미국의 대표적인 항공기 제조기업 보잉은 지난 2008년 태피스트리 솔루션(Tapestry Solutions)이라는 회사를 인수했다. 이 회사는 장비와 부품, 재고, 인력 등의 추적과 운용을 위한 소프트웨어를 개발하는 회사 였다.

보잉이 자회사로 삼은 태피스트리 솔루션을 통해 기존의 항공기 제조 과정 전반에 대한 산업인터넷 플랫폼을 구축했다. 즉 사실상 흩어져서 관리가 잘 안되던 제조분야에 디지털이라는 숨결을 불어 넣은 것이다.

이러한 기업형 통합센서(ESI, Enterprise Sensory Integration) 플랫폼을 통해 항공기 제작에 필요한 공급망을 통합관리·운영하며 보잉사는 디지털 제조업으로의 성공적인 변신을 하고 있다.

제조업에 적용한 사물인터넷, 생산성 향상에 기여

미국의 유명한 전자제품 제조기업인 GE의 변신도 주목을 받고 있다. GE의 전(前) 최고경영자 제프 이멜트(Jeff Immelt)는 GE의 비전을 '생각하는 공장(Brilliant Factory)'이라고 밝힌 바 있다. 공정의 전 과정에서 생산현장의 기계와 운영자 간의 연결을 실현하겠다고 발표한 것이다.

GE는 클라우드 플랫폼 공급업체인 Pivotal과의 파트너십을 통해 전 제품의 생산현장 전반에 산업인터넷 구축을 진행하고 있다.

현재 가전제품부터 의료기기, 항공기 부품에 이르기까지 세계 전역에 500여 곳이 넘는 공장을 운영하는 GE는 이중 최소 50여 개의 공장을 '생각하는 공장'으로 변환할 예정이라고 한다.

사물 인터넷에서 산업 인터넷으로

디지털 기술의 발달은 이제 세계 경제에 큰 영향을 미치고 있다. 특히 사물 인터넷(IoT, Internet of Things)을 제조업에 반영한 산업 인터넷(IIoT, Internet of Industrial)의 시대에 이르고 있다.

독일이 처음에 인더스트리 4.0을 통해 제조업계에 커다란 파장을 불러 일으켰고 지금은 4차 산업혁명, 디지털 제조업 등으로 불리며 제조업 혁신 트렌드로 자리잡고 있다.

 경영 컨설팅 사 맥킨지는 향후 2025년까지 사물 인터넷이 경제 전반에 미치는 영향을 최대 11조 달러에 이를 것으로 분석하고, 이 중 산업 인터넷이 차지하는 비중은 약 30%로 3조7000억 달러에 이르러 가장 큰 영향을 미치게 될 것이라고 분석했다.

 미국 정보통신혁신재단(ITIF, Information Technology and Innovation Foundation)에서는 2020년까지 스마트 팩토리가 3710억 달러의 시장규모를 이룰 것으로 내다보는 등 디지털 제조업 분야는 핫한 이슈다.

앞서 보잉이나 GE의 사례에서 보듯 산업 인터넷은 스마트 혹은 디지털 제조업(Smart·Digital Manufacturing), 또는 스마트 팩토리(Smart Factory) 등으로 불리며 제조업의 개념을 바꾸고 있다.

정보의 수집과 축적을 바탕으로 하는 디지털 제조업은 생산의 각 단계를 유기적으로 연결시키는 것을 목적으로 하고 있다. 때문에 단일 공장 내에서의 공정뿐 만 아니라 제품 생산과 관련된 공급망 하나하나에도 밀접한 영향을 끼치고 있다.

제조업에 적용된 산업인터넷은 생산 현장의 주요 장비와 시설에 센서나 카메라와 같은 기기를 설치해 제조과정의 정보를 수집하고 축적된 정보의 분석을 통해 생산시설을 제어하는 데에 관여하는 것을 말한다.

 제품의 연구개발 단계부터 공급망 사슬, 공장의 운영과 마케팅 단계에 이르기까지 각 단계의 이해관계자들의 원활한 정보 공유를 통해 생산 효율성 증대에 도움이 되고 있다.

인공지능, 로봇을 활용한 공정 자동화, 3차원 프린터, 원거리 운용(Teleoperation) 등의 기술은 생산에 소요되는 모든 사물과 사물, 사물과 사람을 종합적으로 연결시킨다.

 생산 현장의 곳곳에 설치된 각종 센서를 통해 정보를 수집하고 이를 클라우드에 전송해 정보를 축적, 이후에는 축적된 정보를 분석해 의미있는 정보로 변환하고, 이를 미래 예측에 적용시키게 된다.

 산업 인터넷의 필수 핵심기술

산업인터넷의 핵심요소는 스마트센서, 인공지능(AI),빅데이터와 클라우드 이 세 가지다.

스마트 센서는 가속도계, 적외선·초음파센서, 음향방출센서, 자기(magnetic)센서, 회전력센서, 광센서 등이 있다. 생산 공정의 정보를 실시간으로 수집하기 위한 산업인터넷의 첫 번째 단계에 필수적인 기기로- 높은 해상도와 감지 정확도, 센서끼리의 네트워크 연결기술이 요구된다.

인공지능은 축적된 데이터를 실시간으로 분석해 공정의 오류, 현장의 갑작스러운 환경변화 등에 빠르게 대응할 수 있어 제품의 품질관리에 효율적으로 사용된다. 인공지능의 예측 분석기법은 원자재 조달 및 관리, 공장 설비의 유지관리에 활용되며 그밖에도 음성인식이나 자연어 처리 기법이 데이터 처리에 활용된다. 이미지에서 정보를 추출하고 분석하는 기술인 컴퓨터 비전 혹은 머신 비전은 이미지 분석을 통해 제품의 품질 검사와 공정제어에 사용된다.

빅데이터와 클라우드는 제조 공정 데이터를 수집한 후 클라우드에 업로드하고 빅데이터 분석기법을 적용해 수집된 데이터에 대한 분석을 수행하기 위한 기술로 데이터 센터 구축이 필수적이다.

제조업이 산업 인터넷을 활용하는 이유: 생산성 증대

센서와 카메라와 같은 하드웨어 설치, 통신 인프라와 클라우드 데이터센터 구축 등 생산 현장 기본 인프라 구축에 드는 초기 자본이 만만치 않음에도 불구하고 제조업의 선도 기업들이 이러한 변화를 수용하는 이유는 가시적인 생산성 증대에 있다.

 즉 데이터 분석을 통해 공정상의 오류와 원인을 분석하고, 상품 불량률 감소 및 현장운영 최적화를 통해 생산비용절감하고 효율성을 증대할 수 있다.

의사결정에 용이한 점도 큰 작용을 한다. 축적된 데이터를 통해 고정자산의 건전성을 진단하고 이에 대한 의사결정을 하는 데 도움이 된다.

또한 클라우드에 정보 저장과 공유를 통해 외부의 공장이나 시설과도 유기적으로 연결할 수 있어 원자재 등의 조달과 공급이 원활해진다. 불필요한 원자재는 과감히 줄여 공급과잉을 예방할 수 있다.

또한 원격 운영이 가능해 원거리로부터의 생산 현장 모니터링, 진단 및 관리가 가능해진다. 자연적으로 시설정비 전문가와 같은 현장에 상시 필요한 인력의 효율적인 운용이 가능해져 불필요한 인건비를 절감할 수 있다.

산업인터넷은 궁극적으로 기업 내의 다양한 부서와의 협업, 외부 기업과의 협업에서 생산성이 높아지는 결과를 가져온다.

산업인터넷을 활용하는 글로벌 제조기업들은 전통적인 생산방식에서 벗어나 자사의 생산라인에 산업 인터넷을 적용시키기 위한 투자와 시도를 하며 관련분야의 선두주자를 유지하고 있다. 

각종 가정용 연장과 산업용 장비 제조업체인 스탠리 블랙앤테커(Stanley Black & Decker)는 공정 일정, 지출비용, 시설의 생산성 데이터 수집을 위해 글로벌 비즈니스 솔루션 개발 기업인 Cisco와 파트너십을 맺어 제조현장 전반에 와이파이와 이더넷 등 통신 인프라를 구축했다.

 블랙앤데커는 이를 통해 전체 생산성 향상은 물론 인력 및 재고관리의 효율성을 높이고 공정관리의 투명성이 높아졌다고 발표한 바 있다.

자동차 부품 생산기업으로 GM과 마쯔다의 Tier1 공급사인 히로텍은 지난 6월 보스턴 소프트웨어 개발사인 PTC와 파트너십을 맺고 클라우드 데이터 플랫폼을 구축했다.

히로텍은 PTC의 ThingWorx 프로그램을 사용해 공장, ERP 및 CRM의 모든 데이터를 수집 및 연결해 클라우드로 전송할 수 있으며 공급처의 주문이나 요구에 더 빠르게 대응할 수 있게 됐다.

 산업 인터넷의 한계점 vs 우리 기업의 기회

산업 인터넷은 데이터의 수집과 축적을 기반으로 하고 있기 때문에 산업 인터넷 인프라 구축에 있어서 보안은 가장 큰 우려사항이다. 디지털제조업 전환에 있어 주저하는 이유도 영업기밀의 보안문제에 대한 우려도 그 중의 하나라고 한다.

 하드웨어시장에서 우리 기업에 직접적인 기회 있을 것  

이번 보고서를 작성한 코트라 임소라 미국 워싱톤무역관은 “(보안) 분야의 시장 기회가 점점 확대되는 것으로 분석되며 우리 기업은 시스템 통합관리 서비스 기업과의 파트너십을 통한 현지 진출의 기회를 물색해야 할 것”이라고 밝혔다.

임소라씨는 “현재 산업 인터넷 기술은 여전히 개발단계라고 볼 수 있으며 기술 진화의 속도가 빨라 표준화된 모델이 없는 상태이기 때문에 사용자 요구에 적절히 대응할 수 있는 시스템 개발에 매진한다면 우리 기업에도 진출기회가 많다”고 강조했다.

반도체와 자동차외에 제조업의 동력을 찾지 못하고 있는 우리나라가 앞으로 산업인터넷 분야에서 있어 필수적인 다양한 분야의 개발자와 관리자들을 장기적 안목에서 키워내는 것이 절실히 요구되는 시점이다.