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이혜진
테크월드 기자
제조업은 4차 산업혁명을 맞아 또 한 번의 혁신과 재도약을 준비하고 있습니다. IoT를 활용해 얻은 데이터로 스스로 학습하며 효율적인 프로세스를 찾아 의사결정까지 할 수 있는 ‘스마트 공장’의 시대가 열린 것입니다. 중소기업벤처부에 따르면 스마트 공장은 제품의 기획부터 판매까지 모든 생산과정을 정보통신기술(ICT)로 통합해 최소 비용으로 고객 맞춤형 제품을 만드는 공장을 말하는데요. 제조 효율의 증대를 가능하게 한 스마트 공장의 실제 사례를 통해 디지털 기술과 운영 프로세스를 알아보겠습니다.
스마트함으로 가동가능시간·하루 생산량 UP
스마트 공장의 AI는 빅데이터를 토대로 고장을 예측하고 공정 간 연계를 제어해 빠르고 정확한 제조를 실현합니다. LS일렉트릭(옛 LS산전)의 지난해 3분기(7~9월) 보고서에 따르면 저압·고압기기를 생산하는 청주1사업장 G동에 부품 공급·조립 등 전 라인에 걸쳐 자동화 시스템이 구축된 스마트 공장을 만들어 운영해 타 사업장보다 최대 6배 많은 가동가능시간을 달성했습니다. 그 결과 저압기기 라인 38종의 일일 생산량은 7,500대에서 2만여 대로 166.7% 급증했죠.
이 같은 성과에 해당 공장은 작년 말 세계경제포럼(WEF)으로부터 포스코에 이어 국내 기업 중 두 번째로 ‘세계등대공장’에 선정되기도 했는데요. 중소벤처기업부에 따르면 세계등대공장은 WEF가 각국의 대기업 위주로 선정하는 가장 권위 있는 평가 지표입니다. 그렇다면 스마트 공장은 많은 자본을 확보한 대기업에서만 도입할 수 있는 것일까요? 2월 14일 정부 기관인 스마트제조혁신추진단(KOSMO)은 ‘2019~2021 지역별 스마트 공장 우수 기업’을 발표하며 20개의 중소기업을 선정했는데요. 이들 기업의 공통점으로는 ▲생산성과 매출액 향상 ▲공정 불량·작업시간 감소 등이 있습니다.
20개사 중 생산성을 기준으로 스마트 공장 도입의 효과를 가장 많이 본 곳은 가정용 전기기기 업체인 세일사입니다. KOSMO에 따르면 세일사는 스마트 공장을 구축한 후 시간당 생산량(UPH, Unit Per Hour)이 250UPH로 증가했는데요. 이는 기존(71UPH) 대비 252% 급증한 수치입니다.
스마트 공장, 납기 준수율 100% 수준까지 끌어올려
제조 기업의 납기 준수율과 재고 관리, 설비 효율, 에너지 사용량도 스마트 공장 도입 여부와 관련이 있습니다. 실제로 환풍기 제조사인 힘펠은 스마트 공장 구축 후 납기 준수율이 88%에서 98%로 100%에 가깝게 증가했는데요. 제품 생산성은 기존보다 14% 증가했고 재고는 12% 감소했습니다. 여기엔 주문부터 유통까지 제품의 행적을 한눈에 파악할 수 있는 생산관리시스템(MES)을 도입한 것이 도움을 주었습니다. 또한 맞춤형 전사적회계관리(EPR)시스템도 힘펠의 스마트 공장을 고도화시키는데 한몫했죠.
과거에는 공장 내 자재가 입고되는 시점이 분명하지 않아 생산라인이 멈추고 납기일이 지연되는 문제가 자주 발생했지만 MES·ERP 시스템 도입 뒤 목표에 맞는 자재 입고가 가능해지고 공급·생산 타이밍이 일정하게 유지되며 공장의 효율성이 향상됐습니다. 생산현황이 실시간으로 파악되고 공정이 끝난 직후 관련된 모든 정보가 자동으로 입력되었기 때문인데요. 이에 재고 파악이 잘못되는 상황을 대비해 일부러 자재를 넉넉히 구매할 필요도 없어진 것이죠. 스마트 공장이 구축되며 유효한 데이터가 구역별로 정리돼 제품의 수량과 위치를 구체적으로 파악하는 것도 가능해졌습니다.
스마트 제조 선도국은 독일…표준화·보안 문제 남아 있어
제조사의 스마트 공장 관련 전략 수립 시 가장 참고할 만한 국가로는 독일이 꼽힙니다. 독일은 유엔산업개발기구(UNIDO)가 최근 발표한 ‘2021 세계 제조업 경쟁력 지수(CIP Index: Competitive Industrial Performance Index)’를 포함해 해당 조사에서 11년 연속 1위를 기록하는 등 관련 분야에서 세계적인 강국으로 알려져 있습니다.
독일은 지난 2006년 ‘첨단기술전략’이라는 이름의 정책을 추진한데 이어 ‘인더스트리 4.0’, ‘플랫폼 인더스트리’ 등 스마트 제조 관련 정책을 추진해왔는데요. 이들 정책 중에서도 스마트 제조 분야의 핵심 정책은 인더스트리 4.0입니다. 해당 정책은 독일의 스마트 제조를 공급자와 시장 양측에서 선도적인 위치에 올려놓는 것을 목표로 했습니다.
🇩🇪 독일 4차 산업혁명 대응전략
다만 과학기술정책연구원이 지난해 12월 펴낸 보고서에 따르면 독일은 제조업 분야의 세계적인 강국임에도 이 정책을 추진하는 과정에서 ▲더딘 표준화중소기업의 소극적인 참여 ▲인력 부족 ▲보안 문제 등의 한계를 드러냈습니다. 독일은 이 같은 문제를 해결하기 위해 이후 ‘플랫폼 인더스트리 4.0’이라는 조직을 출범시켰는데요. 기존 정책과의 가장 큰 차이는 기업의 참여를 유도하기 위해 정부의 역할이 강해졌다는 점입니다. 해당 문제가 일정 부분 해결된 후 최근 주요 의제엔 아직 미해결된 ▲표준화 ▲데이터 보안을 포함해 ▲제조공정의 디지털화 ▲제도정비 인력육성이 추가됐습니다. 특히 코로나 팬데믹(대유행)으로 인해 이 중에서도 제조공정의 디지털화가 중요한 이슈로 떠올랐습니다. 이 같은 어젠다를 바탕으로 독일은 오는 2030년까지 국내총생산(GDP)에서 제조업이 차지하는 비중을 25%로 확대할 계획입니다. (2019. 11. ‘국가산업전략 2030’)
이와 관련해 LG에너지솔루션은 독일을 대표하는 제조기업인 지멘스와 지난해 12월 스마트 공장 기술을 적용한 제조 지능화 공장 구축을 위한 업무협약(MOU)을 맺었습니다. 지멘스는 인공지능(AI), 소프트웨어, 하드웨어, 서비스, IT, OT 등을 하나로 통합하는 자동화 개념인 TIA(Totally Integrated Automation)를 선도하는 포괄적인 디지털 엔터프라이즈 포트폴리오를 갖추고 있어 배터리 산업 분야 지식 공유를 통해 LG에너지솔루션의 디지털 혁신 전략을 가속화할 것으로 보입니다.
한편 제조 지능화는 환경·사회·지배구조(ESG) 경영의 필수 요소로 꼽히는데요. 에너지 효율화와 탄소 중립, 재생에너지 사용 등 각 기업의 ESG 경영에 제조 지능화를 통한 공정 디지털화가 필수적이기 때문입니다.
제조 분야 빅데이터 시장, 연평균 14% 성장해 2026년 11조 규모로
지난해 12월 시장조사기관인 포춘 비즈니스 인사이트는 글로벌 제조 분야 빅데이터 시장이 2018년 32억 2,000만 달러(약 3조 8,543억 원)에서 오는 2026년 91억 1,000만 달러(10조 9,047억 원)까지 연평균 14%씩 성장할 것으로 전망했습니다.
포춘 비즈니스 인사이트는 제조업 분야에서 최근 수년간 기업 인수합병(M&A)이 증가하며 해당 시장을 이끌고 있다고 분석했는데요. 스마트 공장 관련 시스템 중에선 ERP가 제조 분야 빅데이터 시장 규모를 확장시킬 것으로 전망했습니다. 이외에도 ▲공급망 관리와 생산 프로세스 최적화 ▲제조 산업에서 공장 자동화 채택 증가 등이 성장 요인으로 꼽혔습니다.
그보다 앞선 5월, 포춘 비즈니스 인사이트는 글로벌 스마트 제조 시장에 대한 전망도 내놨습니다. 포춘 비즈니스 인사이트에 따르면 해당 시장의 규모는 지난 2020년 2,257억 3,000만 달러(270조 859억 원)에서 연평균 12.7%씩 성장해 2028년 5,762억 1,000만 달러(약 689조 4,353억 원)에 이를 전망입니다.
※ 이 칼럼은 해당 필진의 소견이며 LG에너지솔루션의 입장이나 전략을 담고 있지 않습니다.