'두뇌가 있는 공장' 스마트팩토리 ㊤... 왜, 어떻게 해야 할까?

[중소기업투데이 조민혁 기자] 각 분야에서 디지털트윈(DX 등)이 확산되고 있는 가운데, 특히 제조업을 비롯한 많은 기업들은 스마트공장(팩토리)을 구현하는데 주력하고 있다. 물론 시행착오도 있지만, 지금껏 스마트공장을 구축한 사례 대부분은 생산성이 종전보다 크게 높아졌다는 평가가 지배적이다.

중소기업들의 스마트화 비율은 아직 높지 않지만, 최근 머신비전과 3D솔루션, 고성능 감광센서와 카메라, 그리고 IoT나 AI, RPA(로봇자동화)등의 IT 기술이 발전하면서, 점차 가속화되는 분위기다.

지난해보다 몇 배 커진 ‘스마트팩토리展’

실제로 지난 ‘2023 스마트팩토리 & 오토메이션전’에서도 전년도와 비교가 되지 않을 만큼 많은 스마트화 기술을 내장한 제품과 기업들이 대거 출시됐다. 한국스마트제조산업협회, 한국인더스트리4.0협회 등 관련 협·단체들에 의하면 우리나라도 세계 최고의 스마트공장 기술을 보유한 미국과의 격차를 급속히 줄여가면서, 선진 주요국과 어깨를 나란히 하는 수준에 달하고 있다.

그렇다면 굳이 비싼 돈을 들여 왜 스마트공장을 구축해야 할까. 이에 대한 설명은 전문가에 따라 다소 다를 수 있지만, 대체로 그 결론은 맥을 같이 한다. 대한민국제조혁신컨퍼런스(KMAC)와 한국인터스트리4.0협회의 자료를 인용한 시장분석기관 IRS글로벌은 ▲고장을 미리 예측할 수 있고, 화상 인식으로 불량품을 발견낼 수 있으며 ▲공장의 에너지를 센서를 통해 최적화한다고 짚었다. 또한 ▲IoT, VR 등을 통해 원격지원을 함으로써 지속적으로 높은 생산성을 기할 수 있다고 덧붙였다.

자동화 넘어 ‘지능화’… ‘두뇌가 있는 공장’ 구축

특히 한국인더스트리4.0협회는 “일반공장이 생산설비→제어시스템→공장관리로 이어지는 것과 비교된다”면서 “스마트공장은 자동화를 넘어선 IoT, AI, RPA 등을 융합한 지능화의 결과라고 할 수 있다”고 개념을 분명히했다.

이에 따르면 무엇보다 생산설비를 지능화하는 점이 대표적이다. 이에 센서 등을 접목, 데이터를 수집하며 가상공간 등을 구축한 후 데이터를 분석하는 방식으로 공장을 지능적으로 관리한다. 이 과정에서 역시 센서와 IoT, AI 심지어는 AI로봇시스템에 의해 공정을 지능적으로 자율 제어할 수도 있다.

한국인더스트리4.0협회는 “그 결과 적절한 규모의 공장시설을 시장 주변에 건설할 수 있고 설비 이상 유무를 미리 확인할 수 있어 당연히 제품 불량률을 최소화할 수 있다”고 했다. 또 “시장과 소비자 수요에도 탄력적으로 대응할 수 있으며, 그 덕분에 제품 출시기간도 단축되고, 관련되는 기회비용이나 생산비도 크게 절감할 수 있다”는 논리다.

기존의 공장은 숙련공이나 고도의 기술을 가진 장인이나 전문가, 경험이 풍부한 관리자 등의 두뇌와 수작업에 의존하는게 보통이다. 그러나 고장을 감지하고 불량품을 검출하며, 생산성 향상 및 에너지 최적화와 같은 과제를 해결하려면, 사람의 힘만으론 부족하다는 지적이다.

결국 고도화된 기기, 즉 자동화를 뒷받침하는 FA기기(팩토리 오토메이션 기기)나, IoT, AI, 그리고 클라우드 네이티브 등에 의존하는 경향이 늘어날 수 밖에 없다. 특히 지난 금년 들어선 스마트건설과 함께 스마트공장에도 ‘메타버스’ 솔루션이 적극 활용될 조짐을 보이고 있다.

최근엔 메타버스 기술 접목도 늘어나

앞서 미국 메타의 마크 저커버그는 자사 사내망을 통해 “지난 1년 여 간 메타버스 수익모델 창출에 실패했음”을 자인하며 직원들에게 사과하기도 했다. 메타버스 기술의 수익화가 그 만큼 힘들다는 뜻이다.

그러나 놀랍게도 사실상 세계에서 가장 먼저 국내에선 스마트공장과 스마트건설을 위한 메타버스 시뮬레이션 기술과 제품이 발빠르게 개발되어, 활발히 유통되고 있다. 업계의 한 관계자는 “미국이 메타버스를 개발했지만, 그것을 돈으로 만드는 시스템은 앞으로 한국이 가장 앞서갈 수 도 있을 것”이라고까지 했다.

그 대표적인 기술이 바로 메타버스에 의한 스마트공장 가상화와 시뮬레이션이다. 공정상 문제나 제품 상태, 공장설비의 가동상황, 생산 라인 정보 등 측정 가능한 데이터를 바탕으로 증강현실 기반의 라이프 로깅과 미러링으로 또 하나의 공장을 미리 예측해볼 수 있는 것이다. “그 결과, 기존에 공장 운영의 가장 큰 문제였던 에너지 절약이나 생산 시스템의 문제, 고장과 하자 등을 예방하고 생산성을 크게 높일 수 있게 되었다”는 기대다.

현재 스마트 공장은 미국을 비롯한 세계 주요 5대국들이 앞다퉈 추진하고 있다. 특히 미국 다음으론 유럽의 대표적인 제조업 강국인 독일이 일찌감치 ‘인더스트리 4.0’을 제창하며, 그 뒤를 바짝 뒤쫒고 있다. 역시 한국과 일본이 그 뒷자리를 놓고 치열한 경쟁을 벌이고 있으며, 중국도 급속히 선발국과의 격차를 좁히고 있는 형국이다.