스마트팩토리란 AI나 IoT(Internet of Things) 등의 디지털 기술을 활용한 공장을 말한다. 디지털 기술을 활용해 설계부터 제조, 유지보수까지 비즈니스 프로세스 전체의 디지털 트랜스포메이션(DX)을 실현하고, 고품질·고부가가치 제품을 낮은 비용으로 단기간에 제조할 수 있어 생산성이 높고 효율적이다. 스마트팩토리는 기존의 로봇을 활용한 생산라인의 기계화·자동화와는 달리 데이터를 수집하고 활용한다. IoT 센서 등에서 실시간으로 취득한 데이터를 클라우드 및 서버에 보내고 그 데이터를 AI가 분석해 현장에 반영하여 제조 라인을 효율화한다. 스마트팩토리 시장 규모는 2021년 801억 달러에서 2026년에는 1,349억 달러로 증가하며 연평균 성장률은 11%가 될 것으로 예상된다.

 

일본의 스마트팩토리 시장동향

 

야노경제연구소의 조사에 따르면, 코로나19의 영향으로 2020년도에 정지된 프로젝트가 재개되며 2021년도 일본 국내 공장의 디지털 트랜스포메이션 시장 규모는 발주 금액 기준 1조6,760억 엔으로 전년대비 6.3%가 증가할 것으로 예상된다. 2025년도에는 일부 업종에서 설비투자 감소로 인한 정체가 예상되지만 수송용 기계 제조업이나 전자 부품·디바이스·전자회로 제조업, 생산용 기계 제조업 등에서 활발한 공장용 시스템 투자 의욕을 바탕으로 견조하게 증가할 전망이다. 기타 업종의 공장에서도 노후화된 생산설비 및 기기의 갱신 수요, 인력 리소스 절감 및 자동화 대응에 대한 수요가 있어, 공장 디지털 트랜스포메이션 시장은 증가할 것이라고 예측하고 있다.

 

<일본 국내 공장 디지털 트랜스포메이션 시장 전망>

(단위: 억 엔)

[자료: 야노경제연구소]

 

일본의 스마트팩토리 현황은?

 

일본 국내 공장에서는 많은 업종에서 첨단 기술을 활용할 고장 및 가동 감시, 에너지 사용량 가시화 등 차세대형 유지관리 및 가시화 작업이 시작되었다. 또한 품질관리나 외관 검사 등 검사·생산 최적화·작업자 지원 등에 대한 부분에서도 IT기술 활용이 많아지고 있다. 이는 제조 현장의 인력 부족이나 생산성 향상, 에너지 절약의 필요성으로 인해 나타나고 있는 현상인데 이와 더불어 IT 기술의 발전과 각종 하드웨어 및 서비스의 비용의 감소는 해당 현상의 또 다른 요인으로 작용하고 있다.

최근에는 대형 설비에 처음부터 통신 기능이 내장되어 있는 경우가 증가하고 있으며 공장이나 생산 라인을 신설하는 기업, 인력 저감 및 자동화를 지향하는 기업, 일손 부족이 심각한 기업에서는 생산 현장에서의 IoT 활용이 급속히 주목받고 있다.

일본 기업들이 어떻게 스마트팩토리를 도입하여 활용하고 있는지 사례를 통해 알아보고자 한다. 

스마트팩토리를 도입한 일본기업 사례

 

1. Tel-mic Co., Ltd.

 

<업체 전경>

[자료: Tel-mic Co., Ltd. 홈페이지]

 

4월 22일 Tel-mic Co., Ltd. 사 주최 스마트팩토리 세미나에 참가하여 일본에서의 스마트팩토리 도입 현황에 대해 확인하였다. 회사에서 추진하고 있는 스마트공장에 대해서 소개하자면, 아래와 같이 3가지를 들 수 있다.

 

① DX

AGV 자동반송시스템, AUTO STORE 관리시스템(주행 로봇), 일출고관리시스템 등의 도입을 통해 인력리소스절감에 성공하였다.

② IoT

에너지 매니지먼트 솔루션 전력 감시 시스템을 도입하였고 현장작업지원용 단말기를 도입을 통해 작업 지시나 원격지원을 하여 작업당 필요한 인력 수를 절감하였다. 또한 AI로는 자동 창고와 무인반송로봇을 도입하여 스마트공장화를 실현하였으며 고속입출창고(로타리락: OKAMURA Co., Ltd)를 도입, 공장입고능력이 2배로 늘어나는 등 효율성이 향상되었다.

③ 환경대응 (이산화탄소 삭감)

그린 예산을 마련하여 환경보전활동에 투자, 태양광을 도입하여 2022년에는 재생에너지 비율 40%, 재활용률 80%가 되었다. 2030년까지 국제개발목표인 SDGs를 적극 추진하여 외부환경에 긍정적인 영향을 줄 수 있는 기업으로 성장하는 것을 목표로 하고 있다.

 

<Tel-mic Co., Ltd.사 인터뷰>

 

<공장 내부 시설>

[자료: Tel-mic Co., Ltd. 홈페이지]

 

나고야 모노즈쿠리 월드 참가 기업 대상 인터뷰

2. THK주식회사( https://www.thk.com)

<전시회 전경>

[자료: KOTRA 나고야 무역관]

- 산업기기 총괄본부 영업본부 팀 리더 K

THK 주식회사는 제조 업계를 대상으로 IoT서비스를 제공하고 있으며, 반도체 제조장치나 산업용로봇을 운반하는 장치 및 기계부품을 개발·생산하여 전 세계에 공급하고 있다. 실제 전시회에서는 내장카메라로 사인 포스트(표적)를 확인하며 자율 이동하는 반송용 로봇을 전시하였는데, 많은 제조·물류현장에서 사용되고 있다고 한다. 최근 노동현장에서는 인력부족이 심각해지는 한편, 단순 작업 담당 직원 수를 감소시키고 현장 스태프의 생산성을 향상시키고 싶어한다. 그래서 사람이 하고 있던 반송(옮긴다는 의미) 작업을 자동화할 뿐만 아니라 사람과 협력이 가능해 생산성 향상을 도모할 수 있는 ‘반송용 로봇’을 개발하였는데, 특별한 프로그래밍 지식이 없어도 경로설정이나 루트 변경이 가능하여 로봇 조작에 익숙하지 않은 현장 스태프도 간단하게 다룰 수 있다고 언급하였다.

 

3. 호안공업주식회사(https://www.e-houan.co.jp/iot/))

- IoT 상품개발 프로젝트 팀 프로젝트매니저 I

호안공업주식회사는 공장을 대상으로 IoT 솔루션을 제공하고 고객의 고민이나 과제를 해결할 수 있는 설계 및 개발을 하고 있다. 즉 ‘다양한 공장 상황을 하나하나 봐야하는 것이 힘들다’, ‘인건비를 줄이고 싶다’, ‘설비 트러블을 계속해서 관리해야 하는 것이 힘들다’, ’아날로그적인 관리를 멈추고 싶으나 어떻게 시작해야 좋을지 모르겠다’ 등의 다양한 과제가 있으면 호안공업주식회사는 각각의 공장들의 과제 개선을 위해 노력하는 것이다. 예를 들면, 와이어리스 IoT 클라우드 기록장치를 도입하여 설비 고장을 미연에 방지하거나 무인 관리로 인건비를 삭감하고 공장관리의 효율화를 도모할 수 있도록 하는 등의 활동이 있다. 인터뷰를 진행한 I씨는 한국과 거래를 한 경험이 있기 때문에 한국의 스마트팩토리의 현황에 관심이 있다고 언급하며 일본 국내뿐만 아니라 해외 진출도 하고 싶다는 입장을 보였다.

 

4. 주식회사 GUGEN (https://www.gugen-inc.com/)

- 영업그룹 K

주식회사 GUGEN은 IoT를 중심으로 하는 생산기기의 기획, 개발, 설계, 제조, 판매를 비롯해 사업기획, 상품기획, 개발 및 판매와 관련된 컨설팅 사업에 종사하고 있다. 이번 전시회에서는 ‘PUSHLOG’라고 하는 원격감시 시스템과 제조장치·설비상태를 상시 기록하는 시스템을 전시하였다.

 

스마트팩토리 도입 시 장점과 도입을 저해하는 요소

 

1) 장점

① 제조공정의 가시화

카메라 및 센서를 구사한 IoT 기술을 이용해 공장 내 사람과 물건의 움직임을 가시화 및 수치화하고 필요한 데이터를 리얼타임으로 즉시 공유할 수 있게 된다.

② 노동인구 부족문제 해결 및 인재육성

일본은 현재 노동인구의 고령화 및 노동인구 감소로 인해 숙련공이 부족하다는 문제가 존재한다. 또한 숙련공의 훌륭한 기술을 승계하기 어렵다는 점도 문제가 되고 있다. IoT를 활용해 기술을 데이터로 기록하면 후계자 육성에 활용할 수 있으며, 인력부족 해소에도 도움이 된다.

③ 문제점 사전 예방 및 생산 안정화

IoT 및 AI, 5G, AR, VR등의 기술을 활용하면 디지털 트윈(현실세계에서 수집한 데이터를 PC상에서 재현하여 시뮬레이션 하는 것)이 가능하다. 앞으로 일어날 기기의 고장이나 문제점을 사전에 확인하여 미연에 방지할 수 있으며, 이는 생산 라인의 안정화를 실현할 수 있다.

④ 기업 내 정보 공유 및 업무의 가속화

스마트팩토리를 도입하면 공장 내에서 취득한 데이터를 다른 부서와 빠르게 공유할 수 있어 생산계획이나 설비투자, 재고 관리 등 여러 업무 판단을 재빨리 할 수 있게 된다.

⑤ 비용 절감

인원이나 기기, 설비가동, 운반상 발생하는 낭비를 줄일 수 있어 비용 절감이 가능해진다. 장기적인 관점에서는 생산에 관련된 여러가지 비용이 삭감되는 효과를 가져온다.

⑥ 새로운 부가가치 창출, 제공 가치 향상

스마트팩토리는 고객의 취향에 따라 최적화된 제품을 맞춤형으로 제공 가능하며, 고객의 상황에 맞는 AS제공 등 부가가치의 제공이 가능하다. IoT 센서와 통신 기능을 제품에 적용하여 출하 후에도 배터리의 소모상황이나 부품 교체 시기 등을 자동으로 파악 할 수 있으며, 이렇게 얻은 정보를 활용하여 신제품 개발 등이 가능해진다.

 

2) 도입 저해 요소

① 초기비용문제

일본경제산업성에서 발행한 ‘2020년 모노즈쿠리백서’에 따르면, 디지털 기술을 활용하고 있는 기업은 49.3%에 불과하다. 또한 대기업의 스마트팩토리 도입률은 60.8%인 반면, 중소기업의 경우에는 48.5%로 나타나고 있는데, 이는 비용적인 부담이 중소기업의 스마트팩토리 도입에 걸림돌이 되고 있음을 보여준다.

② 제어기기운영 기술과 정보 기술의 통합문제

공장은 크게 제어 관련 OT(Operateion Technology) 와 정보관련 IT(Informatino Technology), 2가지 네트워크가 있다. OT는 제어기기운영 시스템으로 안정적인 가동 및 시스템 백업 등이 요구된다. 그러나 IT는 정보 기술로, 2가지 네트워크가 요구하는 요소가 각각 다르기 때문에 통합이 쉽지 않다고 한다.

③ 네트워크 보안 문제

스마트팩트리는 새로 생긴 개념으로 보안성문제가 있을 수 있으며, 공장 가동의 안정 가동 문제로 이어 질 수 있다.

 

시사점

 

일본에서도 스마트팩토리 산업은 매우 중요한 주제이며 이미 많은 업계의 생산 라인에서 IoT, 클라우드나 AI 등을 활용한 차세대형 유지관리 및 가시화 시스템 구축이 추진되고 있다. 특히 공장이 및 생산라인을 신설하는 기업이나 인력 및 비용 절감을 하고자 하는 기업, 일손 부족이 심각한 기업에서는 IoT 활용이 크게 주목받고 있다.

한편, 제조 현장 데이터를 수집·분석·활용하는 과정에서 과제가 남아 있다. AI나 IoT시스템 도입과 더불어 어떤 데이터를 수집하여 어떻게 활용할지를 전략적으로 설계할 수 있는 디지털 인재가 필요하다는 것이다. 하지만 이러한 첨단 IT인력이 부족한 상황으로, 단순히 시스템을 도입할 뿐만 아니라 동시에 그것을 능숙하게 활용할 수 있는 인재를 육성하는 것이 향후 중요 과제 중 하나라고 생각된다.

 

자료 : 경제산업성, 야노경제연구소, 각사 홈페이지 및 인터뷰, KOTRA 나고야 무역관 자료 종합