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중국 스마트제조 산업의 발전 현황

  • 경제·무역
  • 중국
  • 톈진무역관 손재환
  • 2021-12-21

공정 자동감지, 데이터 축적, 자동화 제조 통한 생산효율 확대

시장규모 확대...로봇, 센서 등 핵심부품 수입의존도 높아


중국 제조기업들이 스마트제조 방식을 도입해 생산효율을 향상시키고 생산비용을 절감하고 있다. 기업들은 스마트제조를 통해 공정의 정확도와 생산성을 높이고 제품의 불량률도 감소시킨다. 또한 축적된 공정 데이터를 바탕으로 제조공정을 효율적으로 개선하고 신제품 개발 주기도 단축할 수 있다. 중국의 스마트 제조기업은 상해, 광동성 지역에 다수 분포해 있으며 업종별로는 자동차, 전자제품 분야가 가장 많다. 다만 중소기업이 활용할 수 있는 저비용의 스마트제조 공정이 부족하고 로봇, 센서 등 핵심 기술과 제품의 수입의존도가 높다.


스마트제조의 정의 및 효과


스마트 제조란 통신기술 및 첨단제조기술을 제조공정에 적용해 자동감지·자아결정·자동집행 등을 실현하는 제조 방식이다. 쳰잔산업연구원에 따르면 스마트제조의 대표적인 기술 분류로는 감지기술, 통신기술, 분석기술, 하드웨어 등 4개 분야가 있다. 고성능 센서·공업용 카메라 등 감지기술을 활용해 제조 공정에서의 데이터를 수집하고 제조 정밀도를 제고해 품질을 향상시킬 수 있다. 또한 MES(제조실행시스템)를 비롯한 공업용 소프트웨어와 사물인터넷을 구축해 제조과정을 실시간으로 모니터링하고 설비도 실시간으로 제어가능하다. 빅데이터 기술은 제조과정에서 수집한 데이터를 분석해 신제품을 개발하거나 제조 공정을 개선하는데 보조 역할을 수행한다. 로봇·공작기계·3D프린터 등 자동화 제조 설비를 활용해 인력을 대체하고 정밀한 공정을 실현할 수 있다.


스마트 제조방식을 활용하는 경우 기업은 생산효율을 제고하고 불필요한 비용을 감소시킬 수 있다. 체계적인 스마트 공정 관리를 통해 제조 설비를 효율적으로 배치하고 부품·제품·재고를 효과적으로 관리해 생산효율을 높일 수 있다. 자동화 설비를 통해 생산 제품의 품질을 제고하고 단일 제조 라인에서 다양한 제품을 제조하거나 수요 맞춤형으로 제품도 생산할 수 있다. 또한 전력 등 생산에 필요한 에너지를 효율적으로 활용하고 제품의 불량률을 감소시켜 생산비용도 절감할 수 있다.

 

<중국 스마트제조 활용 효과>

그림입니다. 원본 그림의 이름: CLP00002c5c003a.bmp 원본 그림의 크기: 가로 537pixel, 세로 313pixel

[자료: 공업과정보화부, 터우바오연구원(leadleo.com)]


스마트제조의 발전 및 보급 현황

 

중국 스마트제조 산업 규모는 지속적인 확대 추세이다. 20202조5000억 위안의 산업 규모는 전년대비 20% 가량 증가했으며 쳰잔산업연구원에 따르면 올해 산업규모도 2조8000억 위안에 이를 것으로 예상된다. 또한 쳰잔산업연구원은 아직 스마트제조 도입 단계인 기업이 대부분이고 중국 정부에서도 보조금을 지원 중인만큼 2026년에는 산업 규모가 5조8000억 위안에 이를 것으로 전망했다.

 

<중국 스마트제조 산업 규모>

(단위: 억 위안)

그림입니다. 원본 그림의 이름: CLP000038080002.bmp 원본 그림의 크기: 가로 617pixel, 세로 297pixel

[자료: 첸잔산업연구원]

 

중국의 스마트 제조기업은 장강삼각주 지역(长三角地区), 주쟝삼각주 지역(珠三角地区), 환보하이 지역(环渤海地区), 중서부 지역(中西部地区) 4개의 구역에 집중적으로 분포해 있다. 특히 장강 및 주쟝 삼각주 지역 중에서도 장쑤(江苏), 광동(广东), 산둥(山东), 저장(浙江) 지역의 스마트제조 단지 비율이 40% 이상을 차지한다. 광동성에는 BYD, 화웨이 등 중국 기업들뿐만 아니라 도요타, 파나소닉 등 해외 유명 기업들이 스마트제조 공장을 운영하고 있다. 화북 지역에 위치한 톈진시에는 하이얼, 덴포스 등의 기업이 스마트제조 방식을 활용하고 있다. 톈진시는 스마트제조를 전략적 신흥산업 중 하나로 선정하고 현지 중점 산업인 항공, 자동차, 이차전지 등 다양한 제조기업의 스마트화를 추진하고 있다. 2020년 말까지 연 매출이 2000만 위안 이상인 기업 중 20% 이상이 스마트화 개조를 진행했다.

 

<스마트제조 산업 4대 클러스터>

그림입니다. 원본 그림의 이름: 247245724572475.png 원본 그림의 크기: 가로 442pixel, 세로 233pixel

[자료 : 중상산업연구원]

 

스마트제조 적용 산업분야 및 사례

 

스마트제조기술은 다양한 산업 분야에 적용되고 있다. 중국 공업정보화부에 따르면 스마트제조 기술의 보급률이 가장 높은 분야는 자동차, 전자제품, 기자재 분야이다. 장안(长安)자동차, 폭스콘(FOXCONN)을 비롯한 자동차, 전자제품 선두 기업에서는 90% 이상의 제조공정의 스마트화가 완료됐다. 또한 2020년 말까지 집적회로, 디스플레이, 신에너지 자동차 등 중점 산업의 핵심 공정 디지털화율이 50%를 넘으며 스마트공장 보급률이 20%를 넘었다. 최근 들어서는 제약, 화학 분야에도 스마트 제조공정이 빠른 속도로 도입되고 있다.

 

<중국 제조 스마트화 수준 TOP 10 산업>

그림입니다. 원본 그림의 이름: noname01.png 원본 그림의 크기: 가로 353pixel, 세로 369pixel

[자료: 공업과정보화부, 첸잔산업연구원]

 

중국의 대표적인 스마트제조 적용 기업으로는 폭스콘, 하이얼, 댄포스 등이 있다. 특히 폭스콘과 하이얼은 세계경제포럼(WEF)에서 선정하는 글로벌 등대공장(LightHouse Factory)’에도 선정됐다. 등대공장이란 사물인터넷, 인공지능 등 4차 산업혁명의 핵심기술을 제조공정에 효과적으로 적용한 기업들로 2018년부터 WEF에서 매년 두 차례 선정한다.

 

폭스콘(FOXCONN)

중국의 전자제품 업체 폭스콘은 2011년부터 자동화 및 스마트화 공장 개조를 시작했으며 선전, 우한, 청도, 정저우 등 4개 공장이 글로벌 등대공장으로 선정됐다. 우한, 정저우, 청두 공장은 생산효율을 각각 86%, 102%, 200% 제고했으며 특히 정저우 공장은 불량률을 38%로 낮추었다. 폭스콘은 로봇암, 무인물류 로봇 등을 도입해 제조 공정 중 선별, 조립, 운반, 물류 등 작업에 필요한 인력을 감축하고 인건비를 3분의 2로 감축시켰다. 또한 단일 생산 설비에서 다양한 제품을 생산하는 플렉시블 조립, 빅데이터를 활용한 재고 관리를 통해 생산효율을 30% 높였고 제품 재고 주기도 15% 낮췄다. 폭스콘은 스마트화 공장 표준 체계를 구축하여 2020년부터 현재까지 청두·정저우·우한·선전·옌타이·랑팡 등 30여 개 공장의 스마트화 개조를 진행하고 있다.

  

<폭스콘의 무인 제조 라인과 라이트 아웃 팩토리>

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[자료: 폭스콘]


CATL (닝더스다이)

중국의 전기차 배터리 업체 CATL2011년부터 10년 동안 3단계에 걸쳐 스마트제조 방식을 도입했다. 2011년 초기에는 인력을 기계로 대체하는 자동화 제조방식을 도입했고 이후 2014년 회사 운영 관리 시스템이 제조 공정과 연동되어 모니터링도 가능한 디지털화 제조방식도 시행했다. 또한 최근 2018년 들어서는 빅데이터 및 MES시스템에 기반해 데이터를 분석하고 관리하는 제조공정 스마트화를 실시하고 있다

스마트 제조공정의 도입을 통해 CATL은 생산공정의 효율을 제고하고 불량률, 에너지 소비는 감축하고 있다. 제조 공정 내 모든 설비가 MES제조 관리 시스템과 연동되며 그의 작동 지시를 수행하여 작동 데이터를 전송한다. 운반 로봇, 물류 로봇, 자동화 조립 설비를 적용해 자동화율을 95%까지 향상시켰고 제조 라인에 3600여 개의 실시간 불량 검사 장치를 장착해 불량품의 발생 위치도 추적할 수 있다. 또한 빅데이터 분석 플랫폼을 구축해 신제품 개발, 제조, 서비스 등을 분석하며 의사결정의 보조 역할을 수행하고 있다.

 

<제조 데이터 실시간 모니터링>

그림입니다. 원본 그림의 이름: CLP000038080004.bmp 원본 그림의 크기: 가로 815pixel, 세로 438pixel그림입니다. 원본 그림의 이름: CLP000038080003.bmp 원본 그림의 크기: 가로 779pixel, 세로 429pixel


[자료: CATL(닝더스다이)]

 

톈진 소재 스마트제조 공장 : 댄포스(Danfoss), 하이얼(HAIER)

발해만 지역 중 톈진시에 스마트제조 공장이 분포해 있는데 그중 등대공장으로 선정된 댄포스, 하이얼이 있다. 첫째, 덴마크의 압축기 제조업체 댄포스는 최근 5년 동안 산업용 카메라, 오작동 감지 센서 등 스마트제조 관련 설비를 설치하고 자동화 설비 보조 작업에는 로봇도 도입했다. 머신비전 기술을 활용하여 제품 사양을 점검하고 3D 프린팅 기술을 사용하여 샘플을 제작하는 방식을 통해 제품 개발 주기를 절반으로 줄이고 품질 수준도 향상했다. 생산 라인에는 오작동 방지 시스템이 설치되어 생산 중 부품, 공구, 프로세스 등에 오류가 발생하면 작업자에게 신호를 보낸다. 스마트 제조방식의 도입을 통해 제품의 불량률이 약 20% 가량 감소했다. 코로나 확산 이후 가동이 중단됐던 대다수 제조공장과 달리 덴포스 톈진공장은 무인 자동화 공정체계로 공장을 가동해 가동 1달 만에 월 48000대의 생산량을 확보했다.

 

<댄포스 톈진공장의 무인 물류차, 스마트 모니터링 작업장>

그림입니다. 원본 그림의 이름: CLP000029384b46.bmp 원본 그림의 크기: 가로 541pixel, 세로 335pixel그림입니다. 원본 그림의 이름: CLP000029380001.bmp 원본 그림의 크기: 가로 339pixel, 세로 402pixel

[자료: 톈진일보(天津日报)]


둘째, 중국 가전제품 기업 하이얼은 2019년 톈진에 스마트 공장을 설립했으며 높은 스마트제조 수준으로 등대공장에 선정됐다. 제조 라인 및 설비에 수만 개의 센서를 장착한 하이얼 스마트 공장에서는 생산 데이터가 자동으로 수집되며 자동 분석을 통해 제조 설비도 제어할 수 있다. 또한 인공지능 분석을 통해 필요에 따라 단일 생산 라인에서 다른 종류의 제품을 동시에 생산할 수 있다. 하이얼은 스마트제조 공정의 도입을 통해 생산 라인의 시간을 50%가량 단축했으며 제품 재고 및 인력을 각각 80%, 85% 감축했다.

 

<톈진 하이얼 5G 스마트 공장>

그림입니다. 원본 그림의 이름: CLP000040ec0002.bmp 원본 그림의 크기: 가로 528pixel, 세로 294pixel그림입니다. 원본 그림의 이름: CLP000040ec0001.bmp 원본 그림의 크기: 가로 523pixel, 세로 350pixel

[자료: 신화사(新华社)]


셋째, 중국 제일기차(一汽)와 폴크스바겐의 합자회사인 일치-폴크스바겐도 톈진에 스마트공장을 건설했다. 2018년 톈진(天津)에 투자한 기존의 완성차 공장을 스마트화했는데 산업용 로봇 총 1140대를 공장 전체에 투입한 결과 생산성이 5% 가량 증가했다. 초음파 검사 기술을 적용하여 완성차 5100여 개의 용접 부위를 검사해 14%에 불과하던 용접 검사 범위를 차량 전체로 확대했다. 또한 빅데이터를 활용해 각종 부품의 재고 상황을 수시로 분석하고 부족한 부품을 적정 수량만큼만 구매하는 방식으로 연간 구매 원가를 100만 위안가량 절감했다. 제조 공정의 스마트화를 통해 이치-폴크스바겐 톈진공장은 연간 990만 위안의 비용과 6만 시간의 작업 시간을 절감하였으며 5개 차종이 하나의 생산라인에서 양산되고 있다.

 

중국 스마트제조 산업의 한계점

 

중국의 스마트제조 산업의 규모는 증가하고 있지만 한계도 존재한다. 첫째, 중소기업이 이용할 수 있는 저비용의 스마트제조 공정과 솔루션이 부족하다. 현재 대다수 스마트제조 방식은 대량생산·장주기 생산 제품에 적합하다. 반면 중소기업 제품은 매출량이 제한적이고 제품의 시장성이 불확실한 경우가 많아서 소량생산·단주기가 적합하기 때문에 적합한 스마트 제조공정 방식을 찾기가 어렵다.

 

둘째, 산업용 로봇, 공작기계, 고정밀도 센서 등 핵심 기술 및 제품에 대한 수입 의존도가 높다. 쳰잔산업연구원에 따르면 중국의 산업용 로봇 시장의 70% 이상은 일본, 스위스, 독일 등 해외 기업이며 중국 기업들이 사용하는 스마트 센서 중 73% 가량이 수입 제품이다. 공작기계는 일본, 독일 이탈리아 등 해외 기업에 대한 의존도가 90% 이상으로 로봇, 센서에 비해 더 높은 의존도를 보였다. 셋째, 솔루션 개발업체의 각 산업에 대한 이해도가 부족해 스마트제조 솔루션의 실효성이 부족하다. 스마트화 개조 솔루션을 전문적으로 개발하는 기업이라도 각 산업별 스마트제조 수요에 부합하는 솔루션을 개발할 수 있는 역량이 아직 부족하다.

 

시사점

 

스마트제조의 효율성이 입증되기 시작하면서 많은 제조업체들이 스마트 제조방식 도입을 기업의 핵심 경쟁력을 제고하는 기회로 인식하고 있다. 중국의 스마트제조 연구기관 E-works에 따르면 추후 5년간 중국의 제조기업 중 57%가 넘는 기업들이 디지털화·스마트화 개조를 중점적으로 추진할 것으로 예상된다. 자동차, 항공 가전 뿐만 아니라 타 산업에 적용 이력이 풍부한 국내 스마트제조 기술을 보유한 국내 기업들에는 좋은 기회가 될 수 있다.

 

식품생산, 약품 제조 등 다양한 제조기업에서 납품 및 제조 솔루션을 제공하고 있는 현지 로봇 제조사 담당자는: "한국은 로봇, 감지센서 등 하드웨어에 기술적 우위가 있을 뿐만 아니라 반도체, 전자, 디스플레이 등 산업에 고도의 스마트제조 수준 및 다양한 솔루션을 보유하고 있어 향후 중국 시장 진입이 용이할 수 있다. 하지만 먼저 현지 각 제조업체의 스마트화 수요를 정확하게 파악해야 하며 업체별 수요에 적합한 솔루션을 보유할 필요가 있다" 고 언급했다. 

 

 

자료: 쳰잔산업연구원, 공업과정보화부, 중상산업연구원, HSMAP(火石创造), E-works, KOTRA 톈진 무역관 자료 종합

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