트워킹되고 기기와 로봇이 지능화되면서 자율화된 생산시스템이 가능해져, 유연하고 효율적인 생산 및 유지관리를 실현하게 된다.
두 번째는 글로벌 밸류 네트워크에 의한 수평 통합이다. 공장과 공장 간, 그리고 해외 협력업체뿐만 아니라 국내에 있는 협력업체와도 서로 커뮤니케이션할 수 있는 최적화 실현을 위해 고민하고 있다.
세 번째는 첨단기술을 통한 고도화이다. 인공지능, 로봇, 센서와 같은 첨단 기술들이 생산시스템에 반영되어 생산 효율을 고도화할 수 있는 새로운 비즈니스 모델을 실현하고 있다.
네 번째는 라이프 사이클 전반에 걸쳐 일관된 엔지니어링이다. 제품의 설계에서부터 개발, 제조, 유통, 서비스 등 모든 라인까지 기술적인 장벽이 없도록 가치사슬의 최적화를 실현하고 있다.
독일은 또, 인더스트리4.0의 조기 실현을 위해 산학연관이 참여해 ‘플랫폼 인더스트리4.0’을 설립, 인더스트리4.0의 연구개발을 산업계에 보급하고 있다. 활동으로는 표준화, 복잡한 시스템 관리, 광대역 인프라, 안전 및 보안, 노동 조직과 설계, 교육과 인재 유성, 규제의 프레임워크, 자원의 효율성 등, 8가지 우선 분야를 두어 분야별 워킹그룹에서 개별 연구개발 프로젝트를 추진하고 있다.
한 가지 사례를 보면, 독일 교육연구부에서는 스마트 제조 테스트베드를 구축해서 많은 기업이 확인하고 배울 기회를 제공한다. 여기에 참여하고 있는 대학, 연구기관, 기업만도 174개에 이른다고 한다.
한국의 경우도 스마트공장을 추진하고 있지만, 개별 기업 단위로 지원하고 있기 때문에 앞으로 기업과 기업 간의 협업의 길을 찾아내야 하는 과제를 안고 있다. 초기에 컨소시엄이나 얼라이언스 형태를 통해서 상호 융·복합, 융합, 협업이 되는 구조가 필요할 것 같다.
플랫폼 인더스트리4.0을 보면, 초기에는 3개 협단체가 참가했는데 2015년 4월 이후로는 정부가 다시 주도적인 역할을 하는 것 같다. 따라서 정부뿐만 아니라 노동조합, 연구기관, 이런 다각적인 이해관계자들이 참여해서 추진하는 체계를 갖추고 있다.
다음으로 독일의 인더스트리4.0 실현 전략이다. 이것은 인더스트리4.0 실현을 위해 연구와 혁신이 필요한 가장 중요한 5가지 항목, 즉 (1)가치 네트워크를 횡단하는 수평 통합, (2)라이프 사이클에 걸쳐 일관된 엔지니어링, (3)수직 통합과 네트워킹 된 생산시스템, (4)직장환경을 배려한 새로운 노동 인프라, (5)분야 간 협력기술의 지속적인 개발 등에서 2035년까지의 로드맵과 세분화된 이정표를 제시했다. 참조 아키텍처로서 RAMI4.0 모델도 여기에 제시되어 있다.
위 5가지 분야에 대해 독일 정부는 각 활동에 대한 항목들을 제시하고 언제까지 달성하겠다고 하는 마일스톤을 설정해서, 짧은 기간의 연구와 혁신 활동이 아니라 독일 제조업의 지속적인 경쟁력을 유지하기 위해서 매우 장기적인 비전을 제시하고 있으며 실행하기 위한 로드맵을 갖추고 있다.
미국의 스마트 제조 전략
다음은 미국의 스마트 제조 전략을 살펴보겠다. 미국은 정부 주도가 아닌 철저하게 민간 중심으로 진행되고 있다. 주로 대기업이 직접 제휴를 맺고 생산 IoT화 실현에 중소기업을 주요 대상으로 교육 및 플랫폼을 제공한다. 특히 미국의 강점이라고 하면, IT의 기술 수준과 인재 확보가 다른 나라를 압도한다. 미국은 최고의 인재가 만들어내는 인공지능 등의 첨단 분야에서 최첨단 기술 수준 기업이 자유롭게 경쟁하고 성장할 수 있는 역동적인 생태계를 구축하고 있다. 그 결과 IT 업계에서 구글을 비롯한 미국 기업이 세계를 석권하고 있다.
미국은 또, 대기업 연합이 주도적으로 해외 기업을 끌어들여 산업IoT화를 주도하고 플랫폼을 포함해 자사 유리한 경쟁 환경을 구축했다는 점에서 기업의 성공 동력을 찾을 수 있다.
그러면 미국 정부는 어떤 역할을 하고 있나. 첫째, 현장 인력을 위한 교육에 투자하고 있다. 예를 들면, 정부 주도로 설립된 DMDII(디지털제조설계혁신연구소)에서 디지털 제조·설계의 온라인 강좌를 준비하고 있으며, 첨단 제조 분야에서의 양성 훈련 보조금을 확보해 지원하고 있다. 둘째, 소규모 기업에 첨단 제조 관련 플랫폼을 구축 개방하는 등 플랫폼 데이터 공유에 적극적으로 지원하고 있다. 예를 들면, DMDII 주도로 디지털 제조를 도입 가능하게 하는 플랫폼 DMC(디지털제조공동체)를 구축했으며, DARPA(국방고등연구계획국)은 기계학습기술 등을 이용한 빅데이터 분석기술의 개발을 외부에서 조달할 수 있도록 지원하고 있다. 셋째, 산업로봇 등과 함께 디지털 제조기술 R&D에 자금을 지원하고 있다.
한편, 미국은 스마트 제조 구현에 필요한 표준화 프로젝트를 위해 DMDII 외에 IIC, SMLC 등을 설립, 운영하고 있다. 설립 목적과 활동 내용을 살펴보면, DMDII(Digital Manufacturing and Design Innovation Institute)는 제조의 효율화, 비용 절감, 스피드화 실현, 해외로 유출되는 고용인력의 국내 유지를 위해 설립됐다. 현재 DMDII에는 GE 등 대기업도 참여하고 있으며, 프로젝트를 통해 오픈 소스 소프트웨어와 온라인 교육을 개발해 제공하고 있다. 결국은 미국 스마트 제조에 필요한 도구(Tool)라든지 소프트웨어 전문지식을 제공하는 역할을 하고 있다. 예산은 국방부에서 약 7,000만 달러를 초기에 보조금으로 지원했고, 여기에 참여하는 기업들은 연간 40만 달러(Tier1)에서 500달러(Tier3) 회비를 내고 참여하고 있다. Tier1, 2멤버에게는 무료로 개방돼 DMDII에서 개발된 지적재산권을 제공을 받고 있다.
DMDII의 활동으로는 크게 사이버 피지컬 매뉴팩처링에 대한 오퍼레이팅 시스템 연구를 하고 있다. 또한, 플랫폼에 대한 연구와 교육 과정에 대한 프로그램을 만들어서 무료로 보급하고 있다. 주요 프로젝트는 다면적으로 자원관리가 가능한 IoT제조용 OS 개발과 DMC 활성화, 온라인에서 제공하는 ‘디지털 제조·설계 집중 코스’ 개발 등이 있다.
산업용 인터넷에서 주도권 확보를 목표로 설립된 IIC(Industrial Internet Consortium)는 현재 27개국에서 220개 이상의 멤버들이 참가해 활동하고 있다. 대상 영역으로는 에너지, 제조, 수송, 헬스케어, 공공 등 5개 영역이다. 주요 활동은 사업전략 솔루션 라이프사이클, 법률, 마케팅, 멤버십, 보안, 기술, 테스트베드의 7개 영역에서 워킹그룹(WG)을 설치해 운영하고 있다. 2015년 6월에는 아키텍처 태스크 그룹에서의 검토 결과를 토대로 ‘참조 아키텍처’를 발표한 바 있으며, 기타 용어정의와 공통의 보안 프레임워크 구축, 표준기관과의 창구업무를 수행하기도 했다. 또한, 현재 9개 테스트베드를 개설, 3개월마다 1회씩 멤버 회의를 개최하고 있다.
다음은 SMLC(Smart Manufacturing Leadership Coalition)이다. 이 기관은 정부로부터 예산을 받아서 개별 프로젝트를 추진한다. 이를 통해서 스마트 제조 플랫폼에 대한 프로토 타입을 개발해서 보급하는 역할을 한다.
▲ 세계 속의 인더스트리4.0
일본의 스마트 제조 전략
다음은 일본의 스마트 제조 전략이다. 일본 기업의 특징은 대규모의 설비를 투자한다든지 시스템을 확 바꾸지는 않는 것 같다. 예를 들어, 도요타 생산방식으로 한다고 해서 모두 첨단 기계로 교체하는 줄 알았는데, 공장에 가보면 천정에 거미줄도 있다. 그 정도로 오래된 공장이지만, 가지고 있는 자원을 최대한 활용해서 효율을 높이는 데 초점을 두고 있다.
일본 정부는 스마트 제조는 혁신적인 산업구조를 만들기 위해서는 반드시 필요한 요소로 보고 있다. 혁신적인 산업구조를 만들기 위해 일본 정부는 어떤 역할을 하고 있을까. 크게 3가지 전략적 플랫폼을 구축했다. 첫 번째가 IoT 가속화 컨소시엄(ITAC), 두 번째는 로봇 혁명 이니셔티브(RRI), 세 번째는 인공지능 연구이다. 이 3가지 축 간에 협업을 통해서 기업의 지원 방법을 찾아내고 있다.
그러면 스마트 제조 관련해서 어떤 체계를 가졌는지 살펴보겠다. 우선 IoT 분야 관련해서는 일본 정부가 7개 부분에 대해서 중점 지원 분야로 선정해 놓고 있다. 그중 하나가 제조 분야인데, 제조 부분을 확대해 보면 연결되어 있는 것이 바로 RRI(Robot Revolution Initiative)이다. 현재 430여 개의 기업과 기관, 대학이 참여하고 있다. 여기서 만들어진 기술은 제조부문부터 가정의 일상생활까지 공유하며, 표준화된 부분도 공유하는 구조로 되어 있다. 이를 위해 워킹그룹에서는 접목기술과 공장자동화 간의 시스템 통합 표준화라든지 시스템 통합 프로젝트를 추진하고 있다.
일본의 스마트 제조 프로젝트는 실질적으로 할 수 있는 숫자를 목표로 삼고 있다. 내용을 보면, 2020년까지 50개의 첨단 유스케이스를 창출해서 테스트베드를 운영하겠다는 전략이다. 여기서 중요한 건 테스트베드를 운영하면서 나오는 기술 부문에 대해서는 모두 국제 표준화를 하겠다는 목표를 세우고 있다. 그리고 또 한 가지는 스마트 제조가 테스트베드를 만들어 놓았다고 하지만, 실제로 실행이 되려면 기업에 지원을 해줘야 한다. 일본 정부는 2016년까지 5개 지역 기반의 이니셔티브를 설립했다. 그리고 해외 기관과는 협력체계를 구성해서 인공지능, 사물인터넷, 빅데이터를 포함한 연구 분야를 지정해서 협력을 지속하고 있다.
이어서 일본의 스마트 제조 실행 전략을 간략히 알아보겠다. 일본 정부는 스마트 제조 프로젝트 일환으로 IT를 활용한 공장자동화 데이터 포맷 구축에 박차를 가하고 있으며, 특히 비즈니스 애플리케이션으로 공장 내 정보를 연결시키기 위한 중소기업에 적용 가능한 데이터 이용 도구를 촉진하고 있다. 이를 위해 시범공장에 기업당 5억엔 정도를 지원하고 있다. 또한, 스마트 제조 기술을 중소기업에 접목하기 위해 2016년도에는 각 5개 지역에 지원팀을 설립했다. 대부분 중소기업은 개선(KAIZEN)하는 법과 사물인터넷, 로봇의 이용방법을 잘 모른다. 이런 것을 중소기업이 손쉽게 수용할 수 있도록 지역에 지원팀을 만들어 운영하고 있다. 특히 중소기업을 위한 특수지원학교를 운영함으로써 작업자를 숙련된 전문가로 양성하는 노력을 하고 있다. 뿐만 아니라 지역의 지원센터와 협력해서 ICT를 접목하는 제조시스템에 대한 지원활동과 로봇의 효율을 높이는 활동을 지원하고 있다.
