향후 대응 전략 - 국립전파연구원

사물인터넷 기본계획에 따르면 우리나라는 미국에 이어 사물인터넷 준비지수 2위를 기록한 바 있으며, TTA의 표준화 전략맵의 분석에 따르면 네트워크 및 플랫폼 등 기반기술에서는 국내와 국외의 기술격차가 거의 없는 반면 스마트 농업, 헬스케어, 스마트홈 등 개별 응용 서비스 측면에서는 일부 기술격차가 나타나고 있는 것으로 평가되고 있어, 기반기술 차원에서의 국내기술 주도권 확보 및 응용 서비스 측면에서 표준화 갭 파악을 통한 전략적 접근이 요구

된다.

한편, 관련 양대 공적표준화기구인 ISO/IEC JTC1 및 ITU-T SG20 모두에서 한국 연구자들이 의장단을 맡는 등 표준화 활동이 활발하게 전개되고 있어, 양 기구에서 활동하는 연구자들 간의 긴밀한 협력을 통해 공적표준화 역량 강화를 모색할 필요가 있다.

제2절 스마트공장

1. 개요

스마트공장은 사물인터넷, 빅데이터 등 지능정보기술이 기존의 공장 자동화(FA, Factory Automation) 기술과 융합하여 진화한 새로운 제조 형태로, 공장 내의 장비, 부품들이 지능정보기술을 통하여 상호간 연결 소통하는 생산체계를 이르는 용어이다.

근로시간 단축, 저임금 노동력 감소 등 노동시장 환경이 변화하고 산업구조가 수요 중심으로 재편됨에 따라, 기존 방식으로는 생산성 및 제조업 경쟁력 강화가 한계에 봉착한 상황이다. 이러한 상황에서 스마트공장의 도입은 제조 환경 효율화 및 혁신 방안으로 주목받고 있다.

2. 스마트공장 산업 동향

스마트 공장 개념을 통한 제조업 혁신은 주로 기존에 강점을 가진 전문 분야가 있는 주요 선진국과 글로벌 기업 등을 중심으로 전개되고 있다. 다른 신기술에 비해 국가 경제와 더욱 밀접하게 연결되어 있기 때문에 산․학․연․관간 협력 체계가 잘 구축되어 있고, 이를 통해 개발된 체계적인 로드맵을 토대로 플랫폼․하드웨어․소프트웨어 전 영역에 대한 기술 개발 및 표준화 노력을 진행하고 있다.

가. 독일의 스마트공장 개발 및 도입 노력

1) 인더스트리 4.0

스마트 공장 개념은 2011년 독일에서 발표된 인더스트리 4.0 추진 계획으로부터 시작된다. 인더스트리 4.0은 2008~2009년 미국에서 시작된 금융위기로부터의 경험을 계기로, 독일 제조업 부흥의 중요성을 인식하고 그 기반을 강화하기 위해 추진되었다. 독일이 기존에 경쟁력을 보유하고 있던 설비․기계 분야에서의 경쟁력을 강화하고, 사물인터넷, 사이버물리시스템 (CPS)와 같은 최신 ICT 기술을 적용하여 기존의 중앙집중형 생산 형태 (Industrie 3.0)에서 모듈화된 지능형 생산 형태로 전환하여 이를 통해 아이디어 개발에서부터 제품의 고객 전달에 이르기까지 전체 생애 주기에 대한 한 차원 높은 관리 서비스를 실현하고 시장의 요구에 능동적으로 대응하는 것을 목적으로 한다.

인더스트리 4.0의 제조업 혁신의 기반은 지능정보기술을 적용하여 구성한 사 이버물리시스템이다. 사이버물리시스템이란, 사물인터넷과 빅데이터, 인공 지능 등의 지능정보기술을 적용하여 사람과 설비 등의 물리적 개체와 사이 버세계 시스템을 긴밀히 연결하여, 사람이 직접 물리적 개체를 작동시키지 않아도 사이버세계에서의 데이터 처리만으로 물리 시스템을 능동적으로 제 어하고 대응할 수 있는 지능형 시스템을 의미한다.

사물인터넷과 사이버물리시스템은 물리적 개체와 사이버 세계와의 연결이라는 점에서 매우 유사한 개념이지만, 사물인터넷이 물리 세계를 중심으로 현실에 존재하는 사물의 인터넷 연결을 통해 다른 물리적 사물과 소통할 수 있는 것에 중점을 두는 반면, 사이버물리시스템은 물리 세계로부터 수집된 정보 등을 사이버세계에서 처리하여 물리 세계에 피드백하는 것을 통한 제어를 목적으로 한다는 점에서 차이가 있다.

사이버물리시스템을 통해 인더스트리 4.0을 구축하고 달성하기 위해서는 시스템의 구성요소 간 일관적인 통신 구조와 상호운용성을 확보하는 것이다.

이의 달성을 위해 독일 정부와 산업계, 연구기관은 2015년 인더스트리 4.0

플랫폼의 참조 구조 모델로써 RAMI 4.0(Reference Architecture Model for Industrie 4.0)을 발표하였다.

[그림 9] RAMI 4.0 참조 구조 모델

RAMI 4.0은 생산 시스템의 물리적 계층 구조, 공장 운영에 있어서 제품 개발과 생산의 생애 주기 및 가치 흐름의 두 개 축과, 공장 구성 요소 및 사업 모델의 네트워크 등에 관한 6개 층으로 스마트공장을 모델링하여 설명하고 있다. 각 축은 IEC 62264(기업 통합 제어 시스템), IEC 61512(자동화 공정 장비 및 제어) 등 공장 자동화 및 스마트 그리드 등 유사한 개념에 대해 기존 표준을 참조하되, 스마트공장의 특성에 맞도록 재구성되어 있다.

RAMI 4.0 모델은 2017년 3월 IEC PAS 63088의 번호를 부여받고 잠정표준 단계에 도달하였으며, IEC/TC65에서는 2017년 내로 표준화 작업 완료를 목표로 표준화를 진행하고 있다.

2) 독일 산업계의 스마트공장 도입

인더스트리 4.0의 연구 성과를 토대로, 독일의 각 기업은 스마트공장 시스템을 적극적으로 도입하고 있다. Staufen AB의 2015년 조사에 따르면 독일 기업 중 76%가 스마트공장 도입을 계획하고 있거나 도입하고 있으며, It’s OWL (Intelligent Technical System OstWestfalenLippe) 등 지역 단위에서의 기업 클러스터 구축을 통한 연구개발 노력도 활발하게 진행되고 있다.

한편 인더스트리 4.0 진행과 도입에 따라 문제점 또한 나타났는데, 독일 산업계에서의 스마트공장 도입은 주로 개별 생산 설비와 재고 관리 등 제품의 기술적 향상과 공정 효율화 측면에서만 집중적으로 이루어지고 있으며, 상대적으로 인사 등의 행정적 요소와 구매/판매 등 고객 니즈의 반영과 사업 모델 측면에서의 시도는 저조한 것으로 조사되고 있다. 또한 2013년 조사에서는 1,000명 이상 대기업의 90% 이상이 스마트공장 도입을 추진하고 있거나 추진 계획 중인 반면 250명 이하 중소기업에서는 40% 이상이 도입 계획이 없는 것으로 확인되어, 중견․중소기업에 대한 지원 확대 필요성이 제기되었다.

이러한 결과 분석을 토대로 2013년 이후 정부 차원에서 진행 중인 플랫폼 인더스트리 4.0에서는 RAMI 4.0과 같이 스마트공장 전반에 대한 참조 구조 제시와 함께 연구개발, 인력 양성 및 교육, 법․제도 정비 등 다양한 분야에서의 접근을 통해 스마트공장의 더 넓은 확산을 도모하고, 중소․중견기업에 대한 지원 대책 등을 포함하였다.

3) 미국, 일본 등의 스마트공장 정책 수립 및 도입 동향

미국, 일본 등 주요 제조업 선진국들도 자국의 제조업 역량 혁신을 위해 독일과 비슷한 시기에 스마트공장의 도입을 골자로 한 제조업 혁신 정책을 수립하고, 스마트공장의 활성화를 위해 노력하고 있다.

미국의 제조업 혁신 및 스마트공장 지원 정책으로 대표적인 것은 2011년 6월 시행된 첨단 제조 파트너십(Advanced Manufacturing Partnership) 프로그램

이다. 첨단 제조 파트너십은 2011년 미국 대통령 직속 과학기술자문위원회의 권고를 통해 발족된 미국 제조업 지원 프로그램으로, 5억 달러 이상의 제조업 분야 신규 투자와 함께 산학협력 강화, 세제 및 제도 개편 등을 통한 첨단 제조 기술 연구개발 및 도입 촉진을 꾀한 정책이다. 2014년 10월 미 정부는 정책보고서를 통해 AMP 프로그램을 통한 미국 제조업의 혁신 가속화 방안을 발표하였으며, 이 중 첨단 센싱과 제어, 상호운용 가능한 플랫폼 도입 등을 통한 스마트제조 시스템의 도입과 제조 공정에 있어서 빅데이터의 활용 등을 제조업 혁신의 한 방향으로 추진할 것을 공표하였다.

정부 R&D 투자 측면에서는 미국 국가표준기술연구원(NIST)에서 2014년 이래 추진 중인 스마트제조 표준화 프로젝트가 진행 중이다. 이 프로젝트는 스마트 공장 개발과 관련된 주요 표준화 조직 및 산업체와의 협력을 통하여 스마트공장 참조모델, 성능 이슈 예측, 품질 관리, 보안 등 네 가지 영역에 대한 표준 모델을 개발하여 중소기업의 스마트제조 도입 비용 감축과 국가 제조업의 활성화를 목표로 하고 있다. 또한 독일의 프라운호퍼 연구소를 모델로 하는 정부와 산업체, 학계 공동 연구소 네트워크 구축을 통한 정부 R&D 투자와 기술 상용화 간 격차를 해소를 목표로 하여 국가제조혁신네트워크(National Network for Manufacturing Innovation) 프로젝트를 ‘12년 3월부터 착수한 바 있는데, 이의 일환으로 디지털제조 연구소와 스마트제조 연구소가 각각 설립되어 연구활동을 수행하고 있다.

미국 기업 시장에서 스마트공장은 주요 제조 대기업 및 IT 대기업 등의 긴밀한 협력을 통해, 다양한 산업을 아우르는 개방적 형태로 도입되고 있다.

미국의 대표적인 제조기업인 제너럴일렉트릭(GE)와 인텔, 시스코, IBM 등 IT 분야 대기업 중심으로 2014년 설립된 산업인터넷컨소시엄(IIC, Industrial Internet Consortium)을 통해 사물인터넷 차원에서 스마트공장 공통 플랫폼 개발 및 확산 노력이 이루어지고 있으며, GE에서 산업용 클라우드 플랫폼을 개발․출시하고 인도에 자사 기술 기반의 스마트공장을 설립하는 등 개별 기업 차원에서의 도입 노력도 활발히 진행되고 있다.

일본에서는‘13년 6월 발표한 일본재흥전략의 과학기술․ICT 분야 추진 과제의 일환으로 전략적 혁신 창조 프로그램(SIP), 혁신적 연구개발 지원 프로그램 (ImPACT)를 통해 스마트 제조 등 제조업 혁신 기술에 대한 장기적․선도적

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