제6편 스마트공장

요즘 우리 사회에는 ‘스마트(smart)’라는 단어가 유행하고 있다. 잘 알고 있듯이 ‘smart’의 사전적인 의미는 ‘맵시 좋은, 말쑥한, 똑똑한, 영리한’이라는 뜻으로, 스마트폰을 비롯해 스마트카, 스마트홈, 스마트빌딩, 스마트시티까지 널리 쓰이고 있다. 이번 호에선 스마트 공장에 대해서 얘기해볼까 한다.

스마트 공장이란 생산 및 자동화 기술에 정보통신 기술(Information and Communication Technology: ICT)을 융합하여 경쟁력을 갖춘 미래형 공장을 말한다. 즉, 제품의 기획 및 설계 → 생산 → 유통 및 판매 등의 제조과정에 사물인터넷(Internet of Things: IoT), 인공지능, 빅데이터와 같은 기술을 적용하여 기업의 생산성과 품질을 향상시키는 지능형 공장을 일컫는다.

스마트공장은 새로운 개념이 아니라 공장 자동화가 진화된 모습이라고 할 수 있다. 공장 자동화는 제조과정에 사람의 개입을 최소화하여 기계가 일하도록 하는 무인화 공장을 지향하는 것인데 반해, 스마트 공장에서는 설비와 기계에 설치된 센서를 통해 데이터가 실시간으로 수집, 분석되어서 목적된 바에 따라 스스로 제어할 수 있는 것이다.

1950년대에 포드(Ford)가 자동화 공장을 성공한 이후 미국과 유럽 각국의 기업들은 앞다투어 자동화 설비를 도입하기 시작했다. 자동차 산업을 시작으로  화학, 전기, 서비스 등 모든 업종으로 자동화는 확산됐으며, 스마트 공장 확산의 주역으로 독일의 지멘스(Siemens AG)를 포함한 BMW, 보쉬, 아디다스 등 독일 회사들을 꼽는다.

우리 나라의 대표적인 스마트 공장으로는 포스코 광양 제철소이 자주 인용되는데, 이곳에서는 자동차 강판과 선박용으로 쓰이는 두꺼운 철판을 만들고 있다. 공장 곳곳에는 IoT센서와 카메라가 설치되어 있어 현장의 모든 데이터를 수집한다. 두꺼운 철판을 만들려면 쇳물의 불순물을 없애고, 그 쇳물을 고체로 만들고, 이 고체를 돌아가는 두 개의 롤 사이로 통과시켜서 원하는 형태의 강판을 완성한다. 이 3개의 공정마다 엄청난 양의 데이터가 모이는데, 축적되는 데이터를 분석한 결과를 기반으로 인공지능은 어디에서 불량품이 발생했는지, 어디에서 유해가스가 발생했는지, 어떤 기계나 설비에 이상 징후가 보이는지를 파악한다. 동시에 불량품이 다음 공정으로 흘러가지 않도록 하여 공정을 제어한다.

지금까지의 공장에서는 개별 공정단위로 자동화가 이루어져서 앞뒤 공정에서 무슨 일이 일어났는지 쉽게 알 수가 없었다. 하지만 스마트공장에서는 모든 설비와 장치가 무선통신으로 연결되어 정보를 주고받고, 모든 공정을 실시간으로 모니터링하고 분석, 판단해 최적의 생산 환경을 만들 수 있다. 

스마트공장은 이미 세계 제조업의 중심축으로 자리 잡았다. 독일, 미국, 일본 등 제조 선진국들은 정부의 지원으로 스마트 공장을 구축해오고 있다. 또한 중국도 대규모 투자와 기술 이전을 통해 무서운 속도로 성장하며 국내 제조업을 위협하고 있는 실정이다. 반면 국내 제조업은 출산율 감소에 따른 생산가능 인구 감소와 인건비 상승으로 생산 경쟁력이 낮아진 상황이다. 이러한 사회구조적인 변화에 따른 제조업의 경쟁력 확보를 위해 정부차원의 지원정책이 확대되고 있으며, 제조업 부문의 기업들도 생산성 확보와 효율성 증대를 위하여 스마트 공장 도입이 가속화될 것으로 예상된다.

박희석(산업공학전공 교수)  　

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