[어디에도 없던 기술 사물인터넷] 사물인터넷과 Smart Manufacturing

⊙ Smart Manufacturing의 배경 

‘세계의 공장’으로 불리웠던 중국에서 탈출하는 기업들이 늘어나고 있습니다. 비용 절감을 이유로 생산시설을 앞다퉈 중국으로 이전했으나 과거와 달리 저비용 생산기지로써의 매력을 상실하고 있기 때문입니다. 한국 기업들을 포함해 진출해있던 많은 기업들이 인건비가 더 저렴한 동남아시아로 이탈하거나 미국을 비롯한 선진국들은 자국으로 돌아가는 ‘리쇼어링(Reshoring) 현상’이 나타나고 있습니다.

미국과 독일을 비롯한 선진국들의 리쇼어링은 중국에 나가있던 기업들이 비용, 정책 등을 이유로 다시 본국으로 돌아가는 현상을 의미합니다. 대표적인 예로 미국 애플은 1억달러를 투자해 제품 생산기지 일부를 다시 미국으로 가져올 계획이고, 가전업체 월풀은 소형믹서기 생산라인을 중국 광저우에서 미국 오하이오로 이전하고 있습니다..

다만, 리쇼어링이 성공하려면 생산시설의 자동화 등 Smart Manufacturing이 선행되어야 가능한 것으로 판단됩니다. 선진국의 여전히 높은 임금 수준과 낮은 유연성을 고려하면 값비싼 노동력 보다는 로봇이나 기계와 같은 자동화 설비의 채택을 늘려나갈 것으로 예상되고 이에 따라 선진국을 중심으로 4차 산업혁명이라고 할 수 있는 ‘Industry 4.0’이 필요한 시점이라는 공감대가 형성되고 있습니다. 

⊙ Industry 4.0 시대 도래

제조업 강국인 독일은 세계 2위 수출국이고, 전세계 1위 위치를 차지하고 있는 제조업체가 1300여개에 이르는 최고 수준의 제조업 기술 및 역량 보유 국가입니다. 그러나 최근 주요 신흥국들의 빠른 성장세를 신시장 개척의 기회인 동시에 강력한 경쟁상대로 인식하고 있습니다. 단순 생산기술 혁신만 추구하는 전통적인 접근방식으로는 현재의 제조업 리더 위치 유지가 불가능한 것으로 판단하고 ICT를 기반으로 한 혁신 및 도약의 필요성을 실감하고 Industry 4.0이라는 대규모 국가 프로젝트를 진행하고 있습니다.

과거 제조업의 혁신 단계를 살펴보면 1차 산업혁명은 증기기관을 이용한 기계식 설비화, 2차 산업혁명은 전기에 의한 대량생산, 3차 산업혁명은 전자기술과 IT를 통한 부분적인 자동화를 이루었습니다. 이제는 ICT와 기계의 융합을 통해 제조업의 완전한 자동 생산 체계를 구축하고 모든 생산 과정이 최적화되는 4차 산업혁명인 ‘Industry 4.0’이 본격화되고 있습니다.

4차 산업혁명은 그간 산업혁명과의 차이점은 1~3차 산업혁명은 자동화를 통해 대량생산에 기여했던 반면 사물인터넷 또는 지능로봇 등을 통한 4차 산업혁명은 수평계열화와 다품종 맞춤형 생산에 기여할 전망입니다. 이는 수요가 많지 않은 상황에서도 효율성과 생산성을 향상시켜 수익성을 유지할 수 있을 것으로 예상됩니다. 

⊙ Smart Manufacturing 주요 사례 

독일 지멘스 공장 시스템에서는 대부분 전력이 휴식시간과 주말에도 소모되고 있습니다. 근무가 없어도 금방 가동시키기 위해 유휴 전력을 가동하고 있기 때문입니다. 그러나 스마트그리드와 사물인터넷 기술을 사용해 전력 사용을 통제하면 에너지 소비의 12% 가량을 줄일 수 있다고 합니다. 특히 독일 지멘스 암베르그 공장은, Smart Manufacturing의 대표적인 사례로 정평이 나 있습니다. 지멘스 암베르그 공장은 전세계 전자부품의 1/3을 조달(10,000개 원재료로부터 50,000개 제품에 들어가는 16억개 부품 생산)하며, 1초에 1개 제품을 생산하고 있습니다. 

지멘스 암베르그 공장은 자동화률이 70% 이상을 달성하는 공장으로, 95년 당시DPM(100만개당 결함빈도)이 550개에서 2012년에는 12개로 감소했습니다. 지난 25년 동안 1,000명의 근무인원은 변하지 않았지만, 생산은 7.5배 늘었습니다. 

출처 ⓒ : http://www.siemens.com/innovation/en/home/pictures-of-the-future/industry-and-automation/digtial-factory-trends-industry-4-0.html

아마존의 경우 주문, 결제, 운반, 배송 등의 전 과정에서 로봇을 이용한 자동화 시스템을 활용하고 있습니다. 먼저 고객이 주문 및 결제를 하고 데이터센터로 결제정보가 전송되면 최적경로로 주문지시가 내려집니다. 로봇에 의한 입고 및 운반 후 직원의 물품 하자여부 확인이 끝난 상품은 로봇이 운반하고 싣게 됩니다. 물품이 물류센터로 이송되면 자동화 시스템에 의해 배송이 시작되는데 200마일 이내는 트럭, 200마일 이상은 비행기를 통해 운반됩니다. 아마존은 ‘12년 3월 로봇주문 자동화 시스템 ‘Kiva System’을 7.7억달러에 인수했고 이를 통해 무선통신과 바코드 인식으로 제어되는 로봇을 활용해 물류처리의 생산성과 정확성을 증가시키고 주문 당일 혹은 익일 배송이 가능하게 되었습니다.

                                출처 : A Day in the Life of a Kiva Robot

 ‘13년 12월엔 무인항공기 배달 서비스 ‘Amazon Prime Air’를 발표했습니다. 이를 통해 아마존은 전 배송품의 86%를 차지하는 5파운드 미만의 물품을 30분 내 배달 가능하게 하는 등 엄청난 서비스 속도 증대와 함께 공정자동화를 통해 연간 약 9억1,600만달러의 비용을 절감하는 업무효율 성과를 얻어냈습니다.

                                출처 : Amazon Prime Air

독일의 고급키친 메이커 노빌리아의 경우 매일 2,600세트, 연간 58만세트의 특별 주문사양의 부엌가구를 세계 약 70개국에 제공하고 있습니다. 인건비가 매우 높은 독일에서 자체 생산으로 경쟁력을 가져가기 위해서 생산자동화를 필수적으로 하고 있습니다. 두 개의 자체 공장에서 2,500명의 직원들이 약 1조3,000억원 규모의 매출을 내고 있으며 생산 자동화를 통해 품질 유지는 물론 생산비용을 크게 절감할 수 있었습니다. 

노빌리아의 ‘Manufacturing by Wire’라 불리는 자동생산방식은 생산공정을 전공정과 후공정으로 구분하고 각 공정에 고도의 ICT를 접목하는 방식입니다. 이로써 부품이 고객이 주문한 키친 어디에 어떻게 들어가는 부품인지, 그리고 언제 어디에 배달하여 도착해야 하는지 등의 다양한 정보를 제공하여 조립공정의 최적화는 물론 고객불편 사항 발생 시 개별적 부품의 문제를 찾는데도 활용되고 있습니다.

♣ 글 : ICT 성장 사업개발팀 이대훈 대리