[FA저널 SMART FACTORY 박규찬 기자] 정부는 지난 10월 19일 스마트공장을 올해 말까지 2,700개, 2017년 말까지 4,000개 구축을 지원하는 등 2020년까지 총 1만개의 스마트공장 보급을 목표로 지원한다고 밝혔다. 산업통상자원부는 ‘스마트공장 추진 성과 및 향후 계획’ 자료에서 이같이 밝히고 그동안 뿌리산업 중심의 지원에서 전기전자·기계 업종을 추가 지정하고 전문가 컨설팅·R&D·금융 지원을 통해 스마트공장의 경쟁력 강화 방침을 내세웠다.

스마트공장은 기존의 데이터가 모인, 그 정보를 활용할 수 있는 빅 데이터, IoT(사물인터넷), 스마트기기, 로봇, 인공지능을 통해 각 과정에 필요한 공정끼리의 정보전달을 통해 수치분석과 실제화, 그리고 불확실성으로 구성된 공정의 문제점을 빅데이터를 이용해 예측을 가능하게 하며 기업의 생산성 증진 및 이익증진을 활성화하도록 만들어 주는 미래형 공장이다. 지난 2015년에는 박근혜 정부 핵심개혁과제인 ‘제조업 혁신 3.0 전략’의 일환으로 진행 중인 스마트공장 보급·확산사업이 창조경제혁신센터를 중심으로 본격 추진을 시작했다. 이를 위해 스마트공장 사업 총괄 관리기구인 ‘민관합동 스마트공장 추진단’과 전국 18개 창조경제혁신센터가 사업추진을 위한 실무 이행방안에 합의한 바 있다.

이에 FA저널 11월호에서는 스마트공장을 구축한 기업들을 탐방해 구축 후 운영방안과 앞으로의 기대효과에 대해 알아봤다.

정부의 적극적인 지원에 중소기업 생산성 향상 기대
산업통상자원부와 미래창조과학부를 주축으로 전국 18개의 창조경제혁신센터가 스마트공장 보급 사업에 본격 착수하면서 중소기업들의 생산성 향상에 대한 기대가 커지고 있다. 이번 업무협약 내용은 혁신센터가 추진단으로부터 2017년까지 2년간 총 300억원과 150여명의 삼성 소속 전문기술요원(멘토)을 지원받아 600개 이상의 지역 중소기업을 스마트공장으로 전환하는 역할을 수행한다.

주요 협약은 혁신센터가 기업 발굴부터 사후관리까지 스마트공장 구축과 관련된 포괄적 기능을 수행하고 추진단은 전국 단위 사업 총괄 관리 및 혁신센터의 사업운영 전반을 지원한다. 추진단은 수요기업 발굴과 신청 접수 및 기업 선정, 스마트공장 구축 지원, 자금 집행, 사후관리를 맡는다. 사업운영은 원칙적으로 혁신센터별로 자율성 있게 사업을 추진하되 역량·노하우가 부족한 혁신센터들이 활용할 수 있도록 ‘사업운영 가이드라인’을 제공한다.

우리나라는 2020년까지 1만개(국내 20인 이상 중소 제조기업 약 6만개의 1/6 수준)의 스마트공장 보급으로 제조업 전반의 경쟁력을 재고하겠다는 목표로 개별기업, 업종, 지역 혁신센터의 3대 축으로 보급을 추진하고 있으며 또한 이와 연계한 6대 R&D 과제인 최적 설계 자동화, 품질 고도화, S/W 통합운영, 개방형 IIoT 플랫폼 등을 ‘스마트공장 R&D 로드맵’에 따라 추진하고 있다. 더불어 민간의 자발적 스마트공장 구축 기반 조성을 위한 표준·인증 정책을 추진하고 있으며 지난 2015년 6월에는 민·관 합동 스마트공장 추진단을 설립해 전략적이고 안정적인 사업수행 기반을 마련했다.

스마트공장추진단에 따르면 스마트공장 구축 기업들 대상으로 생산성이 평균 25% 개선됐고 원가는 29%가 절감됐으며 납기는 19%가 빨라졌다. 또한 민관합동 스마트공장 추진단을 구성해 국내 다양한 스마트공장 구축사례를 모아 ‘2015 스마트공장 지원 사업 참여기업 우수사례집’을 발간하고 국내 스마트공장 홍보에 주력하고 있다. 특히 산업부는 스마트공장을 보급할 때 전문가 컨설팅 단계부터 로봇 도입에 따른 공정 재설계와 적정 사양 도출 등 맞춤형 지원을 병행하고 스마트공장 구축 기업 중 로봇 활용도가 높은 업종과 공정을 선별해 2018년까지 20개 기업에 총 100억원을 지원한다는 방침이다.

산업부 관계자는 “중국 등 경쟁국의 급속한 추격과 선진국의 제조업 르네상스 등 대외적 어려움을 극복하기 위해 시장선도자로의 도약이 필요할 때”라며, “글로벌 경쟁력 확보를 위해서는 서플라이 체인과 연계한 대기업과 중소기업의 동반 스마트화가 필수”라고 설명했다.

스마트공장, 왜 필요한가?
기존의 공장은 대량생산을 할 때 공장 설립 전부터 생산할 제품이 결정돼 한 가지만 생산이 가능하도록 했다. 하지만 스마트공장은 사물인터넷, 센서, 로봇, 소프트웨어 등의 기술을 융합해 생산라인에 있는 로봇이 한 가지 일만 하는 것이 아닌 작업할 대상물이 도착하게 되면 미리 입력해 둔 데이터를 기반으로 그에 맞는 작업을 하는 것이다.

아직까지 대부분의 공장들은 단위 공정별로만 자동화 및 최적화가 이뤄져 있다. 공정과 공정이 유기적으로 연계돼 있지 않아 전후 공정에서 어떤 일이 일어났는지 알 수 없어 개별 공장에서 수집된 데이터의 활용률이 매우 낮은 상황이다. 스마트공장은 단순 제작, 생산만이 아닌 기획, 연구, 디자인, 원자재, 생산, 판매, 서비스에 이르기까지 전 과정을 통합해 전체적인 생산효율 향상을 높일 수 있다. 즉 전후 공정간 데이터를 자유롭게 연계할 수 있어 통합적인 최적화를 이룰 수 있게 된다. 이처럼 스마트공장이 구현되면 원자재 가격부터 생산량, 작업시간 등까지 수많은 데이터를 수집하고 분석해 생산현장에서 발생하는 문제들의 상관관계를 얻어낼 수 있다. 기존의 원인 불명의 불량품 발생이나 기계 고장, 오류 등의 원인을 해결하는데 있어 쉽게 알아낼 수가 있다.

특히 숙련자들이 경험으로 쌓은 노하우를 데이터화해 비숙련자도 생산 공정에서 발생하는 돌발 상황이나 어려운 작업에 쉽게 대처할 수 있게 된다. 이러한 데이터들은 MES, ERP 등과 같은 생산과 경영 분야의 기간 시스템과 연동돼 주문이 접수되거나 어떠한 경영상의 판단이 내려지면 공장은 최적의 생산체제에서 운영되게 되며 이는 곧 공장의 생산효율 향상과 매출 증대에도 크게 기여한다.

국내 스마트공장 보급 현황
스마트공장추진단에 따르면 현재 국내 스마트공장 보급현황은 총 구축지원 수는 1,240곳, 구축완료는 1,074곳, 구축중은 166곳으로 집계됐다.

산업통상자원부는 지난 9월 스마트공장 추경 활용 하반기 600개사 이상 추가 지원을 발표하며 추가경정예산으로 395억원을 편성, 신속한 자금 집행을 예정했다. 산업부는 앞서 그동안 스마트공장 구축 지원한 2,045개사가 평균 25%의 생산성 향상 효과가 있다고 발표하며 이를 통해 제조업 경쟁력 제고, 수출 활로 회복 및 지역경제 활성화를 적극 지원한다고 밝혔다. 특히 이번 추경부터는 조선기자재 업체, 사업재편 승인기업, 소비재 수출기업 등을 최우선으로 지원할 방침이다. 더불어 지원기업은 생산성 향상, 품질 개선, 원가 절감 등 기업경쟁력 제고 및 양질의 일자리 창출 등 다수의 긍정적 성과가 창출되고 있다고 발표했다.

스마트공장추진단에 따르면 지난 2015년 말까지 구축 지원한 1,240개사를 대상으로 분석한 결과 원가 29%, 납기 19%, 불량률 27%가 각각 하락했으며 생산성은 평균 25%가 증가했다. 스마트공장 보급 사업은 중소·중견기업의 스마트공장 구축을 지원하며 지원대상에 선정된 기업은 제품설계·생산공정 개선 등을 위한 사물인터넷(IoT) 등 첨단기술이 적용된 스마트공장 솔루션 구축 및 솔루션 연동 자동화장비·제어기·센서 등의 구입을 지원받을 수 있다. 또한 관련분야 15년 이상 경력의 전문가가 직접 사업장을 방문해 기업의 수요와 수준을 고려한 맞춤형 컨설팅을 통해 최적의 솔루션 도출을 지원한다.

해외 스마트공장 보급 현황
전 세계적으로 스마트공장 구축 기술에서 높은 경쟁력과 점유율을 확보하고 있는 기업은 20개 정도인 것으로 조사됐다. 현재 해외 스마트공장은 일본과 독일이 강국으로 선도적 위치를 차지하고 있다. 이들은 모두 공급 산업에서의 경쟁력을 바탕으로 수요산업, 공급 산업이 균형적으로 발달한 나라다.

미국은 산업인터넷이라는 이름으로 클라우드 중심의 플랫폼을 구축해 인공지능과 빅데이터 해석 등을 접목시켜 공장의 지능을 높이고 있다. 중국은 최근 ‘중국 제조 2025 전략’을 발표하고 기존의 노동 집약형 공장을 스마트공장으로 전환하는데 투자를 아끼지 않고 있다. 일본은 지난해 초 로봇신전략을 발표하고 로봇 중심의 플랫폼을 구축하고 있다.

특히 일본은 공급 산업에서의 경쟁력을 바탕으로 수요 산업과 공급 산업이 균형적으로 발달했다. 독일은 공급기술 육성을 위한 테스트베드 구축과 대학생 인력 양성, 기술사업화 및 비즈니스 모델 발굴까지 고려한 종합적인 전략을 수립해 스마트공장 사업을 추진하고 있다. 또한 제4차 산업혁명 프로그램을 통해 미래 제조업 시장의 주도를 꾀하고 있다.

스마트공장 성공 요소
모든 공장이 스마트화 한다고 해서 이들 모두 생산력 및 매출, 수익이 증대되지는 않는다. 또한 스마트공장은 중소 제조업체 입장에서는 현실화하기가 어려운 실정이다.

한 중소업체 관계자는 “정부가 나서서 스마트공장 지원책을 발표해 도입을 고려해 봤으나 현실적으로 당장의 큰 금액으로 아직 효과가 입증되지 않은 설비를 선뜻 도입하기는 쉽지 않은 결정”이라며, “기존의 설비에 활용한다고 해도 기존 설비들은 낙후된 경우가 많아 IT 시스템을 결합하기가 쉽지 않고 이를 도입하기 위해서는 새로운 설비를 사야돼 이중부담이 된다”고 말했다. 이처럼 정부의 스마트공장 지원 정책에도 불구하고 대부분의 제조업체들은 스마트공장 도입이 쉽지 않은 상황이다.

반면 스마트공장 도입에 적극 찬성하는 기업도 있어 정부의 스마트공장 보급 정책 활성화에 기대가 크다. 사출금형 분야로 해외수출을 주력으로 하고 있는 건우정공이 대표적이다. 건우정공 박순황 대표는 “처음 시작은 정부의 제조혁신 3.0 참여로 스마트공장추진단을 접할 기회가 생겨 사출금형 생산라인에 스마트공장 도입을 추진하게 됐다”며, “초기 자본이 부담됐지만 당장의 이익보다는 장기적 안목으로 생산비용 절감과 지속적인 공장 운영을 위해 투자하기로 결정했다”며 기대감을 나타냈다.

박 대표는 또 “스마트공장은 올해 초 도입하게 돼 아직은 데이터 수집 단계”라며, “사출금형의 경우 한 개의 제품을 생산하는 것이 아닌 여러 개의 제품을 생산하기 때문에 이 분야에서는 절대적으로 필요한 시스템”이라고 덧붙였다.

한편 한 스마트공장 전문가는 “국내 스마트공장 보급 확산을 위해서는 독일과 일본의 추진전략과 마찬가지로 스마트공장 구축기술을 검증할 수 있는 다양한 형태의 테스트베드를 구축해야 한다”며, “이를 검증, 상용화를 진행하고 동시에 국내 제조기업 특성에 맞는 추진전략을 마련해야 한다”고 설명했다.

해외 우수사례 벤치마킹 및 국내 기업 특성에 맞는 전략 필요
국내 스마트공장 산업은 초기단계다. 대부분의 중소 제조업체들의 설비 또한 스마트공장을 100% 도입하기엔 오래된 설비들이 많으며 이를 위해 새로운 설비로 교체하기에도 쉽지 않다.

스마트공장은 기본적으로 제조 기획에서부터 설계, 원자재, 작업 시간, 불량 및 오류 등의 다양한 데이터를 수집하고 이를 분석해 생산효율을 높이는 것이니 만큼 제조 설비에 대한 IT 등의 시스템 접목이 중요하다. 현재 정부가 추진하고 있는 스마트공장 보급 확산 정책에 참여한 업체들 역시 각 공장 설비에 100% 스마트공장 구축이 된 곳은 많지 않은 것이 현실이다. 때문에 정부는 국내 실정에 맞는 스마트공장 구축 시스템 전략을 마련해야 한다.

독일은 근로자 중심의 인체공학적 스마트공장을 추진하고 있다. 단순히 공장 설비에 인체공학적 기계 및 시설만을 작업장에 설치하는 것이 아니라 자동화시스템 기술을 작업장에 통합하는 것으로 협력 로봇을 투입해 근로자가 편하게 일할 수 있는 인체공학적 작업장으로 변화시키는 것이다.

이로 인해 근로자는 협력 로봇과의 상호작용으로 물리적, 정신적인 스트레스가 감소돼 효율적으로 작업을 할 수 있게 된다. 한 예로 독일의 가전제품 제조사인 BSH는 현재 스페인 공장에 코봇을 투입해 근로자가 허리를 구부리며 하는 단순 반복 작업을 대신하도록 개선했다. 이후 근로자들의 근골격계질환 사례가 감소했으며 근본적인 문제 해결과 사고를 예방하게 됐다. 국내에도 잘 알려진 쿠카의 경우 로봇 투입으로 머리위로 이뤄지는 조립작업 또는 생산과정 중 근로자가 몸을 구부려 작업해야 하는 것을 방지할 수 있었으며 코봇에 부착된 센서가 주변 환경을 인식해 부딪힘을 방지하며 무거운 부품을 넣는 반복 작업과 같은 비인체공학적 작업을 대신하고 있다.

스마트공장 도입 후 국내 제조시장의 변화
스마트공장 도입에 있어 가장 중요한 부분은 관리자다. 관리자가 적극적인 자세로 업무에 임하지 않는다면 스마트공장은 그 기능을 제대로 발휘하지 못할 것이다.

최근 디지털이 전 산업 분야로 확대되는 가운데 제조 산업도 단순 신기술 도입이 아닌 스마트 전략 구축이 필요한 시대다. 제조 산업에 있어 최근 혁신의 바람이 매서운 상황이다. 단순한 다품종 대량생산의 제조 산업의 시대는 끝이 났으며 보다 체계적이고 효율적인 다품종 대량생산의 시대가 오고 있다. 이러한 생산의 효율성과 생산성을 높여주는 것이 바로 스마트공장이다. 덴티스 심기봉 대표는 “스마트공장, 사물인터넷 등 정보통신기술과 제조 산업이 결합되면서 4차 산업혁명이 국내 제조 산업의 변화를 일으키고 있다”며, “이는 국내 제조 산업이 세계시장에서 국가가 갖는 경쟁력의 핵심 키가 되어줄 것”이라고 강조했다.

국내를 넘어 세계시장에서 제조 산업의 혁신이라고 전망하는 스마트공장 도입에 있어 주의해야 할 점은 현장(공장) 환경에 맞는 맞춤 도입이 필요하다는 점이다. 환경에 맞지 않는 막무가내식 도입은 오히려 역효과를 창출하며, 현재의 환경을 철저하게 분석하고 수준에 맞춰 단계별로 도입해야 기업의 리스크도 줄이며 스마트공장 도입 효과와 성공적인 결과를 기대할 수 있다. 심 대표는 “이러한 단계별 도입에는 노후화된 시설이나 개선되지 않은 노동력과 운영전략 등에 대한 개선이 포함되어 있다”며, “수준에 맞춘 단계별 개선과 도입이 스마트공장을 통한 운영 효율성과 생산성을 높임과 동시에 비용 등 다양한 리스크도 줄일 수 있게 된다”고 설명했다.

정부가 국내 스마트공장 보급 확산을 위해 앞으로 체계적인 분석과 단계별 도입을 준비한다면 기업들은 충분히 적극적인 도입을 검토할 것으로 예상된다.

FA저널 SMART FACTORY 박 규 찬 기자 (fa@infothe.com)

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