국내 제조 산업에 스마트팩토리가 도입되어 변화와 발전을 시도한지 많은 시간이 흘렀다. 2014년 제조업 혁신 3.0 전략을 통해 추격형 조립장치 산업에서 선도형 융합 신산업으로 전환이 시작의 계기였다. 2019년에는 중소 제조업의 스마트팩토리 보급 확산을 위해 민관합동스마트공장 추진단에서 출범한 스마트제조혁신 추진단이 가동되었다.
스마트제조 산업의 모바일 서비스를 지원하기 위해 5G 기가코리아 스마트팩토리 실증 사업도 추진되었다. 2019 년 창원 및 시화 공단의 스마트 산단화 추진을 시작으로 △경북 구미 △인천 남동 △광주 첨단 △전남 여수 △대구 성서 등 전국 7개 지역을 스마트그린 산단으로 전환하는 한국판 뉴딜 종합계획도 추진하고 있다. 제조 혁신을 통한 제조업 역량 강화와 일자리 창출을 위한 정부의 강력한 의지를 느끼게 하는 대목이다.
스마트 제조 환경 구축은 국가 산업에서 공공 인프라 산업에 상응하는 위상을 차지한다. 제조업 경쟁력이야말로 국가 경제의 버팀목이고 미래 비전을 위한 원동력이다. 국내 제조 산업의 스마트한 결실을 기대하며 스마트팩토리 산업의 성숙한 실현을 위해 현재의 이슈를 정리해 본다.
먼저 5G 표준 기술 기반의 산업용 IoT(IIoT: Industrial IoT) 망의 실현이다. 현존 제조 인프라는 PLC(Programmable Logic Controller) 기반의 공장 자동화 시스템으로 OT(Operation Technology) 망에서 동작 중이다. PLC 시스템은 엣지 컴퓨팅(Edge Computing)의 지원으로 더욱 고도화된 기능을 제공하면서 IIoT 기반의 지능화된 구조로 접근할 것이다. 국내 산업 현장에는 OT 물리 계층의 근간이 되는 PLC 가 다수의 외산 및 일부 국내 제품으로 배치되어 있다.
각 사의 폐쇄적 PLC 운영은 스마트팩토리 기술 개발과 서비스 발전에 한계 요인으로 작용한다. 3G IMT-2000 에서 도입된 All-IP 표준 기술로 현존 모바일 앱 서비스의 풍요로운 탄생을 상기해 볼 필요가 있다. 결국 스마트한 제조 혁신과 촉진은 5G 표준 기술 기반의 IIoT 망 구조를 지향할 것이며 WiFi6e 와 더불어 산업 인프라의 진화에는 상당한 시간 소요가 예견된다. 5G IIoT 등장은 IT 와 OT 의 결합으로 이어지고 산업 보안 및 다양한 제조 응용 서비스 구현을 촉진할 것이다.
둘째, 기업 규모에 적합한 스마트팩토리 플랫폼의 실현이다. 향후 로컬 서버 기반의 공장 자동화 기능은 클라우드 기반의 플랫폼 상으로 이동할 것이다. IoT 데이터 수집을 통한 AI 분석 및 AR/VR 시각화는 플랫폼 상에서 그 위력을 발휘한다. 플랫폼은 시공을 초월한 데이터 접근과 분석 정보의 실시간 공유가 가능하기 때문이다.
아쉽게도 산업체의 플랫폼 운영 및 유지 보수는 기업의 디지털 역량 제고가 선행되어야 하며 국내 중소 기업은 많이 미흡한 수준이다. 중소 기업용 국산 제조 플랫폼의 확보와 표준화 추진 방안도 필요하며 공공 부문의 선도와 지원이 절실하다. 외산 플랫폼의 도입은 클라우드 지원 및 운영 상의 난제에 충분한 검토가 요구된다.
셋째, 디지털 제조를 위해 잘 설계된 MEC(Multi-access Edge Computing) 센터 구축이다. 다양한 통신 매체를 기반으로 MEC 는 현장 생성 데이터의 실시간 처리와 효율적인 망 관리를 위해 도입되었다. 제조 공간의 실시간 데이터를 중앙 클라우드에서 처리하기에는 단대단(E2E: End-to-end) 통신의 성능 저하가 예상된다. 산업 현장의 실시간 제어 신호는 지연의 허용 범위 내에서 처리되어야 한다. 현존 PLC 기반 망의 MEC 지원은 관련 서비스의 성능을 제고할 것이다.
하지만 미래 AR/VR 기반의 디지털 트윈 대용량 멀티미디어 트래픽은 지연의 성능 이슈를 MEC 구조 설계에 반영하는 주요인으로 작용한다. 일반적으로 MEC 공간은 통신, 클라우드, 제조 플랫폼과 응용 앱 제품으로 구성된다. 개별 기업 제품의 결합과 운용은 MEC 운영에 첨예한 비즈 이슈를 야기할 수 있다. 운영업체, 통신 사업자, 플랫폼 및 클라우드 제공업체 간의 합리적인 상생과 협의가 필요한 부분이다.
넷째, 스마트팩토리 수요 인력 양성을 위한 미래 산업교육 아카데미의 실현이다. 스마트한 산업 실적은 스마트한 운용 인력 확보가 선결과제이다. 스마트 산업 교육을 위한 커리큘럼 개발과 교육 공학 설계는 꾸준히 개발되어야 한다. 교과 과정 진화는 AI 및 플랫폼 기술의 기본 학습에서 다양한 전공 분야로 강화될 필요가 있다.
마지막으로 스마트팩토리 운영의 실리를 도모할 수 있는 지원 환경의 실현이다. 스마트팩토리는 산업 분야별 전문성과 ICT 운용 지식의 결합 산물이다. 융합 산업의 성과를 위해서는 5G 기반 모바일 네트워크 지식이 요구되며 이를 위한 고도화된 컨설팅 지원 및 환경 조성이 필요하다. 그리고 분야별 산업 주체의 능동적인 스마트팩토리 추진을 위해 로컬 5G 도입 검토가 요구된다. 디지털 제조산업 촉진을 위해 일본과 독일은 로컬 5G 제도를 시행 중이다. 로컬 5G 참조는 스마트팩토리의 조기 실현의 동인을 참조할 수 있는 좋은 기회가 된다.
스마트팩토리 표준 기술 활성화를 위해 국제표준 단체 ISO/IEC 및 3GPP의 제조 표준 활동 지원도 중요하다. 산단 내 빅데이터 AI 센터 건립을 통한 MEC 기능 통합과 스마트팩토리 플랫폼 운영 지원도 요구된다. 28GHz 밴드를 통한 스마트 산단의 5G 인프라 조성과 스마트팩토리 실증 사업을 통한 IIoT 기반 테스트베드 지원 사업도 검토 중이다.
코로나 사태로 글로벌 산업 환경은 침체의 늪에서 악화일로를 걷고 있다. 사회 격리조치 강화로 재택 근무가 증가 추세이다. 양질의 온라인 업무 환경이 요구되며 5G 기반의 스마트팩토리 환경 구축이 절실하다. 그것은 코로나 사태에 당면한 우리의 제조 시스템이 정상적으로 작동할 수 있는 미래의 길을 열어 줄 것이다. 스마트팩토리에 대한 투자와 노력이 4차 산업 혁명 시대에 우리의 글로벌 제조 경쟁력을 강화하는 초석이 되길 희망한다.
곽민곤 교수 mgkwag@naver.com
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