IoT, CPS 기반 자동화에 디지털화 융합한 형태로 정의
스마트 공장 구축을 위한 스마트 8대 기술 구체화

한국형 스마트공장의 개념이 IoT, CPS(사이버물리시스템) 기반 자동화에 디지털화가 융합된 형태로 정립되면서 스마트 제조 8대 기술의 윤곽도 드러났다. 

민관합동 스마트공장 추진단(단장 박진우)은 한국형 스마트공장의 정의를 중소 제조업 혁신에 초점을 맞춘 기획 설계, 생산, 유통 판매 등 전 과정을 ICT로 통합하여 최소비용과 시간으로 고객맞춤형 제품을 생산하는 공장이라고 정리했다. 

IT 기술 활용 정도 및 역량에 따른 다양한 형태로 구현이 가능한 스마트 공장의 핵심 기술은 ▲스마트 응용 시스템 ▲과학적 제품과 공정 기술 설계 및 개발 ▲인텔리전트 제어자동화 ▲IoT 디지털 측정 및 디스플레이 ▲IoT 기반 스마트공법 개발 등이다. 기반 기술은 보안, 클라우드 서비스, 플랫폼 등 ICT 기반의 솔루션을 구성한다. 


▲GE는 맞춤형 제조 및 유연 생산 사례로 유명한 기업이다(GE 홈페이지)

2020년까지 제조업 공장의 1/3을 스마트화하는 것을 목표로 하고 있는 스마트공장추진단은 현재 스마트 공장 보급 사업을 중심으로 연구개발, 표준 인증, 데모공장 구축, 클라우드 빅데이터 분석 지원 스마트공장, 스마트공장 대표 공급사 육성 등의 사업을 진행하고 있다. 

스마트공장추진단의 배경한 부단장은 “우리 제조기업의 대다수는 ‘일부 공정 자동화’ 이하의 수준에 머물고 있다”며, “향후 단계별 맞춤형 스마트화가 필요하다”고 말했다. 국내에 스마트공장 1,240개 구축 지원으로 생산성이 25% 향상되었다고 밝힌 추진단은 2015년 현재 보급사업의 성과로 27.6%의 불량율 감소와 29.2% 원가 절감, 19.0%의 납기 단축 효과를 봤다고 평가했다. 

이와 함께 스마트 공장 구축을 위한 스마트 8대 기술과 10대 핵심 시나리오별 투자도 구체화됐다. 향후 5년간 민관 공동으로 R&D 4,161억 원이 신규 투자될 8대 스마트 기술은 2020년까지 연평균 832억 원이 신규 투자될 전망이고 기술별 투자 소요액은 빅데이터 776억 원, 스마트센서 677억 원, 클라우드 609억 원, 에너지 절감 555억 원, 3D프린팅 551억 원, CPS(사이버물리시스템) 493억 원, 사물인터넷 350억 원, 홀로그램 150억 원 순으로 지원된다. 

또한 10대 핵심 시나리오 구현을 위한 투자액은 총 3,363억 원으로 예상됐다. 기술별로는 빅데이터 19.3%, 클라우드 17.2% 순으로 구성되며 주기별로는 제조 956억 원, 공장설비 866억 원, 수요예측+제품설계+유통 주기 합계 1,541억 원이 소요될 전망이다. 

이를 현실화 시킬 스마트공장 8대 스마트 제조 기술, 즉 △스마트 센서 △CPS △3D프린팅 △에너지 절감 △사물인터넷 △빅데이터 △클라우드 △홀로그램 기술 등의 전략도 소개됐다. 

먼저, 스마트 센서 기술은 스마트한 제조 환경을 가능하게 하는 제조업에서의 다양한 정보를 감지할 수 있는 톡톡한 센서를 의미한다. 자체 표준화가 부재하여 국제 표준에 동조할 예정이다. IEEE 1451, IEC TC47, SC47 등 스마트센서 표준을 추진하고 있다. CPS는 제조 기업의 정보 컴퓨터 시스템과 사람, 공정, 설비와 같은 물리적 시스템을 네트워크로 통합하여 안전하고 신뢰성 있게 분산제어하는 지능형 제조시스템을 말한다. 2020년까지 글로벌 선도형 국가 도약을 위한 국제 표준화 및 표준 특허를 확보한다는 전략이다. 

8대 스마트 기술, 향후 5년간 민관 공동으로 R&D 4,161억 원 신규 투자

3D프린팅은 3차원 디자인 기술 기반의 디지털 정보를 제조장비에 입력하여 소재를 부가식으로 쌓아 제품을 생산하는 기술과 이를 활용한 서비스이다. 이 서비스는 2016년 이후 국산화, 고도화 등 산업간 융합 활성화에 초점을 맞춘다. 에너지 절감은 ICT와 신기술에 기반하여 제조업 전주기에서 소요되는 에너지의 합리적인 이용과 혁신적 제조산업을 발굴하는 기술과 서비스를 말한다. 클라우드 기술을 이용, 에너지 정보 공유 DB를 구축하고 보안 플랫폼을 수립할 예정이다. 

사물인터넷은 인터넷을 기반으로 다양한 물리적 및 가상의 사물들을 연결하여 제조 유통 물류 등에 활용되어 산업효율성을 제고하기 위한 글로벌 서비스 인프라를 구축하며, 빅데이터 기술은 스마트 제조에 요구되는 컴퓨팅 자원, 스토리지, 소프트웨어 등 모든 필요 IT 자원을 클라우드를 통해 서비스 형태로 제공하는 기술을 아우른다. 

클라우드 기술은 제조 과정에서 발생하는 데이터와 시장 환경 정책 기술 동향 등의 외부 데이터 수집 및 분석을 통한 제조업 전주기(수요 예측, 설계, 설비, 제조, 유통)의 지능화 및 서비스화 기술을 말하며, 홀로그램 기술은 실제 사물을 보는 것과 동일한 입체감과 현실감을 제공해주는 인간 친화형 실감 영상으로써 아날로그 기술과 디지털 기술로 구분되며, 홀로그램 영상 효과를 모방하는 유사 홀로그램 기술이 있다. 

스마트공장 PD를 맡고 있는 이규택 PD는 “수요 연계형, 시장 창출형, 전략적 기술개발투자로 8대 기술 경쟁력을 향상시키고 제조업 주요 업종별로 스마트한 생산 방식을 성공적으로 확산하고 정착 시켜야 한다”며, “제조에 필요한 모든 에너지 비용을 30% 줄이고 수요 맟춤형 제품기획, 시제품 제작으로 제품 개발 기간 단축 및 신시장을 선점할 계획”이라고 밝혔다.