특별 좌담회(1) / 한국형 스마트공장 어떻게 구축해야 하나?

특별 좌담회(2) / 스마트공장 공통적인 문제를 그룹핑해서 플랫폼 만들어야

특별 좌담회(3) / 스마트공장 테스트베드 모델로 기술 검증 필요

공통적인 문제를 그룹핑해서 플랫폼 만들어야

■ 김유활 : 한국생산기술연구원에서는 지난해 7월, ‘중소제조기업 보급용 한국형 스마트공장 플랫폼 구축 및 시범 적용 과제’를 착수하셨죠? 최근까지의 스마트공장 플랫폼 구축 과제는 어느 정도 진척이 됐는지요? 그리고 보급 및 확산 등에 대한 계획도 아울러 부탁드립니다.

● 조용주 : 이 과제는 산업부에서 발주되어 추진 중이며, 최종 결과는 3월 중에 보고할 예정입니다. 여기에 참여하고 있는 기관은 한국생산기술연구원이 주관하고 있고, ETRI, 한국기계연구원, ACS, 엑센솔루션이 참여하고 있습니다. 대상기업은 상문이라는 주조기업을 지원하고 있습니다. 운영되고 있는 공장을 스마트화 한다는 것은 너무나 어렵다고 생각하고 있습니다. 제가 알기에는 상문에서 요구가 있었기 때문에 스마트공장 기술을 적용하여 진행하고 있는 것으로 알고 있습니다. 

적용되는 제품으로는 IoT/M2M 기반 데이터 수집용 스마트 디바이스, 그 위에 빅데이터 수집용 미들웨어, 클라우드 기반 생산 빅데이터 저장 및 분석·통합관리 플랫폼, 4M 생산자원 통합 모니터링 대시보드 시스템, 실측 데이터 연동 시뮬레이션 기반 품질 예측 시스템, 생산설비 상태 기반 예지보전 시스템 등 상당히 많은 기술이 들어갑니다. 우선, 한 기업에 성공적으로 적용해보고 다른 산업으로 갈지, 뿌리산업에 적용할지를 결정할 계획입니다.

그러나 이 과제가 제조기업 개별 어려움을 모두 해결할 수 있다고 생각하진 않습니다. 실제로 중소·중견기업 경우 뭘 원하는지를 설문조사 해보면 자금·인력·장비 지원이 우선적으로 필요하다고 합니다. 그런데 사실은 이것들을 충족한다고 해서 기업들이 새로운 비즈니스를 창출하고 기술적으로 발전한다고 보진 않습니다.

따라서 바텀업(bottom-up) 방식으로 모든 기업이 요구하는 수요를 맞추기 위한 접근보다는 산업마다 공통적으로 어려움을 겪고 있는 문제를 그룹핑해서 이 문제를 해결할 수 있는 시스템이나 플랫폼을 만들었으면 하는 바람입니다. 그리고 대한상공회의소에서 스마트공장 1만 개 보급하겠다고 산업부와 얘기하고 있는데, 저는 과거 3만 개 ERP 보급사업 실패의 전철을 밟지 않도록 ERP 보급사업의 장단점을 잘 벤치마킹하는 것도 좋은 방법이라고 생각합니다.

단기적 성과보단 장기적 접근 전략이 중요

■ 김유활 : 이번 정부의 스마트공장 1만 개 보급 계획이 질적 수준보다는 양적 확산에 무게 중심을 두었다는 지적도 있습니다. 또한, 구축됐더라도 이후의 중소기업이 감당해야 될 비용, 운영, 유지 관리 등 수반되는 문제는 없을까요?

● 김영훈 : 스마트공장을 어떻게 정의하느냐에 따라 정책목표 달성 여부가 판가름난다고 봅니다. 스마트공장을 센서와 IoT가 결합된 지능형 공장이라고 한다면 2020년까지 스마트공장 1만 개 보급 목표는 달성하기 어려울 것으로 보입니다. 

스마트 생산라인 교체뿐만 아니라 진정한 의미의 스마트공장은 공장 간 IoT로 연결되어 부품조달에서 고객배송까지 JIT(Just In Time)가 제대로 된다는 것을 의미합니다. 이를 위해서는 기업의 시스템 전환에 따르는 투자비용이 들며, 협력업체와는 시스템 통합에 대한 합의, 정부의 인프라 투자 등이 병행되어야 할 것입니다.

현실적인 목표를 세운다면 계획의 10분의 1로 줄이는 것이 어떨까 합니다.
또한, 정부 정책이 질적 수준이 아닌 확산만을 강조한다면 제조업 본원 경쟁력 회복이 더뎌질 것임은 자명합니다. 현재 제조업 분야의 설비가 대부분 외산, 심지어 대기업마저 설비가 해외에 의존적입니다.

문제는 이러한 인식마저 없다는 거죠. 인식이 있다하여도 선진국과 설비 경쟁력에서 너무 격차가 크기 때문에 정면 승부를 회피하려는 유인이 있습니다. 즉, 정권 내에 가시적 성과가 나올 수 있는 소프트웨어 확산에 초점을 맞춘다는 거죠. 바람직하지 않습니다. 제조업 소프트웨어 경쟁력은 설비 경쟁력으로 좌우됩니다. 아무리 좋은 임베디드 소프트웨어라고 해도 장착한 설비 성능을 뛰어넘을 정도의 퍼포먼스를 낼 수 없습니다. 경쟁력 향상에 한계가 있다는 뜻입니다.

따라서 센서 등 하드웨어 부문 경쟁력 강화를 위한 진지한 고민이 필요하다고 봅니다. 우선, 장기적인 그림을 그려야 할 것입니다. 독일의 스마트공장 구상인 ‘인더스트리 4.0’도 2020년을 확산의 시작으로 하고 있는 정책입니다. 우리도 정권 교체에 구애받지 않고 장기적 안목으로 ‘제조혁신 3.0’ 구상을 설계해야 할 것입니다.

구축 후 비용문제는 당연히 존재합니다. 비용절감의 효과를 보기 위해서는 네트워크 효과가 필요합니다. 즉, 얼마나 많은 중소기업들이 스마트공장으로 전환되었는지가 비용절감의 핵심 요인입니다. 수가 작을수록 전환 비용이 클 것이며, 생산성 효과는 있겠지만, 투자비 회수 기간은 길어질 수 있습니다. 

또한, 세제 혜택, 보조금 혜택 등 정부의 파격적인 지원이 필요합니다. 해외공장을 본국으로 U턴할 경우 정부가 다양한 혜택을 주고 있듯이, 스마트공장도 더 파격적인 지원이 필요합니다. 대기업, 중소기업에 구애받지 않고, 수도권 입지공장에도 지원을 강화해야 할 것입니다. 수많은 스마트공장이 세워지고 서로 연결되는 것이 비용절감의 핵심이기 때문이죠.

유지 관리에 드는 비용은 좀 더 큰 그림에서 생각해야 합니다. 스마트공장 공급기업이 국산이 많아진다면 스마트공장 운영기업의 경우 유지비용이 들겠지만 결국 국내 업체에 흘러들어 가고, 이는 제조 경쟁력 강화의 선순환 구조가 생길 수 있습니다. 결국, 초기 정착 과정에서 정부의 강력한 지원이 있고 여러 요소기술의 국산화에 성공한다면 비용은 크게 문제 될 것이 없다고 봅니다.

■ 김유활 : 대광주철이 올해 스마트공장 구축 대상 기업에 포함됐는데요, 구축 내용과 적용될 기술들은 어떤 것들이 있는지요?

● 최재민 : 뿌리업종의 스마트공장 확산 일환으로 정부가 시행하는 사업에 대광주철이 선정되어 지원을 받고 있습니다. 구축 내용은 생산 현장에서 발생하는 자료를 생산 작업자들이 직접 수기가 아닌 터치 PC로 실시간 데이터화하는 생산 공정 시스템입니다.

대광주철과 같은 주조공장에서는 용해-조형-합형-주입-응고-탈사-사상-도색의 과정을 거치는데 전기 노(爐)다보니 적산전력계를 사용해 전력 사용량을 실시간 분석하고 관리하는 시스템 구축에 우선 적용될 예정입니다.

기계 단위부터 IT 기술과의  융합이 필요

■ 김유활 : 최근 자동화 업계의 큰 변화는 하드웨어 사업 주축에서 소프트웨어 사업으로 이동하고 있다는 겁니다. 이러한 경향은 스마트공장을 기반으로 하는 제조업 혁신 3.0시대에는 더욱 심화될 것으로 보입니다. 초연결 제조융합으로 가기 위한 소프트웨어 플랫폼 개발의 중요성을 말씀해주시죠.

● 이순열 : 제조혁신을 위해서는 무엇보다도 공장자동화기술과 정보통신기술의 융합이 이루어져야 한다고 봅니다. 그런데 일반 산업에 비해 공장은 폐쇄적이어서 IT 기술이 매우 제한적으로 사용됩니다. 공장은 일반 시중에서 사용되는 것과는 다른 네트워크와 프로토콜을 사용하고 있는 거죠. 그 자체로는 매우 스마트화되어 있지만, 스마트폰이라든지 CCTV, IPTV, IP폰과는 서로 다른 통신방식이고 그 기술을 끌어다 쓰기에는 맞지 않는다는 겁니다.

우리가 그것을 극복하기 위해서는 공장자동화에서 요구하는 기술들, 예를 들면 실시간 제어 능력, 오류 보고 능력, 뛰어난 보안성은 물론 표준 인터넷 기술, 빅데이터 기술, 클라우드 기술, 모바일 기술 등과 융합해서 사용할 수 있어야 합니다. 

그 첫 번째 단계는 공장에서 쓰고 있는 네트워크가 이더넷 기반의 사물인터넷으로 연결되어야 한다는 것입니다. 사물인터넷을 연결하기 위해 기존 공장을 다 걷어내고 새로 짓는다는 건 거의 불가능합니다. 때문에 단계적으로 추진해야 합니다. 가장 쉬운 예로, 아날로그 TV에서 디지털 TV로 바뀔 때 기존 아날로그 TV에 셋톱박스나 컨버터를 설치해서 디지털로 연결하듯이, 기계들을 사물인터넷으로 연결할 수 있도록 기계 단위부터 IT 기술과 융합해나가는 거죠.

두 번째 단계는 공장에 있는 어떤 정보들을 소프트웨어에서 쉽게 응용하여 사용할 수 있어야 한다는 것입니다. 우리나라는 통신과 소프트웨어 기술이 상당히 발전되어 있습니다. 문제는 공장에서 공장 설비를 담당하는 전기 또는 기계 담당자와 IT 담당자 간의 대화가 안 된다는 거죠. 서로 사용하는 프로토콜이 다르고 데이터 타입이 다르기 때문이죠. 그래서 ERP를 하는 사람이 필요할 때 공장의 데이터를 가져가지 못합니다. 

그러나 표준화된 인터넷 프로토콜이 지원되는 사물인터넷에 연결되는 장비나 기계, 센서들을 표준 객체 지향의 데이터 포맷으로 만들어 놓으면 IT 담당자들이 쉽게 그 데이터를 가져와서 애플리케이션 개발할 수 있다는 거죠.
예를 들어 스마트폰으로 공장 상태를 바로 볼 수 있는 앱을 개발하고 싶다면 설비가 인터넷 프로토콜 내에서 표준화된 형태로 되어 있어야만 필요할 때 누구나 스마트폰에 올려서 볼 수 있습니다. 그것이 요즘 말하는 사물인터넷인거죠.

또 하나 예를 들면, 스마트공장은 한마디로 최적화하는 것이라고 봅니다. 최적화는 사람이든 기계든 스스로 판단할 수 있고 뭘 해야 할지를 스스로 행동할 수 있다는 의미로 요약해볼 수 있는데, 이것은 3가지 측면에서 지원이 되어야 합니다. 첫째는 장비 최적화, 둘째는 공장 전반에 걸친 최적화, 셋째는 에너지 최적화입니다.

에너지 최적화에 대해 말씀드리면, 한마디로 스마트 그리드를 완벽하게 지원하는 것일 겁니다. 이를 위해서는 에너지를 생산하는 발전설비와 에너지를 최종 사용하는 장비들이 서로 양방향으로 에너지 사용 정보를 서로가 이해할 수 있는 프로토콜로 실시간 정보를 주고받고 스스로 판단해서 최소의 비용으로 사용을 판단할 수 있도록 스마트 기기를 사용해야하고 또한 사물인터넷으로 서로 연결되어야 합니다. 

여기서 에너지 정보는 표준의 에너지 오브젝트로 에너지 데이터가 생성되고 전달되어야 하며, 이는 EtherNet/IP의 애플리케이션 레이어에서 에너지 오브젝트로 인터넷프로토콜로 전송됩니다.
또한, 컴퓨터 환경에서는 이를 객체 지향의 프로그래밍 기법으로 어떤 개발자라도 쉽게 응용 프로그램을 개발해서 호환할 수 있도록 지원해야 합니다.<계속>

임근난 기자 (fa@hellot.net)