스마트 팩토리는 공장 내 설비와 중간 부품이 스스로 정보를 교환하면서 제품을 생산하는 무인공정을 구현해 제조산업의 경쟁력을 향상시키며, 생산라인을 다양화해 소품종 대량생산이라는 규모의 경제에서 개인 맞춤형 다품종 소량생산으로의 패러다임 전환까지 이뤄낼 수 있다. 스마트 팩토리를 구현하기 위해서는 IoT, 빅데이터 등이 필수로, 이는 IT 산업에 새로운 기회를 안겨주고 있다. <편집자>
스마트 팩토리(Smart Factory)란, IT 기술과 결합해 자동화된 제조설비, 생산공정으로, 제조산업의 경쟁력 제고 측면에서 관심을 받고 있다. 특히 우리나라는 제조산업이 국가경제의 중추적인 역할을 하기에 스마트 팩토리가 높은 관심을 받고 있으며, 확산의 필요성도 크다. 이에 우리나라 정부는 국내 중소형 공장 중 1/3에 달하는 1만개의 중소 공장에 스마트 팩토리를 구축을 목표로 하는 ‘제조업 혁신 3.0’ 전략을 가동하고 있다.
2008년 금융위기, 제조 혁신 ‘부상’
스마트 팩토리에 대한 관심과 지원은 비단 우리나라의 일만은 아니다. 독일, 미국, 중국 등 다양한 국가에서도 높은 관심을 보이고 있는 것으로, 인더스트리 4.0(독일), 어드벤스드 매뉴팩처링 2.0(미국), 퓨쳐 오브 인더스트리(프랑스), 인텔리전트 매뉴팩처링 2025(중국) 등으로 명명하면서 국가적인 과제로 스마트 팩토리 확산 전략을 가동하고 있다.
스마트 팩토리를 전세계적인 관심사로 부상시키는 데에는 2008년 금융위기가 직접적인 영향을 끼쳤다. 2008년의 폭풍우 이후 제조업이 강한 독일, 오스트리아 등은 비교적 빠르고, 쉽게 금융위기를 극복할 수 있었지만, 제조산업의 기반이 취약한 그리스, 포르투갈, 스페인 등은 같은 유럽 지역임에도 불구하고, 독일 등과는 상당한 차이를 보였다. 이는 국가경제를 지탱하는 중추로서 중요성이 제고되고 있다. 이에 제조산업의 경쟁력 강화를 위한 방안으로 스마트 팩토리가 급부상한 것이다.
스마트 팩토리의 대두에는 환경적 변화의 측면도 존재한다. 우리나라를 비롯해 독일, 일본, 미국 등이 가진 공통적 고민은 제조업 종사자의 감소다. 반면 개발도상국가는 막대한 노동력을 바탕으로 선진국을 빠르게 추격하고 있다. 따라서 출산율 저하와 고령화로 인해 제조업 종사자는 감소해 경쟁력 유지를 위한 혁신 방안이 요구된다. 특히 숙련된 제조업 종사자의 노하우가 공유, 유지될 수 있는 환경을 만드는 것이 중요한 요소로, 노하우의 공유와 전수가 제대로 이뤄지게 되면, 생산 인구 감소를 극복할 수 있는 기틀을 마련할 수 있게 된다.
이를 가능하게 하는 것이 바로 스마트 팩토리로, 사물인터넷(IoT) 등 기술 진화에 힘입어 자동생산과 관리를 구현하는 지능형 시스템을 바탕으로 제조공장을 구성함으로써 시장 상황에 최적화된 효과적인 생산 체계를 구현하게 된다. 스마트 팩토리의 혁신성은 18세기 증기기관에 의한 1차 산업혁명, 20세기 초 전기의 활용에 따른 2차 산업혁명, 그리고 전자기기와 인터넷에 의한 3차 산업혁명에 이은 4차 산업 혁명으로까지 평가받고 있다.
4차 산업혁명으로까지 언급되는 스마트 팩토리의 주요 동력은 IT와 제조업의 융합이며, 구체적으로는 다양한 사물이 인터넷에 연결시키는 사물인터넷(IoT), 그리고 방대하고 다양한 데이터를 분석하는 빅데이터가 주된 수단이다. 제조 공장 내 설비와 센서를 인터넷으로 연결시켜 공장 내 상황을 수집하면서 모니터링하고, 공장 내외부 정보를 연결해 빅데이터 분석하고, 제어함으로써 공장이 최상의 생산 효율을 보이도록 유지시킬 수 있는 것이다.
불량률 감소·생산 효율 극대화
적극적으로 IoT 기술을 수용하면서 ‘생각하는 공장(Brilliant Factories)’이라는 이름으로 스마트 팩토리를 추진한 제너럴일렉트릭(GE)은 가장 잘 알려진 사례는 스마트 팩토리의 사례로 꼽힌다.
GE는 400여개의 생산시설을 IoT 기술로 연결해 혁신을 이뤄내겠다는 목표로 생각하는 공장 프로젝트를 시작했다. 엔지니어링 팀에서 설계한 제품을 디지털 기술로 생산 시설과 연결하고, 파트너와 서비스 운영부서까지 연결을 확대함으로써 더 정확한 의사결정과 생산성 향상을 이뤄내기 위함이다. GE에 따르면, 이러한 공유만으로도 생산 효율을 10% 이상 끌어올릴 수 있는 것으로 나타났다.
인도의 멀티모달 공장은 GE의 대표적인 스마트 팩토리로, 항공, 파워, 오일앤가스, 운송 등 GE의 네 영역에서 요구되는 제품을 모두 생산하는 멀티모달 공장에는 시설과 컴퓨터가 IoT를 통해 연결돼 정보를 공유, 제조 품질을 유지하고, 돌발적인 장애를 예방하는 시스템이 구현되고 있다. 나아가 공급망·서비스·유통망과 인터넷을 통해 연결돼 최적의 생산 효율이 유지되도록 하고 있다.
더불어 GE는 생각하는 공장을 기반으로 다양한 파일럿 프로젝트를 진행해 다양한 산업 인터넷의 가능성을 모색하고 있다. 예를 들면 터보 머신 사업부분에서는 생산부서와 엔지니어링 부서를 연결, 엔지니어링 팀에서의 부품 개발 즉시 생산부서와 연결돼 설계의 실제 생산 가능성을 점검하고, 즉각적인 피드백이 이뤄지도록 함으로써 설계 오류와 생산, 선계의 불협화음으로 발생하는 비효율을 제거할 수 있도록 한다.
GE는 이러한 경험을 바탕으로 IoT를 각 산업에 맞춤화해 제공하는 산업 특화 클라우드 서비스인 ‘프레딕스’를 발표, 비즈니스 영역을 확대했다. 산업용 IoT(IIoT : Industry Internet of Things)를 분야에서 전통적인 IT 기업과 경쟁하는 애플리케이션 서비스 영역에 진출한 것으로, IoT 기반의 생산성 향상을 넘어 새로운 시장까지 개척하는 것이다. 볼보와 프록터앤겜블(P&G)에 ‘생각하는 공장’ 플랫폼을 공급한 GE는 파일럿 프로젝트를 통해 정비 계획, 비행경로는 물론 풍향, 습도까지 고려해 항공기가 최적의 연료 효율을 나타낼 수 있는 비행 시간표를 산출하는 시스템을 개발하고, 이를 미국 사우스웨스트항공에 공급, 약 1억달러의 유류비 절감 성과를 기록하기도 했다.
지멘스도 독일 암베르크 공장에서 스마트 팩토리를 구현하고 있다. IoT와 빅데이터를 통해 자동화 공정을 실현하고 있는 지멘스 암베르크 공장은 이상이 발생하거나 예측되면, 해당 지점을 즉각적으로 확인하고, 조치할 수 있는 환경을 구현하고 있다. 이를 위해 암베르크 공장은 매일 5000만건, 연간 182억건의 데이터를 분석을 수행하고 있다. 지멘스에 따르면, 이를 통해 제품 불량률은 100만개 가운데 11.5개, 즉 0.001% 수준으로 낮웠으며, 생산성은 800% 이상 증가하는 성과를 거두고 있다.
