[뉴스비전e 이진구 기자] 스마트공장에 AI, 빅데이터, 클라우드와 사물인터넷(IoT)이 적용되는데 이어, 사이버 물리 시스템도 융합되고 있는 추세다. 

ICT 기술의 발달로 출현한 스마트팩토리는 연평균 10%에 가까운 고성장을 이어갈 것으로 전망되면서, 다양한 융합기술이 적용되고 있다. 

이처럼 첨단 기술이 적용되고 있는 추세에도 불구하고, 한국의 스마트팩토리의 개념은 아직도 제조상의 공정 자동화 수준에 인식이 고착화 돼 있다는 지적이 제기된다. 

육성 정책 초점이 스마트팩토리를 몇개를 만들어내느냐의 양적 관점에 맞춰져 있기 때문이라는 분석도 나오고 있다. 

이낙연 국무총리는 지난해 말 로봇인의 밤에 참

[①급성장하는 스마트팩토리... 4차산업 핵심기술로 全 제조공정 '통합']

<사진 / Aras innovator>

4차산업의 핵심기술이 적목되면서, 스마트팩토리는 세계적으로 빠르게 확산되고 있다.

시장조사기관 '마켓 앤 마켓'은 스마트팩토리와 관련한 전세계 시장규모가 2016년 1200억달러에 달했으며, 2017년부터 2022년까지 연평균 9.3% 성장할 것으로 예상했다. 2022년 2125억달러, 원화로는 200조원을 훨씬 웃도는 시장규모가 형성되는 것이다. 

산업용 로봇의 사용 증가, IoT의 진화, 스마트 자동화 솔루션에 대한 수요 증가가 스마트팩토리 시장의 성장을 주도하는 주요 요인으로 꼽힌다. 

스마트팩토리는 사람의 실수를 줄이며 생산성을 높일 수 있는 산업용 로봇 시장은 관련 시장에서 최대 점유율을 차지할 것이라는 전망이다. 

제조업 의존율이 높은 우리나라는 앞으로 노령화 등 사회구조의 변화를 감안할때 스마트공장의 수요는 더욱 많을 것으로 예상된다. 

스마트팩토리는 원부자재 생산·공급, 생산운영, 연구개발, 유통, 물류, 폐기 등 제조 전체 과정에 ICT를 적용하여 생산성, 품질, 고객만족도 등을 향상시킬 수 있는 공장의 모습으로 등장했다. 

이후 스마트팩토리에는 소통이라는 개념이 더해졌다. 

한국전자통신연구원의 '스마트공장 국제 및 국내 표준화 동향'에서는 스마트팩토리는 자동화된 설비·생산·운영을 통합하고 고객과 소통하는 공장으로, 비즈니스 가치 사슬 전반에 최적화를 추구하는 광의의 개념으로 정의했다. 

특히, 데이터에 의한 작업 지시를 수행하는 능동성, 변화된 여건에 따라 스스로 판단하는 지능성, 수집된 데이터에 의한 신뢰성, 실시간 처리 수준의 민첩성, 유관 시스템의 연계성 등의 특징들이 강조되는 추세다. 

◆스마트팩토리 핵심 키워드로 대두되는 'ABCi'

인공지능·빅데이터·클라우드·IoT 등 기술을 적용한 스마트공장 개요 <자료 / 스마트공장추진단>

이에 따라 스마트팩토리는 ABCi(AI, Big data, Cloud, IoT), CPS 등 ICT와 제조업기술을 융합해 공장 내의 장비, 부품들이 연결 및 상호 소통하는 생산체계로 진화중이다. 

이를 구조적으로 분석하면, 우선 다양한 센서, 작동기(Actuator), 제어기, 각종 모바일 장치로부터 데이터를 수집하는 IIoT(Industrial IoT) 인프라 계층은 상위 시스템과 서비스 계층으로 제어 데이터를 전달한다. 

지능형 제어 계층인 CPPS(Cyber Physical Production Systems)는 IIoT 계층과 IIoS(Industrial Internet of Services) 계층에서 수집된 데이터를 기반으로 모형화와 모의실험을 통해 최적의 공정을 실시간 설계하고 공정을 재구성한다.  고객의 다양한 생산요구 및 시스템 오류에 대응하기 위해서다. 

지능형 관리계층인 IIoS 계층은 기존 공정관리시스템인 PLM(제품 주기별 정보관리), SCM(공급망 관리), MES(생산활동 데이터 관리), ERP(전사적자원관리)를 플랫폼 서비스화하며, 생산성 향상, 에너지 절감, 안전한 생산 환경을 구현한다 이를 통해 다품종 복합생산이 가능한 유연한 생산체계 구축을 제공할 수 있다.  

'디지털트윈' 개요도. 제품 및 부품을 가상에서 복제해 지능형 관리를 하게 한다 <사진 / 3D Experience>

제품과 부품 그리고 생산 및 재무·회계 등 다양한 면에서의 관리 플랫폼이지만, 지능형 관리의 적용 대상으로 포함되고 있는 것이다.

수직적으로는 디지털 트윈(Digital Twin), 인공지능, 빅데이터, 클라우드 및 에지컴퓨팅 서비스를 각 계층에 제공하게 된다. '디지털 트윈'은 물리적으로 존재하는 동일한 실체를 사이버상에 가상으로 만들어 3차원 모델을 통한 데이터 분석 및 예측하는 기술이다. 

◆소프트웨어의 의존도 한층 높아져

소프트웨어는 유기적·실시간으로 스마트팩토리를 제어하기 위한 필수요소로 꼽힌다 <사진 / Fastems>

이처럼 첨단 기술을 접목해 생산체계에 있어 다각적인 대응을 하는 '진화된 스마트팩토리'에는 소프트웨어의 중요성이 더욱 높아진다. 

소프트웨어는 이제 스마트공장 구축을 위해 필수 요소로 꼽히며, 소프트웨어에 의해 효율성이 극대화된다고도 판단할 수 있다.  

소프트웨어정책연구소는 스마트공장에 있어서의 소프트웨어의 효과에 대해, 유연성, 지능성·신뢰성, 실시간성 및 연계성 등으로 요약했다. 

먼저 유연성은 다품종 유연 생산으로 바뀌고 있는 제조업의 요구사항에 부응하기 위해서는 소프트웨어가 핵심이 된다는 의미다. 

산업용 로봇업체 관계자는 이와 관련 "소프트웨어가 제조의 모든 것을 정의하는 수준의 'SDX(Software Defined Everything)' 개념까지 도입됐다고 봐도 무방하다"며 "SDX 도입으로 산업네트워크, 공장제어시스템은 물론 정보시스템들의 구조와 기능 변경도 획기적으로 편리해질 것"이라고 전했다. 

스마트팩토리에 있어, 소프트웨어의 효과는 데이터를 기반으로 한 오류 검출과 기기의 이상 감지가 높아지는 이른바 '지능성·신뢰성'으로 나타난다. 

<사진 / 지멘스 홈페이지>

스마트공장의 예측 및 이상감지 기능을 강화하기 위해, GE와 지멘스(Simens)는 공장 가상화, 즉 '디지털 트윈'을 통해 생산라인에서 발생하는 데이터를 실시간 가시화하여 원격에서도 공장의 상황을 명확히 판단하고, 예지·보전 할 수 있는 기술을 개발중이다. 

이외에도 소프트웨어를 강화한 스마트팩토리는 실시간 운영 및 동기화 통해 시간적 개념의 관리를 제공하는 효과와, 수많은 센서를 통해 수집한 데이터를 활용해 인간이 직접 그려내기 힘든 수준의 제조공정 전과정을 연계하는데도 효과를 나타낼 전망이다.  

이진구 기자  newsvision-e@hanmail.net

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