IT결합한 제조업, 스마트 공장으로 경쟁 강화

Let's Master 인더스트리4.0 (1) 땅 위로 내려온 I4.0

디지털화·스마트화·연결화 
'영양소' 먹고 자란 스마트 공장 
제품 생산 전과정에서 유용

인더스트리4.0을 시작한 독일은 4차 산업혁명과 인더스트리4.0의 용어를 같이 사용한다. 이에 대한 논의도 구체적이다. 교육프로그램까지 등장했다. 한국에서는 4차 산업혁명과 인더스트리4.0에 대한 논의가 여전히 개념적이다. 뜬구름 잡는 논의가 많다. 

인더스트리4.0이란 어미 닭은 슈퍼에그(한 개의 알에 여러 개의 노른자위가 있어 병아리가 여럿 부화하는 알)를 잉태했다(그림1). 이 알이 부화하면 가장 먼저 스마트 공장(smart factory)이란 병아리가 태어날 것이다. 이것 말고도 스마트 제품(smart product), 스마트 모빌리티(smart mobility), 스마트 그리드(smart grid), 스마트 빌딩(smart building), 스마트 물류(smart logistics) 같은 병아리가 줄줄이 태어날 것이다. 이때 스마트 공장은 적어도 세 가지의 중요한 영양요소를 먹으며 성장한다. ‘디지털화’ ‘스마트화’ ‘연결화’란 영양이 충분히 공급되면 비로소 어미 닭이 되고 그 실체가 완성된다. 그렇다면 스마트 공장에서 중요한 이 세 가지 필수 요소는 무엇인가.

‘디지털화’는 제품을 제조하는 공장인 ‘물리적인 공장’ 관련 요소들과 활동을 디지털기술로 접목하고 응용하는 것이다. 예를 들어 제품을 만드는 제조기업들은 제품설계를 컴퓨터로 한다. 설계의 디지털화 덕분에 현장기술자들은 도면 정보를 스마트기기나 현장에 설치된 모니터로 쉽게 확인한다. 설계기술자는 현장에 내려가 보지 않고도 컴퓨터 모니터에서 생산공장 설비나 라인을 확인하면서 자신이 설계한 제품이 조립될 모습을 검증(시뮬레이션)해 볼 수 있다. 공장 설비와 현장정보가 ‘디지털화’돼 컴퓨터 속 가상공간에 들어와 있기 때문이다. 데이터는 디지털 방식으로 쉽게 수집, 압축되고 전송되며 저장된다. 분석에도 활용된다.

또 다른 필수 요소는 ‘스마트화’다. 이는 사람이 개입하지 않아도 스스로 이룬다는 자율의 의미다. 스마트 공장을 무인화 공장이라고 하거나 자동화 공장이라고 설명하는 사람도 있다. 틀린 말은 아니다. 스마트화를 설명하는 일부의 개념이다. 스마트 공장이 꼭 무인화 공장을 말하지는 않는다. 단순히 자동화만 말하는 것도 아니다. 스마트하다는 것은 기계에 물린 공장물의 재료가 딱딱한지, 부드러운지를 스스로 알아차리고 기계가 힘을 달리 조절할 수 있는 능력을 말한다. 그렇게 일한 결과를 기계가 기억했다가 다음 기회에 다시 응용하거나 다른 설비와도 정보를 공유하면서 사용하는 능력이 있는 것을 말한다.

더 구체적인 예를 살펴보자. 베어링 공장에서는 숫돌을 써서 베어링 내경면을 연마한다. 이때 연삭기의 숫돌이 조금씩 닳게 되는데, 스마트 기계는 숫돌 연마 상태에 따라 스스로 보정한다. 보정할 수 없을 정도로 숫돌이 닳으면 기계가 담당자에게 숫돌 교체를 요청한다. 이런 기술은 이미 마르포스(Marposs)란 이탈리아 회사가 제공하는 솔루션이다. 이런 예는 많다. 인더스트리4.0이 땅으로 내려왔으며 개념이 아니라 구체적으로 논의될 때라고 말하는 것이다.

스마트 공장의 세 번째 키워드는 ‘연결화’다. 이는 사람을 포함한 모든 사물, 즉 공장 안에 존재하는 제품, 아직 완성되지 않은 제품, 설비, 기계들이 정보의 공유 차원에서 유·무선으로 연결돼 있는 것을 의미한다. 모두 완벽하게 연결되지 않고 한두 가지만 연결돼도 ‘연결화’는 시작된 것이다. 다음 사례를 보면 연결화가 좀 더 쉽게 와 닿을 것이다. 

A라는 베어링 공급회사는 H자동차사 K승용차의 생산 수요에 실시간으로 대응한다. 이 공장에서는 납품차량에 실려가고 있는 제품 수량을 포함해 생산 라인에서 만들어지는 제품, 창고에 입고된 완제품 등 제품의 현황을 실시간으로 파악하고 있다. 언제든지 H자동차의 생산계획부서에서 온라인으로 수요 정보가 도착하면 즉각 분석에 들어간다. 언제부터 설비 세팅을 바꿔 K승용차에 납품할 베어링을 제조하면 좋은지를 실시간으로 판단하는 것이다. 물론 컴퓨터가 이런 일을 처리한다. 이전처럼 영업부서 직원과 생산계획 담당자가 마주 앉아 엑셀시트로 작성된 실적표를 보며 논의할 필요가 없다. 공장 스스로 어떤 생산 계획이 최선이 될 수 있는지 대안을 찾아 담당자에게 제시하기 때문이다. 물론 A사로 부품을 공급하는 부품공급회사 현황도 반영돼 대안이 만들어진다. 이와 별도로 정치, 경제, 문화, 날씨처럼 A사를 둘러싼 환경적인 여건도 빅데이터 기법으로 반영된다. 이 같은 사례는 조만간 등장할 것이다. 

‘디지털화’ ‘스마트화’ ‘연결화’로 지원되는 물리적인 공장이 스마트 공장이다. 물론 그 주변에서 스마트 그리드, 스마트 제품, 스마트 물류, 스마트 빌딩, 스마트 모빌리티 등 여러 과제가 함께 추진된다. 이 모든 것을 추구하는 것이 4차 산업혁명이며 인더스트리4.0이다. 중요한 사실은 이런 논의가 뜬구름 속에서 머물지 않고 이미 우리 주변으로 내려와 하나둘씩 실현되거나 상당한 수준으로 추진되는 단계에 있다는 점이다. 

한석희 < 한국인더스트리4.0협회 사무총장 >