스위스 내 산업 자동화 및 스마트팩토리 수요 확대

스위스는 로봇공학의 실리콘밸리로 알려져 있으며, 기계 제작, 마이크로 기술, 광학, 시계 제조 산업은 스위스의 오랜 전통이자 강점으로 이러한 입지에 기여해 왔다. 원래 제조 부문의 자동화 가능성은 상대적으로 높았는데, 코로나로 인한 정상적인 공장 운영 차질 경험으로 인해 산업 자동화에 대한 필요성과 중요성이 한층 더 증대됐다. 오늘날 시장 환경에서 비용 관리는 경쟁사보다 앞서 나가기 위한 회사 전략의 중요한 부분으로, 현재 스위스 기업들은 생산성과 효율성 극대화를 목표로 산업 자동화를 채택하기 위해 기존 프로세스를 재정비 해나가고 있다. 또한 기존에 자동화 시스템을 이미 갖춘 경우에도 이를 새로운 첨단 시스템으로 교체해야 하므로 자동화 산업은 지속적으로 성장할 것으로 예측된다.

특히 스위스는 세계에서 인건비가 가장 높은 나라 중 하나로, 반복적이고 시간이 많이 걸리는 작업을 자동화하면 상당한 비용 절감 효과를 얻을 수 있으며, 더 가치 있는 작업에 인력 등 리소스를 할당해 최적화할 수 있기에 산업 자동화와 스마트팩토리에 대한 관심이 높다. 스위스는 이러한 증대한 수요에 대응할 인력과 인프라를 보유하고 있다. ETH(취리히연방공과대학교) 및 EPFL(로잔연방공과대학교)과 같은 스위스 공대는 자동화, 로봇 공학 및 AI 연구의 최전선에 있으며, 학계, 연구, 산업계 간의 시너지 효과로 첨단 기술 개념의 신속한 채택과 구현이 가능한 유리한 조건을 제공한다.

개념 정리: 산업 자동화와 스마트팩토리

산업 자동화란 산업 프로세스에 컴퓨터 및 로봇과 같은 다양한 컨트롤 시스템들을 적용해 사람이 직접 힘쓸 필요성을 줄이고 자동화한 일괄 생산 시스템을 뜻한다. 스마트팩토리는 여기서 한 단계 더 나아간 개념으로, 첨단 분석기술, 인공지능, IoT 장치 및 증강 현실 등을 적용해 제품의 기획, 설계, 생산, 유통, 판매 등 전체 과정을 통합한 지능형 생산 공장을 뜻한다. 더욱 구체적으로 살펴보면 산업 자동화와 스마트팩토리는 (1) 목표, (2) 데이터 활용 방식, (3) 기술 통합 수준, (4) 기술 적용 유연성 및 수용성에서 차이를 보인다.

(1) 목표

산업 자동화의 주요 목표는 특정 작업에서 사람의 개입을 대체하거나 줄여서 생산성을 높이는 것이다. 스마트팩토리는 효율성이 목표임과 동시에 제품의 전체 라이프 사이클을 고려하는 제조 과정에서 기술 수용가능성, 지속가능성 및 통합된 접근을 적용하고 공장 내 모든 프로세스에 대한 완벽한 가시성과 최적화를 목표로 한다.

(2) 데이터 활용 방식

산업 자동화는 데이터를 생성하지만 주요 포커스가 데이터 분석에 있지 않고 사람 개입 없이 태스크를 수행하는 데 있다. 반면 스마트팩토리는 실시간으로 데이터 수집, 분석, 및 활용에 빅데이터 분석도구, IoT 디바이스 및 다른 기술들을 최대한 활용한다. 이 데이터들로부터 추출된 인사이트는 기계 관리, 품질 관리, 공급망 및 다른 활동들을 최적화하는 데 사용된다.

(3) 기술 통합 수준

산업 자동화는 공장 내에서 특정 활동들이나 프로세스를 자동화하는데 하드웨어와 소프트웨어를 사용하는 것에 주력한다. 용접을 위해 프로그램된 로봇 팔 또는 센서로 컨트롤하는 컨베이어 벨트 시스템 등이 그 예다. 이와 달리 스마트팩토리는 개별적인 활동 단계를 넘어서 실시간으로 전체 밸류 체인과정에서 기계들, 시스템들 그리고 사람들이 서로 커뮤니케이션하고 협력할 수 있도록 하는 전체적인 통합 솔루션이다.

(4) 기술 적용 유연성 및 수용성

산업 자동화는 한 번 셋업이 되면 재프로그램을 하거나 재측정을 하지 않는 쉽게 변경할 수 없다. 반면 스마트팩토리는 새로운 기술을 수용할 수 있도록 디자인되기 때문에 피드백을 기반으로 시스템들을 실시간으로 수정할 수 있다.

스위스 내 관련 기업 현황

스위스에는 생산성 향상, 품질 유지 및 지속 가능한 성장을 달성하기 위해 산업 자동화를 채택한 다국적 거대 기업과 혁신 중소기업들이 있다. 에너지, 로봇, 자동화 분야 글로벌기업인 ABB는 지속적으로 자동화 기술의 한계를 뛰어넘어 왔다. 특히 'Future of Factory' 이니셔티브는 ABB의 산업 자동화 전략에 중심 역할을 하면서, 적응형 기계 학습, 고급 로봇 공학 및 클라우드 투 엣지 기술 발전을 이끌어왔다. 한 예로 인간과 함께 안전하게 작업하도록 설계된 세계 최초의 Dual Arm YuMi 협업 로봇을 들 수 있다. YuMi는 주변 사람들의 안전을 보장하면서 인간과 동일한 작업을 공동으로 수행할 수 있는 로봇으로, ABB의 산업 자동화 기술 발전 수준을 입증한다.

<ABB Dual Arm Yumi 로봇>

[자료: ABB 홈페이지]

ABB와 같은 순수 스위스 기업들 외에도 다수의 다국적 기업이 직접 또는 파트너와 유통업체를 통해 산업 자동화 및 스마트팩토리 시장에 서비스를 제공하고 있다. 제공하는 서비스 유형에 따라 해당 기업들을 분류할 수 있는데, 서비스 유형은 크게 분산제어시스템(Distributed Control System, DCS), 자동제어시스템(Programmable Logic Controllers, PLC), 제조실행시스템(Manufacturing Execution System, MES), 감시제어 및 데이터수집(Supervisory Control & Data Acquisition) 등으로 나누어 볼 수 있다.

첫째로 분산제어시스템(DCS)은 산업 자동화 및 스마트팩토리 분야의 필수 구성요소로, 다양한 위치에 분산된 복잡한 프로세스에 대한 중앙 집중식 제어 및 관리를 제공한다. ABB(Ability 800A), Endres+Hauser, Siemens(SIMATIC DCS 7), Schneider Electronics(EcoStruxure Process Expert), Yokogawa(CENTUM VP), Rockwell(PlanPAx), Honeywell(Experion Process Knowledge System), Mitsubishi 등이 스위스에서 해당 서비스를 제공 중이다.

둘째, 자동제어시스템(PLC) 역시 산업 자동화 및 스마트팩토리의 필수 기술로, 기계와 프로세스에 대한 안정적 제어를 가능케 한다. 관련 주요 기업으로는 ABB, Siemens, Schneider (Modicon), Rockwell (Allen-Bradley), B&R Automation(ABB인수), Phoenix Contact (Axioline), Beckhoff Automation(TwinCAT), Mitsubishi (MELSEC), WAGO, Festo 등이 있다.

셋째, 제조실행시스템(MES)은 원자재 투입부터 공정, 제품 생산까지 생산의 모든 과정을 데이터로 기록해 생산의 효율성을 높일 수 있는 최적화된 정보를 제공하는 통합 생산관리 시스템이다. 관련 기업으로는 ABB, Siemens, Rockwell(Factory Talk, ProductionCenter), SAP(MII, Manufacturing Integration & Intelligence), Werum IT Solution(PAS-X), GE Digital, Schneider(Eco Struxure), Dassault Ststemes(DELMIA Apriso), MPDV (HYDRA), Lighthouse Systems(Shopfloor-Online) 등이 있다.

넷째, 감시제어 및 데이터수집(SCADA) 시스템은 다양한 장치 및 센서에서 전송되는 데이터를 모니터링하고 제어하면서 동시에 데이터를 축적, 분석하는 시스템이다. 특히 데이터를 이해하기 쉬운 디스플레이로 시각화시킨다는 점과, 장비별 모니터링이 아닌 시설 전체 모니터링을 제공한다는 점에서 다른 기술들과 차이를 보인다. 스위스 연방철도(SBB) 또는 Swissgrid 등 유틸리티, 운송 및 공공 인프라에 관련된 스위스 기업들이 SCADA 시스템의 주요 사용자가 돼 방대한 네트워크와 시스템을 모니터링하고 제어하고 있다. SCADA는 데이터 운영에 초점이 맞춰져 있다 보니 취리히연방공과대학과 로잔연방공과대학 등 스위스 내 세계 유수 대학들이 관련 프로젝트에 참여해 개선 및 혁신과제를 연구하고 있으며, 중견 로컬 업체들의 시장 참여가 다른 제품들보다 더 활발하다. 관련 기업들로는 ABB, Endress+Hauser, Siemens, Schneider, COPA-DATA, Infoteck, Ingenieurbüro Schupbach, Sauter 등이 있다.

적용 사례

스마트팩토리 기술을 적용하는 스위스 기업들이 늘고 있는 가운데, 대표적 적용 사례로는 동적 측정 기술(dynamic measurement) 분야의 세계적인 리더인 Kistler와 산업용 패스너 및 조립 기술을 위한 제품 솔루션 및 서비스 제공 업체인 Boosard를 꼽을 수 있다.

전 세계 56개 사업장을 운영 중인 Kistler는 모든 엔지니어링, 제조 및 공급망 데이터 통합, 빅테이터 관리 및 데이터 분석, 전체 공정 단계 및 매개변수의 측정 및 최적화 부문에 디지털 솔루션을 도입했으며, 나아가 사용자가 증강현실 스마트 글라스를 사용해 특정 기계의 데이터를 다른 기계에 투영할 수 있는 기술까지 사용 중이다.

Bossard는 전 세계 70개 지점을 운영 중인데, 디지털 솔루션을 활용해 공급자부터 사용 지점까지 상품의 흐름을 지원하고 특히 데이터 마이닝 및 기계 학습을 통해 상품 흐름을 최적화하고 있다. 제조 수요 변동이 자동 인식되는 덕분에 Bossard는 공급망 대응성을 향상시킬 수 있었을 뿐 아니라 재고 보유비용을 감축하는 등 경제적 효율성도 제고해 나가고 있다.

이 외에도 산업 자동화 및 스마트팩토리 기술을 부분적으로 적용하는 사례가 늘고 있다. 아래의 표에서 해당 기업들의 기술 적용 사례를 확인해 볼 수 있다.

<스위스 기업 산업 자동화 및 스마트팩토리 적용 사례>

[자료: 각 기업 홈페이지]

산업 자동화 및 스마트팩토리 확대를 위한 스위스 정부 정책 및 유관기관

스위스는 세계에서 가장 혁신적인 국가 중 하나로 꼽힌다. 이와 같은 혁신성의 핵심은 정부가 경쟁국 대비 한발 앞서 미래 산업에 대한 국가 전략을 수립하고 행동 계획을 확정하며 산학협력 플랫폼 및 에코시스템을 구축하는 데에 있다. 연방 정부가 수립한 큰 그림 하에서 해당 산업의 이해관계자들이 과학 기술과 경제활동 간의 상호 교환을 통해 아이디어를 더욱 발전시켜 성공적으로 마케팅할 수 있는 제품과 서비스를 만들 수 있는 것이다. 산업 자동화 및 스마트팩토리에 관련된 연방 정부의 주요 정책과 유관기관은 다음과 같다.

- 디지털 스위스 전략(Digital Switzerland Strategy): 스위스 연방 정부는 2016년에 민간 부문과 협력해 산업 및 제조 분야를 포함한 부문 전반에 걸쳐 디지털 혁신을 추진하기 위한 '디지털 스위스' 전략을 발표했다. 해당 전략하에서 주 정부, 대학 및 연구 기관, 산업협회 및 기업들이 산업 자동화 및 스마트팩토리 관련 기술을 적극 개발하고 적용하는 중이다.

- 이노베이션 프로모션 기관(Innovation Promotion Agency Innosuisse): 연방 기관인 Innosuisse는 스위스의 혁신에 기여하는 R&D 프로젝트, 스타트업, 중소기업을 지원하는 역할을 한다. 지원 프로젝트 중 다수는 디지털화 및 스마트팩토리 솔루션 구현과 관련이 있으며, 지원 주요 내용으로는 자금 지원, 창업 교육, 혁신 멘토링, 네트워킹 등이 있다.

- 이노베이션 센터(Swiss Innovation): 비영리단체로 연방 정부 주도하에 주 정부, 교육기관 및 사업기업들의 지원 및 협력으로 운영되는 기관이다. 스위스의 선도적 혁신 역량 강화를 목표로 국내외 기업이 대학 및 고등 교육 기관과 협력해 연구 활동을 더욱 발전시킬 수 있도록 생태계를 형성한다. 주요 내용으로는 취리히, 비엘, 바젤, 로잔 등 지역에서 각 지역 강점을 활용하는 이노베이션 파크 운영하고 학계, 산업계, 스타트업 간 협업 프로젝트를 육성하며 관련 인프라 제공 및 R&D 투자 등이 있다.

시사점

산업 자동화 및 스마트팩토리 솔루션을 통해 운영 비용을 절감하고 산업 프로세스의 생산성과 효율성을 높일 수 있기에 해당 시장에 대한 관심이 높아지고 있다. 다만 해당 기술은 비용 효율성이 매우 높은 대신 초기 자본 투자 비용 또한 높은 것이 현실이다. 이는 기업들이 이러한 기술을 현장에 적극 도입하는 데 방해 요소가 될 수 있으며, 특히 중소기업에 높은 진입 장벽으로 작용한다. 스위스 기계전자금속산업 연합 관계자는 취리히 무역관과의 인터뷰에서 중소기업들이 스마트팩토리 솔루션 도입에 있어 겪는 어려움으로는 데이터 보안에 관한 고객 신뢰 획득, 관련 전문 인력 수급 등도 있지만 무엇보다도 재정 자원 조달이 주요 장애 요인으로 꼽힌다고 밝혔다. 이러한 측면에서 초기 자본 투자에 드는 높은 비용에 대한 연방 및 칸톤 정부의 정책적인 지원이 기술 적용의 촉매제가 될 수 있을 것으로 보인다.

자료: 본문에 언급된 각 기업 홈페이지, S-GE, 연방정부, Innosuisse, Switzerland Innovation, Swissmem, KOTRA 취리히 무역관 자료 종합