양희태 한동대 경영경제학부 교수
들어가며
4차 산업혁명으로 불리는 거대한 디지털 전환(digital transformation)의 흐름은 스마트 제조에서 시작되었 다고 해도 과언이 아니다. 독일이 2011년부터 추진한 인더스트리 4.0(Industrie 4.0)이 4차 산업혁명의 근간 이 되었기 때문인데, 이후 전 세계적으로 제조 현장에 IT를 접목하여 생산성을 향상시키고 공정을 자동화하 려는 노력이 가속화되고 있다. 또한 보호무역주의 기조 와 코로나19에 따른 국제적 분업시스템 붕괴의 대응책 으로 개발 도상국에 나가 있는 공장들을 국내로 다시 불러들이는 리쇼어링(reshoring)이 부상하는 가운데, 인건비 상승 부담을 최소화시킬 수 있는 방안으로도 스 마트 제조가 주목을 받고 있다. 스마트 팩토리(smart factory), 지능형 제조(intelligence manufacturing) 로도 불리는 것에서 알 수 있듯, 스마트 제조는 각종 센
서를 통해 수집된 데이터를 분석하여 제조 공정상의 불 량률을 최소화하거나, 설비 이상을 사전 감지해 고장을 예방하고, 자동화된 통합 제조공정을 구축하는데 활용 된다. 그리고 이를 구현하기 위한 핵심 기반 기술이 바 로 인공지능이다. 다시 말해 현실 공간에서 수집된 데 이터를 가상 공간에서 분석하고, 도출된 솔루션 및 의 사결정 사항을 다시 현실 공간에 전달해 자동으로 기기 를 제어하고 공정을 최적화하는 전 과정을 인공지능이 총괄한다고 볼 수 있다.
본고에서는 스마트 제조 실현을 위한 핵심 HW인 산업 용 로봇과 데이터 수집 및 분석을 통한 기기 통합 관제 를 담당하는 SW인 스마트 제조 플랫폼을 중심으로 주요 국내외 기업들의 인공지능 활용 동향을 살펴보고 미래 방향성 전망과 함께 정책 개선 방안을 제시하고자 한다.
[그림 1] 스마트 팩토리 구현을 위한 인공지능의 역할
자료: 김광석 외(2018), p. 6.
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스마트 제조 플랫폼에서의 인공지능 활용 동향 앞서 살펴보았듯이 인공지능은 스마트 제조 플랫폼을 구동하기 위한 핵심 모듈이다. 세계 스마트 제조 플랫폼 을 선도하고 있는 GE와 Siemens 역시 인공지능을 적극 활용하고 있다. 먼저 GE의 프레딕스(Predix) 플랫폼을 살펴보면 ‘분석 및 기계학습(analytics and machine learning)’이라는 모듈이 포함되어 있는데, 각종 산업 용 어플리케이션들의 생애주기 관리를 위한 데이터 분 석을 담당하고 있다. Siemens의 경우 마인드스피어 (MindSphere) 플랫폼 내의 엣지 및 클라우드에서 데이
터 분석과 알고리즘 학습, 이벤트 예측 등에 인공지능을 활용하고 있다. 뿐만 아니라, 2020년 3월 NEC와 업무 협약을 맺고 마인드스피어와 NEC의 인공지능 기반 기 술인 SIAT(System Invariant Analysis Technology)를 결합해 실시간 제조 모니터링 및 분석 솔루션을 구축하 였다. 국내 IT서비스 기업들도 제조 계열사들의 IT시스 템 및 제조 프로세스를 운영한 경험을 바탕으로 스마트 제조 솔루션을 적극 출시하고 있다. 삼성SDS는 2018년 8월 자사 넥스플랜트(Nexplant) 플랫폼을 통한 인텔리 전트팩토리 사업 강화를 선언하면서, 그동안 인공지능
[그림 2] 삼성SDS NexPlant 기반 통합 스마트팩토리(상) 및 울라라랩 WimFactory 플랫폼 개념도(하)
자료: 삼성SDS(2019.5.8.), p. 18.; 울랄라랩, p. 5.
기반 빅데이터 분석 및 실시간 이상 감지, 장애 예측 등 을 통해 설비 가동률을 높였고 공정 과정을 최적화해 품 질을 30% 이상 향상시켰다고 언급하였다.1) 이어 2019 년 5월에는 전사 통합플랫폼을 도입해 업무별로 제각각 적용되던 인공지능을 단대단(end-to-end) 인공지능으 로 진화 발전시킬 것이라고 발표하였다.2) 2012년부터 스마트팩토리 솔루션을 사업화했던 LG CNS는 2018년 4월에 인공지능과 빅데이터, 사물인터넷 기반 통합 플 랫폼인 팩토바(Factova)를 출시했다. LG CNS에 따르면 팩토바를 도입한 기업은 6개월 이상 걸리던 시제품 제작 을 2~3개월로 단축할 수 있으며, 24시간 이상 걸리던 생 산 데이터 수집을 실시간으로 구현할 수 있고, 딥러닝 기 반의 비전 검사를 통해 품질 테스트의 정확도를 99.7%
까지 향상시킬 수 있다.3) 대기업 뿐 아니라 국내 중소기 업들도 자체 스마트 제조 솔루션을 개발해 정부의 스마 트공장 보급・확산 사업에 공급기업으로 참여하고 있다.
예를 들어, 울랄라랩의 윔팩토리(WimFactory) 플랫폼 은 데이터 센싱, 시각화, 분석 기술을 활용해 스마트팩 토리 통합관리 기능을 구현했는데, 데이터 분석 단계의 데이터 간 상관관계 분석 및 패턴 분석, 이상 원인 진단 에 기계학습을 이용하고 있다.4)
산업용 로봇에서의 인공지능 활용 동향
산업용 로봇에 인공지능이 접목되면 인간의 개입이 최 소화되고 학습기반의 자율적 업무 수행과 인간과의 협 업 시스템 구축이 가능해진다. 이에 많은 국내외 산업 용 로봇 제조 기업들이 최근 인공지능을 다각도로 도 입하고 있다. 세계 산업용 로봇 시장 점유율 1위인 스 위스 ABB는 인공지능이 인간의 업무를 학습하는 리드 스루 프로그래밍(lead-through programming)을 양 팔 로봇 유미(Yumi)에 적용해 기존 프로그래밍에 비해 셋업 시간을 획기적으로 단축하였다.5) 또한, 강화학습 과 인공신경망을 결합해 이종 상품을 피킹(picking)할 수 있는 SW를 개발한 미국 스타트업 Covariant와 파트 너십을 체결하고, 다양한 반복작업을 동시에 수행할 수 있는 로봇을 개발할 예정이다. 독일 지멘스(Siemens) 는 2017년 사람이 특정 업무를 지시하면 프로그래밍 없이 스스로 문제를 파악해 구동하는 로봇의 프로토타 입을 시연했다.6) 또한, 고객들의 다양한 니즈와 변화하 는 생산 요건에 맞춰 스스로 협업하는 로봇을 개발하 기 위해 CCT(Company Core Technology) Future of Automation 프로그램을 운영 중이며, 인공지능을 비롯 해 가상물리시스템, 적층제조 등 스마트 제조관련 연구
[그림 3] Siemens의 프로그래밍이 필요 없는 협업 로봇(좌)과 NEC-Okuma의 인공지능 기반 공작기계 진단 솔루션(우)
자료: Siemens 홈페이지; Okuma 홈페이지
36 생산(flexible manufacturing)의 구현이다. 사실 다품 종 소량생산을 지향하는 유연 생산은 이미 1970년대에
참고 문헌
- 김광석 외(2018), 「4차 산업혁명과 제조혁신: 스마트 팩토리 도입과 제 조업 패러다임 변화」, 『Samjung Insight』, Issue 55, 삼정KPMG경제연 구원.
- 삼성SDS 홈페이지, https://www.samsungsds.com/global/ko/
about/news/Intelligent-Factory.html
- 삼성SDS(2019.5.8.), 「‘Brightics AI’를 통한 Data-Driven Business Innovation」, 삼성SDS Real2019 발표자료, 삼성SDS.
- LG CNS, LG CNS 스마트팩토리 Brochure - 울랄라랩, WimFactory Brochure
- 이은서 외(2020.2), 「미래 스마트 제조를 위한 인공지능 기술동향」, 『전자 통신동향분석』, 35권 제 1호, 한국전자통신연구원.
- Siemens 홈페이지, https://new.siemens.com/global/en/company/
stories/research
- technologies/artificial-intelligence/prototype-robot-solves-problems-without-programming.html
- Okuma 홈페이지, https://www.okuma.kr/news/2018/181030.html - 전자신문(2018.4.18.), 「위기 몰린 머스크 반성문 “과도한 공장 자동화는
실수였다”」.
1) 삼성SDS 홈페이지, https://www.samsungsds.com/global/ko/
about/news/Intelligent-Factory.html
2) 삼성SDS(2019.5.8.), 「‘Brightics AI’를 통한 Data-Driven Business Innovation」, 삼성SDS Real2019 발표자료, 삼성SDS.
3) LG CNS, LG CNS 스마트팩토리 Brochure 4) 울랄라랩, WimFactory Brochure
5) 이은서 외(2020.2), 「미래 스마트 제조를 위한 인공지능 기술동향」, 『전
6) Siemens 홈페이지, https://new.siemens.com/global/en/company
/stories/research-technologies/artificial-intelligence/prototype-robot-solves-problems-without-programming.html
7) Okuma 홈페이지, https://www.okuma.kr/news/2018/181030.html 8) 전자신문(2018.4.18.), 「위기 몰린 머스크 반성문 “과도한 공장 자동화
는 실수였다”」.
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