[86]스마트팩토리가 궁극적으로 추구하는 목적은?

박정수 성균관대 스마트팩토리 융합학과 겸임교수

[박정수 성균관대 스마트팩토리 융합학과 겸임교수] 이미 와 있는 미래, 제4차 산업혁명은 모든 면에서 과거 산업혁명의 기술 변화와는 비교할 수 없을 정도로 강력하고 엄청난 영향력으로, 기존의 경제 시스템과 사회구조를 크게 변화시킬 것으로 예상된다. 확장 가상 세계, 메타버스(Metaverse)는 빅 데이터와 인공지능, 가상 현실과 증강현실, 더 나아가 증강 휴먼(Augmented Human) 등의 지능정보통신기술(IICT)이 만들어내는 제3의 세계다.

메타버스(Metaverse)가 가져올 변화의 폭과 깊이가 뉴 노멀(New Normal)인 데다 사람들이 메타버스 안에서 보내는 시간 또한 늘어날 것으로 예측된다. 특히 미래 산업 발전의 관점에서 제4 차 산업혁명은 그 영향력의 규모와 변화의 속도 면에서 역사상 그 어떤 산업혁명과 비교할 수 없을 정도로 다른 양상으로 전개되면서 기존 산업의 재편을 불가피하게 할 뿐만 아니라 기존의 제조 산업의 생산방식과 일하는 방식, 더 나아가 소비 행태와 생활방식(lifestyle) 전반에 걸쳐 혁명적인 변화를 초래할 것으로 예상되고 있다.

제4 차 산업 혁명은 과거 제3 차 산업 혁명을 주도한 정보통신기술(ICT)과 디지털 기술을 기반으로 물리학, 생물학 분야의 기술이 상호 작용 및 융합하면서 이전의 산업혁명과는 비교할 수 없을 만큼의 새로운 사회경제적 변혁을 초래할 것으로 전망된다. 이런 관점에서 많은 전문가들은 이번 제4차 산업혁명의 특징으로 빅데이터 관리와 속도(velocity), 데이터 관리와 인공지능(AI) 기술의 범위와 깊이(breath & depth), 시스템 충격(system impact)의 측면에서 과거 산업혁명과는 확연히 구분되며, 근본적으로 그 차원을 달리할 것으로 주장한다. 특히 제조 산업에서 스마트 팩토리를 실현하기 위해 적용되는 인공지능 기반의 지능정보통신기술(IICT; Intelligence Information Communication Technology)과 사람 중심 사이버 물리 시스템(h-CPS)이 대표적이다.

제4 차 산업혁명을 주도할 기술로 인공지능, 로봇공학, 사물 인터넷, 행동 인터넷(IoB), 자율 주행 자동차, 3D 프린팅, 나노기술, 생명공학, 재료공학, 에너지 저장기술, 이동형 에너지, 시스템 반도체, 클라우드 와 에지(edge), 포그(fog) 컴퓨팅 등 다양한 첨단 기술들이 거론되고 있다. 특히 이들 기술 중 물리학, 생물학 분야의 기술은 디지털 기술과의 상호 작용과 기술 융합을 통해 서로의 분야를 더욱 증폭시키는 한편 일부 분야의 기술 변화는 기하급수적인 속도로 이루어져 이미 발전의 변곡점에 도달한 것으로 평가되고 있으며 게임 산업과 이 커머스(e-commerce) 산업에서는 확장 가상 세계인 메타버스(metaverse)가 실현되고 있다.

산업혁명의 핵심 주도 기술은 특정 시점에 출현했다가 사라지는 그런 기술이 아니라 현재까지도 그 영향력을 지속적으로 발휘하면서 국가 혹은 글로벌 차원에서 생산성 향상 등을 통해 경제에 근본적 영향을 미칠 수 있는 기술, 즉 범용기술(general purpose technology)의 특성을 지니고 있다. 여기서 범용기술의 특성은 첫째, 특정 분야에 국한되지 않고, 다양한 분야의 기술혁신을 유발하여 기존 생산방식을 변화시키며, 둘째, 새로운 기술 패러다임을 이용하는 다양한 보완적 발명과 혁신이 장기간에 걸쳐 연쇄적으로 나타나는 것을 말한다. 1차 산업혁명의 증기기관과 2차 산업혁명의 전기기술처럼 향후 빅데이터 관리와 인공지능 기술 등의 스마트팩토리 적용이 좋은 사례가 될 것이다.

이러한 기술 관점에서 제4차 산업혁명의 핵심 주도 기술은 지능정보통신기술(IICT)이라고 할 수 있다. 이러한 지능정보통신기술(IICT)은 인공지능기술(AI). 행동 인터넷(IoB), 사물인터넷(IoT), 클라우딩(Clouding), 빅데이터(Big-Data), 모바일 기술(Mobile) 등 데이터 활용 기술 군을 융합하여 기계에 인간의 인지·학습·추론 능력을 구현하는 기술 군 모두를 지칭한다. 최근 정부도 제4차 산업혁명에 대응한 중장기 국가전략으로 한국판 뉴딜, 즉 코로나19가 불러온 경제 위기를 극복하고 더 나아가 대한민국의 새로운 미래를 설계하기 위하여 지난해 7월 ‘한국판 뉴딜 종합 계획’을 발표하였다. 한국판 뉴딜은 선도국가로 도약하기 위한 ‘대한민국 대전환’ 선언이다. 추격형 경제에서 선도형 경제로, 탄소 의존 경제에서 저탄소 경제로, 불평등 사회에서 포용 사회로, 대한민국을 근본적으로 바꾸겠다는 정부의 강력한 의지를 담은 담대한 구상과 계획이다. ‘제4차 산업혁명에 대응한 지능정보사회 중장기 종합대책’을 발표하고 이러한 지능정보기술을 “다양한 분야에 활용될 수 있는 범용기술 특성을 보유하여 사회 전반의 혁신을 유발하고, 광범위한 사회경제적 파급력을 갖는 기술”로 정의하고 있다.

그동안 거론된 로봇 서비스, 드론과 자율 주행 자동차, 커넥티드 홈과 스마트 시티, 비트코인과 블록체인 등 다양한 응용분야는 제4차 산업혁명의 핵심 요소 기술인 지능정보통신기술이 기존의 홈, 도시, 로봇, 무인항공기, 자동차, 금융 분야에 적용되거나 융합· 확산되면서 나타나는 혁신 성과라고 할 수 있다.

제4차 산업혁명의 핵심 주도 기술인 지능정보통신기술(IICT)이 광범위한 분야에 적용되거나 융합되면서 나타나게 될 파괴적 혁신과 다양한 변화를 제조 산업 차원에서는 어떻게 수용하고, 이해해야 할 것인가? 다시 말해 스마트 팩토리 구축 시 단순히 공장 자동화나 업무 효율화 이상의 의미로 받아들이고 적극적으로 대응할 필요가 있다. 구체적으로는 시장과 고객의 요구에 맞춤 대응하기 위해서 제품 기획, 신모델 개발과 시제품 제작, 제조 공정의 효율화와 공급망 관리(SCM), 고객 관리와 소비자 니즈 파악 등 제조업 가치 사슬 전반에 있어서 획기적인 비용 절감 또는 새로운 가치창출 및 수익원이 이루어져야 한다. 스마트 팩토리 구축의 궁극적인 목적은 지속 가능한 수익 창출이다.

실제로 현재 제4차 산업혁명을 선도하고 있는 것으로 알려진 미국과 중국 등 선진국의 혁신적 기업들의 경우 지능정보통신기술(IICT)과 관련된 첨단 기술을 활용하거나 다양한 생산방식과 비즈니스 모델의 혁신을 통해 기업 가치사슬 전반에 걸쳐 최소 20% 안팍의 비용 절감 또는 새로운 가치창출을 추진하고 있는 것으로 알려지고 있다.

아래 표는 스마트팩토리 도입 여부에 따른 성과 비교표이다. 스마트팩토리 도입을 완료한 기업과 유사 조건의 미 도입 기업에 대한 비교 분석을 실시한 결과 스마트팩토리 도입 기업이 매출액,수출액, 고용에서 성과가 더 높았고, 동 격차는 기간이 경과할수록 심화되는 것으로 나타났다.

출처: 중소벤처기업부 ‘스마트팩토리 보급사업 성과분석’ 2019.05.25. 성균관 대학교 스마트팩토리 융합학과 박정수 교수 재인용.

상대적으로 개선 여지가 많은 소규모 기업이 스마트팩토리 도입 성과가 상대적으로 높게 나타난다는 점을 고려하여 소규모 기업에 대한 스마트팩토리 저변 확대와 함께 고도화된 공장을 구축하는 투 트랙 전략을 펼칠 필요가 있다. 따라서 제조 산업의 가치사슬 혁신 및 비즈니스 모델의 변화에 대응하기 위해서 스마트 팩토리 구축 필요성이 증명되고 있다.

제4차 산업혁명의 전개 과정에서 나타날 변화 가운데 우선적으로 주목할 내용은 제조 산업의 경우 스마트 팩토리이다. 그것은 선제적으로 대응하는 선도 기업들의 가치사슬상 혁신과 그에 따른 비즈니스 모델의 변화이다. 스마트폰의 삼성, 애플, 반도체의 삼성, 인텔, 가상현실의 오큘러스, PTC, 전기차의 테슬라, BYD, 등 다양한 산업 분야의 혁신적인 기업들은 제4차 산업혁명의 전개 과정에서 등장하는 새로운 성장 환경에 최대한 적응하면서 기존 통념에서 벗어나 새로운 성장 전략들을 추구하고 있다.

이들 혁신적 기업들의 공통점은 연구개발, 마케팅, 판매, 유통부문 등 기존의 가치사슬에서 파괴적 혁신을 이끌어내는 한편, 글로벌 디지털 플랫폼 구축 등을 통해 상품기획, 품질 제고, 소비자 대응 속도, 가격 개선 등에서 시장을 주도하고 지속 가능한 글로벌 경쟁우위를 유지한다. 또한 그 어떤 기업보다 먼저 변화의 흐름 속에서 형성되고 있는 새로운 인공지능과 인터넷 기반의 산업 생태계 환경을 최대한 활용해 저비용이면서도 효율적인 비즈니스모델을 구축하고, 고객의 숨겨진 니즈를 파악하여 새로운 시장을 창출하거나 선도(first mover)하고 있다.

기존의 대기업 역시 거대한 고객층과 인프라, 그리고 기존 제품과 서비스의 디지털 전환(digital transformation)을 통해 제조업과 서비스업 등 분야 간 경계를 넘나들며 그 활동 영역을 넓혀가고 있다. 즉 메뉴비스(manuvice=manufacturing+service)를 실현하고 있다. 선진국의 거대 제조기업들은 제4차 산업혁명이 태동되던 초기부터 대기업 고유의 “기민성, 유연성, 적응성” 부족 문제를 극복하기 위해 불필요한 낭비 요소들을 과감히 줄이는 한편 자신만의 차별화된 역량을 찾기 위해 기존의 린 생산(lean production) 방식뿐만 아니라 스마트 팩토리를 도입하는 노력을 다각도로 전개하고 있다.

한편 제4차 산업혁명이 진행되는 과정에서 나타나고 있는 수요측면의 변화 또한 기업의 파괴적 혁신을 불가피하게 하는 주요 요소로 작용할 것으로 예상된다. 높아진 투명성, 소비자 참여의 증대 그리고 모바일 네트워크와 빅데이터의 분석결과로 파악되는 소비자 행동양식 변화는 기존의 제품과 서비스에 대한 마케팅 및 전달방식이 더 이상 유효하지 않게 되었다. 기업들은 새로운 방식의 디자인과 마케팅으로 대응하지 않고는 더 이상 시장에서 살아남지 못하게 될 것이다.

제4차 산업혁명의 전개에 따른 산업구조의 변화 방향 향후 제4차 산업혁명의 전개 과정에서 나타날 산업구조의 변화는 현재 단계에서 명확하게 예측하기가 쉽지 않다. 스마트 팩토리는 초 연결성과 초 지능화 확산에 따른 제품과 서비스의 스마트화, 시스템화를 구현하는 제조업의 새로운 뉴노멀(new normal) 경영 전략이다. 센서와 초 고속 통신 기반의 사물인터넷과 빅데이터, 행동 인터넷과 인공지능, 클라우딩 컴퓨팅과 네트워크 기술 등 지능정보통신기술의 적용과 확산으로 사람과 사람, 제품과 서비스, 기계와 기계의 상호 연결성이 강화될 것으로 예상된다. 또한 초 지능화가 진행됨에 따라 제품과 서비스의 경쟁요소가 단순히 가격과 품질이 아니라 데이터를 연결하고, 지능화하여 누가 먼저 새로운 가치와 시장을 선도하느냐가 될 것이다.

하드웨어와 소프트웨어의 융합화 진전으로 인한 제조업과 서비스업의 융합화 제4차 산업혁명의 전개 과정에서 지능정보통신기술 기반의 디지털화가 급속히 진전되면서 일상의 모든 영역이 끊임없이 상호 연결되며, 네트워크화된 자원에의 의존도가 점차 심화될 것으로 보인다. 네트워크화된 센서, 액추에이터, 내장형 하드웨어·소프트웨어 등을 통해 물질세계와 가상세계가 통합되면서 산업 모델도 점차 변화할 것으로 전망된다.

그 결과 기존의 제품 기반(product-based) 산업이 서비스 기반(service-based)으로 전환되고, 자동 화·표준화의 진전 및 개인 맞춤형 제품 생산이 확대될 것이다. 이러한 제조업의 서비스와 융합화의 진전으로 장기적으로 제조업의 비중이 다소 줄어들지만, 엔지니어링, 소프트 웨어, 인공지능 전문가 등 지식 기반 서비스 산업의 비중이 확대될 것으로 전망된다. 이 과정에서 기존의 제조업체가 스마트팩토리 구현의 융합형 혁신을 통해 제품과 서비스의 영역을 재정립하는 등 선도자의 우위를 유지하는 경우에는 전략적인 측면에서 차별성을 확보하게 될 것이다. 그러나 기존 제품과 서비스를 보호하려는 소극적 대응으로 일관할 경우, 기존 제품이 범용상품으로 전락하거나 새롭게 부상하는 플랫폼 기반의 스타트 업, 즉 신규 진입 기업에게 주도권을 상실하고 하청업체(OEM 공급자)로 전락할 가능성도 배제할 수 없다. 그러므로 스마트 팩토리는 마케팅과 생산을 동기화시키는 적기 맞춤(FIT; Fit in Time) 솔루션이자 미래 제조 경영 전략이다.