독일의 Smart Factory 등장 배경 (industry 4.0)

  제가 Smart Factory라는 말을 접한 것은 대략 2015년이나 2016년경으로 기억합니다. 지금은 Digital Transformation이란 표현을 더 많이 사용하지만, 당시에는 Smart Factory라는 용어를 훨씬 더 많이 사용했습니다. 최고 경영진부터 실무자에 이르기까지 모두 자사의 공장을 어떻게 하면 Smart Factory로 만들 것인가에 대해서 고민을 많이 했습니다. 

 

  지금이야 많은 사람들이 대략이라도 Smart Factory라는 용어에 대한 감을 잡고 있지만, 당시에는 개념도 모호했으며, 우리 공장이 Smart Factory이 되려면 무엇을 어떻게 해야 하는지 잘 몰라서 다들 혼란스러워 했습니다

 

  기억을 되살려 보면, Smart Factory 개념의 출발점은 독일로 기억합니다. 독일에서 Industry 4.0이라는 개념으로 제조업 혁신을 추진하고 있었는데, 그 개념을 좀더 구체화하고 명확하게 표현해서 미국에서 사용한 용어가 Smart Factory였습니다. KBS에서도 독일을 비롯한 세계 주요 국가의 Smart Factory에 대해서 특집 방송을 할 정도였으니까요. 

 

  독일은 제조업 강국입니다. 자동차, 기계, 화학 등 전통적인 제조업 강자로, 독일산 제품의 우수성과 신뢰도는 세계적으로 알아줍니다. 독일의 독특한 마이스터(장인) 제도를 통해서 오랜 기간의 기술 노하우가 전수되어 내려오고 있으며, 그 결과 세계 최고의 제조 경쟁력을 유지하고 있는 것입니다. 

  이러한 독일도 시간이 가면서 위기감을 느끼기 시작했습니다. 중국을 비롯한 개도국 공장에서 생산되는 제품들의 원가 경쟁력에 서서히 독일 제품이 밀리기 시작하는 것입니다. 값비싼 최고의 제품도 좋지만, 적절한 금액의 적절한 제품을 사용하는 소비자들도 많고, 개인들의 취향도 다양해지고 있기 때문입니다.

  공장을 개도국으로 이전하여 원가 경쟁력을 확보하는 것도 좋은 방법이지만, 'Made in Germany'가 갖는 명성을 놓칠 수 있다는 우려와 독일내 제조 인력의 고용창출이 문제가 됩니다. 이는 단순히 독일만 겪는 제조업의 애로사항이 아니라 제조업을 주력으로 삼는 우리 나라도 간과할 수 없는 문제입니다.

 

  Digital Transformation 과 Smart Factory의 차이점은 아래 게시물을 참고하시기 바랍니다.

Digital Transformation과 Smart Factory의 차이점은?

 

  세계시장이 글로벌화 되기 이전에는 On-shore(온쇼어)가 매우 일반적이었습니다. On-shore는 생산시설이 자국에 있는 형태를 말하는 것으로, 자국내 소비는 물론 해외 수출도 모두 자국에서 만들어서 실행하는 형태입니다. 그러다가 중국이나 개도국의 저렴한 인건비가 가격 경쟁력 향상에 도움이 된다는 것을 알게 되면서 Off-shore를 선택하게 됩니다. 자국의 공장을 해외의 개도국으로 이전을 하는 것이죠. 중국이나 베트남, 인도네시아의 공장들이 바로 Off-shore의 좋은 사례들입니다. 그러다가 개도국도 임금이 오르기 시작하고, 자국의 실업률과 제조 경쟁력이 문제가 되고, 글로벌 공급망 위기가 지속되자 다시 공장을 본국으로 이전하기 시작합니다. 해외로 이전했던 공장을 다시 본국으로 옮기는 것을 Re-shore(리쇼어)라고 표현하기도 하고, 그렇게 진행되는 현상을 Re-shoring이라고 표현을 합니다.

 

  트럼프가 집권했을 때, 미국 기업들에게 압력을 가해서 해외 공장을 다시 미국으로 돌아오게 끔 했고, 더 나아가서는 미국에서 사업하는 외국 기업들도 모두 미국에 공장을 지으라고 압력을 넣어서 주요 한국 기업들을 포함한 글로벌 기업들이 미국에 공장을 계속 짓고 있습니다.

  하지만 해외에서 원가 경쟁력을 확보한 공장을 그대로 자국으로 이전하면 원가는 더 높아지기 때문에 전혀 도움이 되지 않습니다. 그래서 그런 무언가 원가 경쟁력을 확보할 방법이 필요한데 그것이 바로 Smart Factory입니다. 자국의 높은 인건비를 감당하려면 자동화와 지능화가 필요합니다. 해외 공장만큼 많은 근로자를 고용하지 않고 소수의 직원들로 똑같은 성과를 내려면 자동화되고 지능화된 무엇이 필요한 것입니다. 

 

  독일도 제조업 분야에서 비슷한 고민을 계속 해오고 있었씁니다. 1995년에 8.9%였던 독일의 제조업 부가가치는 계속 낮아져서 2011년에는 6.5%로 하락하게 됩니다. 또한 에너지 소비량은 세계 5위인데 에너지 자급률은 40%로 미국의 절반 밖에 되지 않습니다. 또한 경쟁국인 미국과 일본에서도 제조업 혁신을 위한 노력들이 진행되면서 독일이 위기감을 느끼게 된 것입니다.

 

  결국 독일 정부와 업계의 협회 주도로 'High-Tech Strategy 2020 for Germany'라는 제조업 강화 로드맵을 수립하게 됩니다. 지멘스를 비롯한 대기업과 중소기업들이 적극적으로 참여하고 산업/학계/연구소 연계도 활발히 진행되고 있으며, 대표 협의체는 'Platform Industry 4.0'이라는 이름으로 활동하고 있습니다.

  독일의 차세대 생산체계를 구축하고, 산업생태계의 생산성을 제고하며, '공장을 만드는 공장'의 위상을 가져가려는 전략 방향성을 가지고 있습니다. 또한 단순히 자동화를 통한 인력 감축이 목적이 아니라, '인간과 기계의 협업'이라는 인간 관점을 가지고 있기도 합니다. 

 

독일의 Smart Factory Concept 이미지

  위의 그림은 독일의 Smart Factory Concept 이미지입니다. 전통적인 제조업을 Industry 4.0이라는 컨셉을 통해서 미래지향적인 제조업으로 탈바꿈하는 것이 목적입니다.

 

  첫 번째가 시장의 수요 변화를 기술을 통해서 개인별 맞춤형으로 변화시키는 것입니다.

  중국이나 개도국에 대규모 공장을 설립하여 대량생산 하는 방식은 이미 오래 전부터 많은 기업들이 취하는 방식입니다. 하지만 이제 소비자들도 달라지고, 트렌드가 변하면서 개인 맞춤형 제품들이 인기를 얻고 있습니다. 빠르게 변하는 소비자 취향에 맞춰서 제조업도 대응을 해야 하는 시기입니다. 대량 생산으로는 원가는 낮출 수 있으나 개인화된 고객의 요구를 맞추기는 쉽지 않습니다. 더구나 그것도 대량생산과 유사한 원가 수준을 맞춰야 한다면 더욱 더 어려운 일이죠.

 

  아디다스에서 'Speed Factory'라는 공장을 선보인 적이 있었습니다. 신발 공장을 멀리 개도국에 만드는 것이 아니고, 실제 판매가 이뤄지는 선진국 시장에 공장을 설립하고, 고객의 요구사항은 웹이나 앱으로 받아서 주문을 받으면 신발을 생산하는 방식입니다. 소비자가 디자인, 색상 등의 선택사항들을 고르면 그에 따라서 자동으로 신발을 생산하게 됩니다. 공장이 고객이 위치한 나라에 있기 때문에 배송 시간이나 배송비 등에서 기존과는 완전히 다른 상황이 됩니다.

  향수를 제조하는 어떤 회사도 아디다스와 비슷한 방식으로 제품을 생산하는데, 소비자들이 자신이 원하는 향을 조합하여 선택하면, 그에 맞게 제조하여 나만의 향수를 만들어서 배송하는 시스템입니다. 이런 새로운 시도들을 가능하게 하는 원동력은 바로 자동화 설비와 지능화된 IT시스템이라고 봅니다.  

 

중국 청두에 있는 지멘스 공장

  두 번째는 ICT기술 기반의 제조가상화(CPS) 구현입니다.

  CPS는 Cyber Physical System으로, 쉽게 생각하시면 Digital Twin과 같은 개념입니다. 사이버 세상과 물리적인 현실세계가 서로 맞물려서 한 쪽이 변경되면 다른 쪽도 함께 변경되고, 사이버 세상이 물리적인 현실을 그대로 반영하고, 물리적인 현실이 사이버 세상에 그대로 반영되는 시스템을 말합니다.

 

  GE와 지멘스는 주로 산업용 장비를 많이 생산합니다. 그러다 보니 그들이 생산한 제품은 시추선, 풍력발전소, 공장 등 산간오지나 먼 바다, 공장에서 사용되는데, 판매한 제품을 유지보수 하고 관리를 하려면 해당 현장으로 직접 가야 하기 때문에 물리적으로나 시간적으로 애로 사항이 많습니다.

  그래서 현장에 가지 않고도, 현장을 그대로 반영해 주는 시스템, 시스템에 변경을 가하면 현장에도 그대로 적용되는 시스템이 필요했고, 그 시스템을 CPS나 Digital Twin이라고 부르게 된 것입니다. 이런 시스템을 구축하려면 현장 설비나 공정에 많은 IoT 센서가 필요하고, 그 센서에서 나오는 데이터를 잘 처리해야 합니다. 그래서 H/W에서 S/W로 중심이 이동한다는 표현도 사용하게 되는 것이고, 거기서 나온 데이터를 향후 빅데이터로 활용하게 되는 것입니다.

 

  이미 구축된 현장을 CPS나 Digital Twin으로 구축하는 것은 매우 복잡하고 어렵습니다. 그래서 현장을 구성하기 전에 미리 Cyber상에서 구성을 하여 시뮬레이션을 해봅니다. 다양한 실험과 테스트를 통해서 실제 공장을 구성하면서 발생할 수 있는 실패를 줄이는 것이죠. 그런 과정을 통해서 CPS도 구축하고 ERP, 빅데이터 시스템과 연동을 하면서 데이터 분석 기반의 의사 결정을 하는 것입니다.

 

공장의 제조 현장을 동일하게 보여주는 CPS

 

  아래는 Industry 4.0을 구성하는 기술 요소들입니다. 설비나 공정에서 데이터를 수집하고 동작시키는 기술, 자동화, 통신, 대용량 data 처리기술, 보안 등으로 구성되어 있는데 주로 공장에서 사용되는 시스템 위주로 구성되어 있습니다. 지멘스나 SAP에서 많은 영역을 담당하고 있는 것을 아실 수 있습니다. 단지 개념적으로만 설명하는 것이 아니라, 이러한 Smart Factory를 구성할 때 독일 기업들이 새로운 사업기회로 활용할 수 있도록 구성되어 있습니다.

 

 

  다음은 미국과 일본의 Smart Factory 도입 배경에 대해서 설명 드리겠습니다.

 

* 아래는 제 유튜브 채널입니다. 도움이 되셨으면 합니다.

https://www.youtube.com/channel/UCunUFV1sW0h-OJy8exvMaGw

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