최근 세계 주요 국가들이 스마트공장을 경쟁적으로 추진하고 있다. 나라마다 처한 상황은 다르지만 모두 경제위기 극복과 도약을 위한 지렛대로 제조혁신을 선택한 결과다.

우리가 잘 아는 독일의 인더스트리 4.0은 제4차 산업혁명을 표방하며 추진되고 있는 선제적 제조혁신 정책으로 주목 받고 있다. 이는 미래의 불안감에 대한 선진 제조강국의 반응을 보여주는 좋은 사례라 볼 수 있다. 즉 독일은 이 같은 정책을 통해 자국 제조업의 경쟁력을 강화하려고 하는 것이다.

인더스트리 4.0은 사물인터넷(IoT), 센서, 빅데이터, 클라우드컴퓨팅, 3D프린팅 등 최신 정보통신기술(ICT) 혁신을 활용한 스마트공장 구축을 주요 목표로 한다. 스마트공장은 공장 내부뿐만 아니라 공장 외부의 모든 가치사슬을 통합해 생산효율을 극대화하며, 개인 수준까지의 수요에 맞춘 유연생산을 가능하게 한다는 점에서 기존 공장자동화와 차별화된다.

독일, 제조공장 솔루션 시장 장악 노려

독일은 인더스트리 4.0을 통해 전 세계 제조공장 솔루션 공급시장 장악을 목표로 하고 있으며, 스마트공장은 그 중심에 위치하는 독일산 ‘미래공장’이다. 이를 위해 독일 인공지능연구소(DFKI)는 스마트공장의 표준 플랫폼 개발을 일찍이 추진했다. 독일 인더스트리 4.0 혁신센터는 2020년까지 공장의 90% 이상이 스마트화 될 것으로 전망하고 있다.

독일의 스마트공장을 설명하는 대표적 사례는 지멘스의 암베르크 공장이다. 암베르크 공장은 지멘스의 디지털팩토리사업부가 최고의 생산성 달성을 목표로 구축했으며, 현재 스마트공장의 테스트베드 역할을 하고 있다.

암베르크 공장은 250여 공급 파트너로부터 공급받은 1만 종류 이상의 부품으로 약 1000종류의 제품을 단일 라인에서 생산하는데, 불량률이 0.001% 수준에 불과하다. 또 스마트화 전후 공장규모와 종업원수가 비슷함에도 생산성이 8배 이상 증가했다고 한다.

공장의 모든 기계장비는 통합 운용 소프트웨어(SW)와 연결돼 있고, 수만 개의 센서가 제조공정의 각 단계의 정보를 모니터링한다. 수집된 빅데이터를 실시간 분석하고 의사결정해 오류에 즉시 대응하고 최적의 생산을 수행한다.

또 약 1300명 종업원의 업무를 지속적으로 스케쥴링해 생산 최적화를 위한 다양한 업무를 부여한다.

미국은 산학연 협력에 초점을 맞춘 첨단제조 파트너십(AMP)과 국가제조혁신네트워크(NNMI)를 통해 제조혁신을 도모하고 있다. 또 이상적인 스마트공장 구현에 초점을 맞춘 독일과 달리 새로운 제조기술의 상업화, 제조업 서비스화를 통한 부가가치 확대에 초점을 맞추고 있다.

2014년에는 GE, AT&T, 시스코, IBM, 인텔 등 주요 제조사를 중심으로 IoT, 빅데이터 등의 제조공정 적용을 도모하는 IIC(Industrial Internet Consortium)를 설립해 관련 기술의 시장 확대 검증을 위해 노력하고 있다.

미국에서 가장 대표적인 제조혁신기업은 GE다. GE는 2014년 인도 푸네에 지멘스의 스마트공장과 유사한 개념의 ‘브릴리언트 팩토리(brilliant factory)’를 설립했다. 푸네 공장은 시장수요에 맞춰 항공, 파워플랜트, 석유 및 가스, 운송 등 GE의 전 제품분야를 단일 공장에서 유연하게 생산한다. 공장자동화와 IoT, 3D프린팅과 같은 첨단 제조기술을 활용하며 디지털 설계 및 가상 시뮬레이션 등을 통해 제품생산 전 과정을 최적화했다.

일본은 2013년 6월 ‘일본재흥전략’을 수립했고, 2015년 개정판에서는 4차 산업혁명을 처음 언급하면서 제조업의 새로운 혁신에 대한 대응이 필요함을 강조했다.

일본의 경우 독일이나 미국의 제조혁신에 동조하기보다는 차별성을 강조하는 분위기로, 스마트공장 자체보다는 제조업의 자산관리 스마트화를 통한 전체 가치사슬 쇄신에 초점을 맞추고 있다. IT가 제조업을 바꾸는 것이 아니라 제조업을 지원하는 새로운 도구라는 것이다.

또 민간기업들이 중심이 된 IVI(Industrial Value Chain Initiative) 를 만들어 산학연 협력 기회를 제공하고 일본기업이 제조혁신 경험을 축적하는 기회를 제공하고 있다. IVI에는 미쓰비시(예측정비 및 실시간 데이터 분석), 히타치(실 데이터 기반 제조지식 습득), 도시바(사이버-물리 생산 및 물류 협력), 다이후쿠(공장 원격 운영 모니터링) 등 다양한 기업이 참여하고 있다.

스마트공장과 관련해 최근 미쓰비시전기가 자주 언급된다. 미쓰비시전기는 스마트공장의 기본개념을 담은 ‘e-F@ctory’ 솔루션을 선보였다. e-F@ctory는 제조 현장의 상위와 하위 간의 원활한 네트워킹 및 데이터 관리 솔루션으로 IoT, 클라우드 등을 활용해 에너지, 제조, 예측, 유지의 지능화를 도모한다. 향후 인공지능 등 SW 분야에 대한 투자를 강화할 계획이다. 미쓰비시 나고야제작소는 e-F@ctory 도입 후 가동률 30% 상승, 면적당 생산성 3배 상승 등의 효과를 거뒀다고 한다.

중국, 제조업 샌드위치 위기 탈출 추진

한편, 중국은 선진국의 제조업 재육성 정책, 개발도상국의 노동집약적 산업발전으로 인해 프리미엄 제품과 저가품 양쪽에서 압력이 발생하는 ‘샌드위치 위기’를 겪고 있다. 중국 공업경제연구소에 따르면, 중국의 단위 노동비용은 이미 2010년에 인도, 인도네시아 등 주변국을 상회하고 있으며 격차가 확대되고 있어 더 이상 저가 노동비용 기반의 경쟁우위를 확보하기 어려운 상황이다.

이와 함께 선진국이 제조공장을 자국으로 회귀시키는 리쇼어링(reshoring) 정책을 추진함에 따라 지금까지의 세계의 공장 역할을 수행했던 것과는 달리 보다 본질적인 제조경쟁력 강화방안을 마련해야 할 필요성이 중국 내부에서 크게 대두되기 시작했다.

중국은 지난해 5월 선진국의 제조혁신 전략에 대응한 종합적인 제조업 경쟁력 강화방안인 ‘중국제조2025’를 수립했다. 중국제조2025는 스마트공장을 포함한 제조업의 전반적인 경쟁력 강화방안을 포함한다.

중국은 또 지난해 7월 기존 산업을 인터넷과 결합해 산업의 구조 전환과 업그레이드를 도모하기 위한 ‘인터넷플러스’ 정책을 발표했다. 제조업은 인터넷플러스의 중점분야 중 하나로, 네트워크화와 스마트화를 통한 제조업의 서비스 기능 강화를 목표로 하고 있다.

중국제조2025에서 볼 수 있듯이 세계 최정상의 제조업 국가를 목표로 정부의 강력한 정책이 추진되고 있다는 점에서 향후 중국 제조업의 질적 변화가 예상된다.


<본 기사는 테크M 제37호(2016년5월) 기사입니다>