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스마트 시티와 함께 스마트 팩터리의 핵심기술이 새삼 주목을 받고 있다. 이는 향후 4차산업혁명을 염두에 둔 애플리케이션과 플랫폼, 디바이스를 기반으로 한 미래형 공장 자동화 시스템이다. 앞으로 굴뚝과 중장비, 노동자로 대표되는 전통적인 제조업체 공장은 점차 사라지거나, 스마트 팩터리로 전환할 수 밖에 없을 것이란게 전문가들의 예상이다.

세 단계 소프트웨어 시스템으로 가동
스마트 팩터리 분야에 오랫동안 연구를 거듭해온 한국산업기술대 현동훈 교수는 “스마트 공장은 전통적인 ‘공장’개념과는 차원이 다른 IT솔루션이 적용된다.”면서 “역할과 기능별로 크게 최상위, 중간, 최하위 소트트웨어 시스템으로 구성된다”고 소개했다.

△최상위 소프트웨어 시스템=이는 공정설계, 제조 실행 분석, 품질분석, 설비보전, 안전/증감작업, 조달/고객 대응 등의 플랫폼 위에서 각종 제조 실행을 수행하는 어플리케이션이다. 이는 디바이스에 이해 수집된 데이터를 가시화하고 분석할 수 있는 시스템으로 구성된다. △중간 소프트웨어 시스템=이들은 또 스마트공장 IT솔루션의 하위 디바이스에서 입수한 정보를 최상위 어플리케이션에 정보 전달 역할을 한다. 디바이스에 의해 수집된 데이터를 분석하고, 모델링 및 가상 물리 시뮬레이션을 통해 최적화 정보를 제공하는 것이다. 이 과정에서 각종 생산 공정은 소프트웨어 시스템에 의해 제어, 관리되며, 상위 어플리케이션과 연계되어 작동된다. 중간 소프트웨어 시스템에선 생산을 위한 빅데이터 분석과 데이터 마이닝, 사이버 물리학 기술, 클라우드 기술, Factory-Thing 자원관리 등이 총체적으로 적용된다.

△최하위 소프트웨어 시스템=스마트공장 IT솔루션의 최하위 하드웨어 시스템은 또 컨트롤러, 로봇, 센서 등 물리적 요소들이다. 이들은 스마트 센서를 통해 위치, 환경, 에너지를 감지하고, 로봇을 통해 작업자 및 공작물의 위치를 인식하여 데이터를 플랫폼으로 전송할 수 있는 시스템들이다.

‘스마트공장·자동화산업전’ 등서 다양한 기술 선봬
이처럼 4차산업혁명기술을 접목한 스마트 공장은 이미 본격적으로 보급되고 있다. 지난해 산업통상자원부와 중소벤처기업부 주최로 서울 코엑스에서 열린 ‘스마트공장·자동화산업전 2019’는 스마트 공장의 현주소를 볼 수 있는 기회가 되었다. 약 550여개의 업체가 참가한 이 행사는 스마트 공장 및 자동화를 위한 제품 및 솔루션을 한자리에서 볼 수 있었다. 

참가업체들도 제각기 개발한 스마트 공장 관련 솔루션을 집중적으로 소개했다. 전력 관리부터 공장 및 공정 자동화, 서비스 분야까지 포괄하는 사물인터넷(IoT) 기반의 통합 아키텍처 플랫폼 ‘에코스트럭처(EcoStruxure)’를 집중 조명했다. 

특히 전시장 한켠에선 ‘에코스트럭처 인더스트리’의 다양한 제품군을 체험할 수 있었다. ‘에코스트럭처 인더스트리(EcoStruxure for Industry)’는 대규모 설비와 공장 등에 적용될 수 있는 스마트 공장 구축을 위한 최적화된 플랫폼이다. 안전성, 신뢰성, 연결성, 효율성 및 지속 가능성 향상을 위해 하드웨어부터 소프트웨어까지 종합적 솔루션을 제공한다. 

금년 중 20인 이상 공장 1/3을 ‘스마트화’
정부는 2020년까지 스마트 공장 1만개 확산을 통해 20인 이상 중소, 중견 공장의 약 1/3을 기반 생산관리가 가능한 스마트화하기 위해 노력하고 있다. 

그러나 국내 스마트 공장은 공정설계, 품질분석 등 기존 ERP 등 생산관리 측면으로 단순하게 접근하고 있다. 각종 설비, 기계 등의 센터, 데이터 분석, IoT통신 디바이스가 없으면 스마트공장이라 할 수 없다.

이에 현 교수는 최근 한국산업기술대에서 열린 금요기술교류회 세미나에서 이런 추세에 관해 “한국중소기업들은 이를 위한 진지한 접근 방법을 모색해야 할 것”이라며 “스마트 LED조명 플랫폼에 LED 산업, 전통 제조업, 4차 산업이 융합되어 미래 산업인 스마트 시티, 스마트 팩토리 등의 솔루션비즈니스를 협업으로 이루어 나가야 한다”고 방향을 제시했다.

그에 따르면 △새로운 스마트 플랫폼 컨소시엄에 참여하고 △센서, MCUk, 통신이 융합된 모듈 맞춤여 부품을 개발하며, △자체 스마트팩터리로 변신하면서 기존 제조업을 병행해야 한다는 주문이다.

스마트, 친환경, 융복합화, AI 기반의 ‘산업지능화’ 추구
한편 정부는 2030년까지 스마트 산단 20개, AI팩토리 2천개를 구축한다 목표다. 현재 우리나라의 제조업 부가가치율은 25%에 불과해서 제조업 전략이 한계에 달했다는 지적이 이어지고 있다. 

산업통상자원부 등은 제조업의 부가가치율을 선진국 수준인 30%로 끌어올리고, 세계 일류기업을 두 배 이상으로 확대하는 등 수출 규모 기준, 세계 4대 제조 강국으로 도약하기 위한 구체적인 추진 전략의 일환으로 스마트팩토리와 IT솔루션의 제조업 접목을 내세우고 있다. 우선 스마트, 친환경, 융복합화를 목표로 AI 기반의 산업지능화를 추진한다. 구체적으로는 2022년까지 중소기업 스마트공장 3만개를 보급하고, 2030년까지 스마트 산단 20개를 조성하고, AI팩토리 2천 개를 구축키로 했다. 철강, 뿌리 산업 사업장에는 클린 팩토리를 도입하고 산업계 미세먼지의 80%를 배출하는 주요 산업단지를 청정제조산단으로 바꿔나갈 예정이다. 

이와 함께 시스템반도체와 미래차, 바이오 등 3대 핵심 신산업에 대규모 투자를 유도하고, 자동차, 조선을 스마트자동차, 자율운항선박으로, 섬유, 의류, 가전을 고기능의류, 스마트가전 등으로 탈바꿈 시키는 등 전환을 가속화할 방침이다. 또 제조업의 허리인 소재부품장비 산업을 집중 육성하기 위해 매년 1조원을 집중 투자하기로 했다.

류정희 기자