스마트(똑똑)한 공장? 스마트 팩토리란 무엇인가

스마트 팩토리는 제조와 설계 등 생산과정과 디지털 자동화 솔루션이 통합하여 여기에 ICT(정보통신기술)를 적용하여 공장의 생산성의 향상과 품질의 향상 그리고 이를 통한 고객만족 및 고객의 니즈를 완성시켜주는 지능형 공장이다. 공장 내에 IoT(사물인터넷)를 각종 설비와 기계에 적용하여 실시간으로 공정과정을 수집하고 분석해 스스로 자동 제어가 가능하도록 만들어진 미래형 공장이라 할 수 있다. 21세기에 들어서면서 세계적으로 급격히 증가하고 있는 고령화 문제는 숙련 노동자들의 감소를 초래하였고 더불어 빠른 속도의 제품 트렌드의 변화 주기는 각 제품의 수명주기의 급격한 단축을 유발하였다. 여기에 제품 구매를 책임지는 고객들의 니즈가 다양해지면서 각 기업들에게는 업계 경쟁력을 갖추기 위한 개인별 맞춤식 생산이 요구되었다. 또한 산업 구조가 단순 제조업에서 IT(정보기술)와 융합한 고품격 서비스업으로 변해가면서 과거의 단순한 제조업은 경쟁력의 약화를 넘어 큰 타격을 입게 되었다. 이것은 그동안의 단순하고도 소비자 맞춤식이 아닌 대량으로 제품을 생산하던 과거의 제조업에게 혁신적인 변화가 요구되었고 이것은 스마트 팩토리가 등장하게 된 배경이 되었다. 

스마트 팩토리의 시작을 알기 위해선 인더스트리 4.0을 필수적으로 알고 넘어가야 할 것 같다. 인더스트리 4.0은 독일 정부에서 공식적으로 2011년 1월에 의견이 발의되었고 그 후 약 10개월간의 논의를 통해 기존 2010년부터 추진되고 있었던 하이테크 전략 2020의 계획의 과정으로 본격적으로 추진이 승인되었다. 이후에는 2012년 10월경 이것의 1차 초안이 발표되었으며 2013년 4월에 최종적으로 제안이 완성되었다. 원래 독일에서는 ICT 융합에 대한 지원 및 연구사업에 약 10년 전부터 초첨을 두고 있었고 사물인터넷 지원 사업은 2005년부터 시작하고 있었다. 인더스트리 4.0은 독일의 전문가들이 개발 및 구성해놓은 다양한 플랫폼을 이용하여 새롭게 제공되는 프레임으로써 각각의 산업분야에 정보기술을 적용하고 이를 통해 전체적인 분야의 산업 경쟁력의 향상을 도모하고자 하는 의의를 가지고 있다. 보다 더 세밀하게 들어가 보면 제조업 전반에 걸쳐 정보기술을 융합하여 사물인터넷 및 온라인 물리 시스템, 각종 센서 기술을 바탕으로 생산의 전 과정을 실시간으로 모니터링하며 또한 피드백을 통해 궁극적으로는 공장의 생산성을 높이고자 하는 것이 목적이다. 이와 더불어 단순히 생산성의 향상뿐만 아니라 고객과의 소통을 통해 맞춤형 소량 생산방식으로 전환하며 이를 통해 보다 발전된 서비스업의 경쟁력을 유발하는 것이 목적이다. 현재 독일에서는 약 수많은 사업장들이 이러한 인더스트리 플랫폼에 가입되어 미래의 변화하는 시대를 준비하고 있다. 

이러한 스마트 공정 기술이 적용된 인더스트리 4.0의 특징은 요약하면 자율제어생산체계라고 표현할 수 있다. 지능형 메모리를 이용해 구현된 자율제어생산체계는 각각의 소재와 반제품에 센서와 메모리를 적용하고 각각의 주문에 따라서 공장 설비에 가공하라는 명령을 내리면 공정의 병목현상을 스스로 자가 진단해 보다 유연하게 최적의 생산 루트를 결정한다. 또한 소비자 선호도와 공정의 상태를 스스로 분석하여 최적의 경로를 실시간으로 계산하여 보다 효율적인 경로를 선택하게 된다. 더불어 사물인터넷을 이용해 구현된 보다 지능화된 설비는 생산관리시스템과 전사적 자원관리시스템의 융합으로 동작하는데 이것은 공장의 모든 설비가 실시간으로 통신 및 연동되어 아주 최적화된 공장 시스템의 운영을 보여준다. 즉 효율적인 생산뿐만 아니라 각 공정의 관리도 실시간으로 연동되어 굉장히 발전된 모습을 보여주는 것이다.

각 기업들은 현재도 활발히 스마트 팩토리를 적용하고 있다. 지멘스와 BMW는 벌써 스마트팩토리 및 스마트한 제조 공정을 적용하여 생산성의 향상을 도모하고 있다. 이러한 부분은 향후 국가 간의 경쟁이 치열해질 것으로 보인다. 각종 산업용 기기와 소프트웨어 분야의 선두주자인 지멘스는 전체 연구인력의 절반가량을 소프트웨어 엔지니어로 채용해 제조와 IT융합을 주도하고 있고 RFID 기술을 적용한 보쉬는 연료 부분에서 수십만 가지의 제품을 보다 효율적으로 생산하고 있다. 3D 프린팅 기술을 적용한 BMW는 더욱더 발전적인 생산공장을 구현하였고 공장의 가변성을 높였다. 대표적인 독일의 스포츠용품 제조기업 아디다스는 로봇과 정보기술을 적용한 스마트 공장을 독일 내에 설립했는데 이는 각각의 고객 맞춤형 신발을 제작할 수 있는 스마트 팩토리이다.

기업에서 스마트 팩토리를 구축하려는 궁극적인 이유는 결국 생산성 향상과 효율성을 통한 이윤창출을 위해서다. 언젠가 모든 산업은 스마트 팩토리를 구축할 수밖에 없을 것이다. 3차 산업 초기 소품종 대량생산위주의 방식에서는 고도성장 시기에 맞물려 각 기업의 이윤 창출을 극대화할 수 있었지만 현재는 다양한 경쟁업체들이 즐비해 과열현상이 이루어지고 있으며 IT기술의 발전은 공급자 중심에서 소비자 중심으로의 소비 트렌드 변화를 이끌었고 각 기업에서는 경영 전반에 대해 들여야 하는 노력이 깊어질 수밖에 없을 것이다. 결국 향후 대안은 스마트 팩토리의 구축이 될 것이다. 이것은 다품종 소량생산 체제를 구축할 수 있으며 보다 더 강하게 소비자에게 어필할 수 있는 하나의 시스템이 될 것이다. 4차 산업혁명의 시대 스마트 팩토리는 이제 시작되었고 다소 낯설게 느껴질 수 있지만 최신 기술은 결국 보편화되어 우리 생활 전반으로 침투하게 될 것이다. 더불어 인공지능을 비롯해 빅데이터, 사물인터넷 및 클라우드 등 복잡하지만 혁신적인 기술들은 향후 익숙하고 필수적인 존재로 자리매김할 것이며 이는 곧 확인하게 될 미래의 혁신이라 말할 수 있다.