1. 머리말

1) 추진 배경
4차 산업혁명 기술의 종합체인 스마트공장과 고도화, 보급 사업에 따른 글로벌 스마트공장 시장규모는 매년 9.3% 성장률을 보이며, 2022년에는 2054.2억 달러 규모에 도달할 것으로 전망된다.
국내 스마트공장 시장규모는 2022년까지 127.6억 달러로 전망되며, 아시아-태평양 지역에서 가장 빠른 연간 성장률을 보일 것으로 예상되는 전략적 시장이다.
이렇듯 국내 제조업 경쟁력은 세계적으로 높은 수준으로 보고되고 있으나, 미래 제조업의 경쟁 핵심인 스마트공장 구현 기반은 취약한 상태이다.
이러한 취약 배경으로 첫째, 국내 스마트공장 시장은 공급기업과 수요 제조기업 간 균형적 발전이 이루어지지 못하고 있다는 점. 둘째, 솔루션 공급사의 경우 스마트공장 필요 기술 중 일부를 단품으로 공급하는 소규모 기업 위주로 토털 패키지 제공 능력 역시 부족하다는 점을 꼽을 수 있다.
반면 글로벌 선도 기업(GE, 지멘스, 미쯔비시 등)은 M & A, 기술 개발 등을 통해 솔루션의 수직적(SW-HW)·수평적(설계-생산-물류 등) 통합을 가속화하여 통합 패키지형 솔루션을 제공하여 기업 및 자국의 제조산업을 부흥하기 위한 노력을 하고 있다.
특히 스마트공장이 고도화될수록 구성요소(기기, 솔루션) 간 표준, 통신 방식 등 연결성에 대한 이슈가 발생하는데, 이러한 문제를 선도(소수) 기업이 자사 통합 솔루션을 활용하여 해결함으로써 시장 주도권을 공고히 하고 있다.
미래 제조업 경쟁력의 핵심인 스마트공장에 대한 외산 솔루션 주도권 장악(락인효과 : Lock-in effect), 나아가 타국(기업)에 대한 의존도가 갈수록 심화되고 있는 상황에서 국내 제조업은 이러한 상황을 극복할 수 있는 기술 및 솔루션을 필요로 하는 목소리가 늘었다.
산업통상자원부는 앞서 살핀 제조업이 직면한 애로를 해결하기 위해 주력 산업 업종별 스마트공장 통합 패키지 개발을 추진하고 있다. 통합 패키지는 핵심 주력 산업을 대상으로 업종별 스마트공장 공급 산업 얼라이언스를 구성하여, 해당 업종의 혁신 제품개발 및 생산을 위한 핵심 요소·모듈들을 최적으로 수직 결합한 ‘맞춤 패키지 솔루션 개발’을 목표로 수요기업-공급기업을 1:1 구조로 지원하는 기존의 보급 사업 형태를 벗어나, 해당 업종의 여러 수요기업을 지원할 수 있는 플랫폼을 지향하고 있다.

2. 수직통합 패키지 개발의 필요성

스마트공장은 생산 설비(시스템)를 기반으로 한 수직적 통합과 고객의 요구사항을 시작으로 하는 제품개발 가치사슬 기반 수평적 통합이 구현되는 공장으로 발전되고 있다. 수직적(생산 시스템) 통합은 효율화를 위하여 제품이 생산되는 다양한 설비로부터 센서 및 디바이스를 통하여 신호를 획득하고, PLC 및 HMI 등의 제어 기술을 통하여 설비 제어를 수행하며, 생산 프로세스를 관리하기 위한 MES를 거쳐 ERP까지 유기적으로 관리되는 시스템을 말한다.
수직형 통합 패키지는 업종별 제품/공정/설비 특성을 반영하여 해당 업종용 대표 스마트공장 패키지 솔루션의 핵심 요소 모듈을 개발을 목표로 기술개발이 추진되고 있다. 또한 국내외 주요 표준 및 개방형 기술의 활용 및 연계를 통해 단순히 100% 국산 HW, SW만으로 구성된 패키지가 아닌 개방형 표준을 기반으로 외산 모듈과도 상호 호환되도록 패키지를 개발해 나가고 있다.

① 기계로봇 분야 개발 내용
기계로봇 분야 수직형 통합 패키지 개발을 통해 기존 제조 산업에 ICT를 결합해 개별 공장의 설비와 공정이  연결되고, 생산 정보가 실시간 공유, 활용되어 최적화된 생산 운영이 가능한 스마트공장 생산체계를 제공해줄 수 있는 솔루션 개발 및 실증을 추진하고 있다.

② 반도체 분야 개발 내용
반도체 핵심 요소 기술·모듈들을 최적으로 수직 결합한 통합 패키지 솔루션으로 기존 Legacy System(ERP, MES)과 설비 데이터 인터페이스를 통한 Integration Platform 개발을 추진하고 있다.
③ 조선 분야 개발 내용
조선해양산업에 최적화된 스마트공장 수직형 맞춤 패키지 솔루션 및 통합 플랫폼 개발을 목표로 DT(Digital Trans formation)을 수행하기 위한 기술적 단위 플랫폼 기반에서 다양한 사업들에서 활용될 수 있는 비즈니스를 지원하는 디지털 트랜스포메이션 산업의 공통 플랫폼을 구축하고자 한다.

④ 섬유 분야 개발 내용
섬유 분야는 스마트공장 수직형 통합 패키지를 구축하여 다음과 같은 섬유산업 IoT 연계 미들웨어의 기본 기능을 개발 진행 중이다.

⑤ 뿌리 분야 개발 내용
뿌리산업 분야는 중소 제조 기업이 중간1 수준 이상의 스마트공장으로 실현될 수 있도록 국제표준을 준수하고, 선진 제조 아키텍처와 연계된 스마트공장 수직형 통합 패키지 SW를 클라우드 서비스 형태로 제공하는 기술개발을 진행 중이다.

2. 수직통합 패키지 개발 관련 표준화 동향 및 연계 방안

1) 표준화 동향
스마트공장에 대한 상호운용성은 주요 표준화 대상으로서 ISO/TC 184/SC 5/WG 4에서 진행 중에 있다.

① R&D-표준화 연계 방안
수직통합 패키지 개발은 중소 제조 기업이 중간1 수준     (그림 5 참조) 이상의 스마트공장으로 실현될 수 있도록 국제표준을 준수하고, 선진 제조 아키텍처와 연계된 스마트공장 수직형 통합 패키지 개발을 목표로 추진 중인 과제로 국내외 표준화 연구 동향을 반영하여 개발돼야 한다. 또 수직통합을 위한 맞춤 패키지 솔루션 개발 시 제조 데이터 표준안을 R&D와 연계하여 표준 기술에 대한 선점이 필요하다.

3. 맺음말

국내 스마트공장 수준은 기초 도입 단계이며, 고도화를 위한 핵심 기술(솔루션 등) 개발이 미흡한 상황이다. 이는 다양한 원인으로 분석되는데, 특히 국내 수요-기업 간 실증 기회 부족이 가장 큰 것으로 판단된다. 이러한 상황에서 선도 국가(기업)의 기술 솔루션이 시장을 장악할 경우, 국내 제조업의 경쟁력 및 데이터 종속 등 국내 산업 기반이 흔들릴 것으로 예상된다. 이러한 문제를 극복하기 위해 스마트공장의 구축에 어려움을 겪는 중소·중견기업들을 위한 스마트공장 도입 패키지 기술(One-stop)이 필요하다.

수요기업에서는 스마트공장 구축 시 지속적인 사후관리 및 업그레이드 서비스 지원에 대한 우려로 기술 역량 보유 및 검증되고 안정적인 제품을 공급하는 기업을 선호하고 있으나, 국내 스마트공장 공급 기술 분야는 중저가 장비 개발 및 개별 단위 솔루션 제공으로 지능형 생산 장비 및 패키지 시스템 기술이 부족하여 해외 의존도가 매우 높아 요소 부품 업체와 시스템 업체 간의 협업체계 구성으로 패키지 형태의 경쟁력 있는 솔루션 제공이 요구되는 시점이다.

아울러 이러한 통합 패키지 솔루션은 글로벌 표준과 핵심 기술 및 솔루션 연계가 매우 중요하다. 스마트공장 구성요소 간 표준, 역할과 상호 관계를 정의하고, 솔루션-기기 간 통신 상호호환성 및 연동을 위한 표준화, 글로벌 표준(ISO/IEC) 연계 및 대응 전략을 수립해야 한다.

국내 제조 중소·중견기업에 실질적인 도움을 주기 위한 스마트공장 패키지 솔루션 사업을 통해 수요기업에 미래 스마트공장 모델을 비전을 제시하고, 공급기업은 개발 기술의 시험 검증 및 상호호환성 시험을 위한 실증할 수 있는 기회를 제공받아야 한다. 또한 주력 산업·업종별로 세분화하여 선순환 체계를 구축하여야 한다.
이에 업종을 위한 스마트공장 표준 통합 패키지 개발을 통하여 업종에 최적화된 공급 기술 향상 및 실증을 통한 검증과 시장 신뢰를 통한 사업화가 추진될 것으로 기대된다.

※ 본 연구 내용은 산업통상자원부 및 한국산업기술평가관리원의 스마트공장 협업 패키지 기술개발(20004871, 핵심 주력산업 업종별 스마트공장 통합패키지 개발 총괄)의 연구 결과로 수행되었다.

<참고문헌>
 [1] 산업기술평가관리원, 스마트공장 통합패키지 기술개발사업 참여기관 워크숍 발표자료, 2019년 11월
 [2] 산업지능화협회, 수직통합패키지 업무프로세스 혁신사례 보고서, 2019년 12월

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