지난번에 필자는 한국형 스마트팩토리의 단상에 관해서 기술했다. 이번에는 과연 스마트팩토리가 무엇인지 그리고 어떻게 동작하는지 기술하고자 한다. 많은 사람들이 궁금해할 것으로 생각된다. 왜 아직 스마트팩토리가 존재하지 않으며 어떤 기술적인 문제가 있을까?
이해를 위해 필자는 Platform ID4.0의 기술적인 부분을 앞으로 중점적으로 계속해서 다루어 보고자 한다. 자체구성공장 개념의 스마트팩토리와 Platform ID4.0에 제시된 기술내용 및 현재 기술 수준 그리고 중소-/중견기업에 Platform ID4.0의 기술을 어떻게 구현시키는가에 관한 내용을 집중적으로 살펴보고 이를 중심으로 하여 기술할 예정이다. 인터넷 기술에 기반한 최첨단 정보 및 통신 기술과 생산의 연계성은 많은 기업들 에게는 사실상 대단한 도전 과제라 할 수 있다. 이것은 유연한 생산 및 공급 네트워크의 기술적인 전문성이 엄청나게 추가되고 요구되기 때문에 커다란 경제적 변화가 연계됨을 쉽게 유추할 수 있다.
많은 사람들은 스마트팩토리는 ICT((Information and Communications Technologies)와 연동되는 지능형 형태의 미래형 공장 정도로 인식하고 있다. 이 말이 그리 틀린 말은 아니다. 그런데 도대체 이게 무슨 의미일까? 여기에 함축된 많은 내용을 정확히 이해하려면 풍부한 자동화 지식이 필요하다. 공장이 스마트 하다는 의미는 무엇이고 왜 여기에 IoT가 필요하고, 인공 지능(AI), 로봇, 자동화 네트워크, 그리고 디지털 공장, 자산, 자율(Autonomous), Big Data, Cloud, CPS(Cyber Physical System) 등등 모든 기술이란 기술은 다 동원된다. 정보통신 기술은 여기에 얼마나 비중을 차지하게 되겠는가? 하다못해 여기에 경영정보, 경영도 필요하다. 참 복잡하지 않은가? 여기에 새로운 부가가치 창출을 위한 새로운 비즈니스 모델이 꼭 필요하다. 이것도 상당히 어려운 분야이다. Platform ID4.0에서의 스마트팩토리는 중요한 부분을 차지하고 있으나 Platform ID4.0가 곧 스마트팩토리를 의미하는 것은 아니다.
Platform ID4.0에서 스마트팩토리는 핵심분야의 하나로 현재에도 계속해서 진행 중인 지능형 공장의 형태로 현재 독일에서도 스마트팩토리는 찾아볼 수 없다. 국내의 많은 전문가들과 더불어 정부 부처는 중소기업의 제조업을 강화할 목적으로 대안으로서 내 세운 스마트팩토리가 과연 정답일까? 존재하지도 않는 스마트팩토리를 어떻게 만들지 궁금하다. 이 많은 중소기업을 어떻게 스마트 팩토리화 한다는 것일까. 먼저 스마트팩토리의 이해를 위해 Platform ID4.0에 관해서 기술하고자 한다.
ID4.0이라는 용어는 독일 산업의 경쟁력을 높이기 위한 목적으로 연방 정부의 하이테크 전략의 일환으로, 독일에서 계획한 국가 미래 프로젝트의 하나로 기본구상은 사람, 설비 및 제품의 교차 시스템으로 네트워크화시키는 일종의 글로벌 네트워킹이라고 할 수 있다. ID4.0(Industry 4.0)은 처음에는 독일 연방 정부의 주도하에 2013년에 초안을 작성되었고 BMWi(독일경제/에너지 연구부, Bundesministerium für Wirtschaft und Energie)와 BMBF(독일연방 교육/연구부 Bundesministeriums für Bildung und Forschung)의 감독 아래 2015년 봄에 Platform Industry 4.0으로 이름을 변경한 이후 현재는 Platform ID4.0으로 부르고 있다. 이는 ID4.0의 실용적인 측면을 강화하기 위해 네 번째 산업 혁명에 대한 산업 및 전체 생산 프로세스에서 필요로 하는 디지털 네트워크를 제공하는 임무를 가지고 있다. 개별 고객 주문에서 필요한 원자재의 주문, 고객의 품질 관리, 납품 및 수령에 대한 조립 용량, 창고 및 물류 서비스의 예약에 이르기까지 모든 관련 프로세스는 회사 전체와 회사 내에서 디지털화되고 자동화된다. 동시에 프로세스는 경제적이며 자원 절약적이어야 한다. 이는 물류와 대단히 밀접하게 연계되었음을 의미한다.
Platform ID4.0은 국가 경제에 커다란 기회를 제공할 뿐만 아니라 동시에 기업의 거대한 변화를 유도하여 복잡한 도전에 직면하게 될 수도 있다, 여기에는 프로세스 / 작업 조직, 사용 가능한 제품 및 새로운 비즈니스 모델 및 표준화 같은 복잡한 문제들이 존재한다. 그러면 과연 독일기업의 ID4.0에 대한 인지도는 어떠할까? 현재는 독일의 기업은 Platform ID4.0 주제를 많이 다루고 있다. 그러나 2015년까지만 해도 그들은 ID4.0이 무엇인지, 그리고 비즈니스에 어떤 의미가 있는지, 그리고 미래에 어떤 영향이 예상되는지에 대한 명확한 아이디어가 없었다고 할 수 있다. 2015 년에 VDE (독일전기/전자/정보 연대 Verband der Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik)에서 실시한 연구에서 조사 대상 기업의 66%는 아직 ID4.0을 다루지 않고 있다고 응답했으며, 현재에도 다수의 많은 독일인들도 Platform ID4.0을 잘 알지 못한다. 어떻게 보면 국내실정과 비슷할 수도 있다는 생각도 든다.
여기서 Platform ID4.0의 구성요소들은 대략 다음과 같이 구성되어있다.
■ 사물 인터네트 ■ CPS(사이버 물리적 시스템, Cyber Physical System) ■ 학제 간 교류 ■ 가상화 ■ 빅 데이터 ■ 분석 및 최적화 ■ 모바일 컴퓨팅 ■ 스마트팩토리
물론 이 구성요소들은 필자가 독일의 여러 기술 문헌에서 제시된 내용들을 참조로 나열했다. 스마트팩토리는 제조단계의 모든 기술의 완성체로 즉 디지털화의 최종목표로 볼 수 있기에 맨 뒤로 위치했다. 이런 각각의 구성요소들의 구현에 복잡한 기술들이 동원되어 기존의 기술과 신개념의 기술들이 결합하여 스마트팩토리가 탄생하게 된다. 이러한 구성요소들의 활용을 위해 기술적인 측면에서 실제 산업적인 혁명은 실시간 데이터 사용, 높은 수준의 네트워크 및 플랫폼 기반을 갖는 CPS에 의한 기술 시스템의 아키텍처 변경 및 고전적인 자동화 피라미드에 영향을 줄 수 있는 솔루션을 통해 가상 세계와 실제 세계를 통합에 있다고 할 수 있다.
이 구성요소 중 스마트팩토리의 구현에 가장 중요한 기술적인 배경은 역시 CPS이다. 물론 Platform ID4.0의 요소들의 기술이 구현되기에는 아직도 많은 시간이 걸린다는 것이다. 사물인터넷이 산업 현장에 적용하는데도 적절한 솔루션이 개발되어 있지 않다. 빅데이터 역시 클라우드와 결합하여 산업에 활용이 시작되는 단계에 있다. 기술적인 구현이 생각하듯이 신속히 이루어지는 것이 아니고 시간을 두고 진화되면서 서서히 가능해지는 것이다. Platform ID4.0은 어떻게 보면 이제 막 시작하고 있다고 할 수 있다.
그러나 Platform ID4.0을 스마트팩토리로만 한정해서는 절대 안 된다. 디지털화라는 이름으로 사회 곳곳에 이미 많은 기술적인 변화가 감지되고 있기 때문이다. 디지털화와 연계된 디지털 전환은 기업의 혁신과 더불어 공공조직 및 거의모든 비즈니스 분야에 결합되어 새로운 시너지 효과를 창출하기 때문이다. 또한, Platform ID4.0은 디지털화가 진행되면서 스마트 시티, 스마트 농장(Farm), 스마트 자동차, 에너지 등 많은 부분과 연계되어 인간의 생활과 사회에 엄청난 변화를 끌어내게 된다. 21세기와 기술시대와 미래에 전개되는 사회변화와 혁신은 결코 이념과 관념이 아닌 테크널로지 시대가 주도하기 때문이다.
필자가 위에서 언급한 것처럼 기술이 아직 충분히 성숙하지 않았음에도 불구하고 존재하지도 않는 스마트팩토리에 관한 내용을 기술하고자 하는 것은 다음과 같은 두 가지 주된 이유가 있다.
Platform ID4.0에 접근이 우리에게도 아직 많은 기회가 주어진다는 사실이다. 기술의 성숙이 막 시작이 되는 시기이기도 하기 때문이다. 후발주자인 것 같아도 새로운 기술연구가 이루어질 수 있는 부분이 많이 있다. 중요한 것은 방향이다. 무분별한 스마트팩토리 구축이 아닌 스마트팩토리를 구성하는 유형, 무형의 자산을 우리도 개발할 수 있다. 예를 들면 CPS, 기계나 설비, 부품 등의 하드웨어뿐만 아니라 인공 지능, 클라우드 등의 데이터와 관계된 사이버 재산 등이다. 두 번째로는 무분별한 스마트팩토리 그리고 소위 말하는 한국형 스마트팩토리 구축과 관계된 부분이다. 많은 벤더들이 스마트팩토리 솔루션을 가지고 있다고 하지만 이는 단지 부분적인 공정을 개선할 수 있게 하는 일종의 패키지일 뿐이다. 이 자체가 스마트팩토리를 구축하거나 구현하는 것은 곁코 아니다. 이러한 부분적인 공정의 개선은 차라리 현대화란 이름이 더 적절할 것이다. 스마트팩토리가 어떻게 진화되고 변경될지도 모르는데 먼저 예상해서 스마트팩토리를 구축한다는 것이 아이러니가 아닐까? 이제 겨우 시작되고 구체화 되려고 있는 기술인데, 무슨 방법으로 스마트팩토리를 구현하나?
국내 정부 부처 이곳저곳에서 그리고 지자체에서 야심 차게 추진하는 제조업 강화를 위한 스마트팩토리 구축은 장기적인 로드맵을 가지고 구체적인 세부계획이 요구된다. 아니면 특별한 무슨 뚜렷한 방안이 있는지 모르겠다. 약간의 공정을 개선하고 자동화하여 부분적인 면을 강조하는 혹시 껍데기만 요란한 스마트팩토리가 탄생하지 않을까 걱정된다. 더불어 한국형 스마트팩토리라는 이름은 공허한 것이다. 여기에 한술 더 떠서 한국형 스마트팩토리 표준화 연구라는 것은 필자도 더는 언급하고 싶지도 않다.
필자가 제안하고자 하는 것은 중소/중견기업의 제조업 강화를 위한 스마트팩토리 구축이 아니고 혁신을 위한 디지털화 및 디지털 전환이다. 유럽의 선진국들은 미래의 스마트팩토리보다는 Platform ID 4.0.에 기반을 두는 디지털화와 디지털 전환에 많은 노력을 하고 있다. Platform ID4.0의 디지털화와 그 전환을 체계적인 방법으로 산업에 이식 시킬 수 있는 방법을 제공하도록 구체적인 솔루션 마련이 중요하다고 본다. 그리고 실제로 유럽국가들에서도 중소기업에 Platform ID4.0의 기술도입 시나리오 지원사례도 드물다. 열악한 환경의 국내 중소/중견기업에서 Platform ID4.0에 기반한 기술을 개발하여 이를 활용한다는 자체가 쉬운 일은 아닐 것이다. 민관의 긴밀한 협조하여 바람직한 결과가 있기를 기대해본다.
한경국립대학교 전기전자공학과 박장환 교수
