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1. 스마트팩토리 개요
1.1. 스마트팩토리의 정의
스마트팩토리의 정의는 ICT(Information and Communication Technology)와 기존의 제조업 기술인 생산제조 기술과 융합하여 사물인터넷, 빅테이터, 클라우드 컴퓨팅, CPS(Cyber Physical System) 등의 기술을 통해서 공장 내의 장비, 장치 부품들이 서로 연결되고 상호 소통되는 생산 체계이다. [1,2,3]
과거에는 숙련된 작업자가 원료의 색깔을 보고, 혹은 설비의 소리만 들어도 경험적으로 무엇이 문제인지 알고 손쉽게 문제를 해결했다. 그러나 고령화에 따라 숙련공들은 점점 줄어들어 문제가 발생할 때 제대로 대응하기가 점점 어려워지고 있으며, 제품의 라이프 사이클이 단축되고 맞춤형 대량생산으로 변화하면서 가볍고 유연한 생산 체계가 요구되고 있다. 이러한 상황에서 제조업 혁신을 위한 새로운 방안으로 부상하고 있는 것이 바로 "스마트팩토리" 이다. [1,2,3]
이러한 생산 체계를 기반으로 하게 되면 개인에게 맞춤화된 제품을 공급할 수 있게 되며 동시에 변종 변량에 유연하게 대처하고 다양한 형태의 소비자 주문에도 효율적으로 대응할 수 있게 된다. 스마트팩토리는 기존에 오랫동안 논의되어 온 공장자동화와 유사하지만, 단순히 사람의 노동력을 대체하는 공장자동화에서 한 발 더 나아가, 다양한 장소에서 다양한 방법으로 수집된 정보를 바탕으로 공장 스스로 공정 최적화나 생산스케줄 수립 등과 관련된 의사결정을 내릴 수 있다는 점에서 큰 차이를 보인다. [1,2,3]
또한 공장자동화는 대량생산에 초점이 맞춰져 있지만, 스마트팩토리는 대량생산도 가능하고 각 공정이 실시간으로 데이터를 주고받으면서 공장이 운영되기 때문에 다품종 소량 생산도 가능하다. [1,2,3]
현재 스마트팩토리 시장은 연평균 5.4% 성장하고 있고, 스마트팩토리 구축과 관련된 센서, 산업로봇 등 파생시장을 고려할 때, 관련 시장 규모가 기하급수적으로 팽창할 것으로 예상할 수 있다. 특히 제조업은 도태되지 않기 위해서 필수적으로 스마트팩토리를 구축해야 하며, 주로 생산 로봇이나 장비를 만드는 업체들과 소프트웨어와 플랫폼을 제공하는 업체들이 스마트팩토리를 구축하고 있다. [1,2,3]
모든 기업이 스마트팩토리를 완벽하게 구축하기는 어렵지만, 각 기업에 맞게 단계적으로 구축할 수 있다. 스마트팩토리의 단계는 생산 이력을 추적 및 관리할 수 있는 기초단계, 실시간 집계 및 모니터링을 할 수 있는 중간 1단계, 실시간으로 자율 제어가 가능한 중간 2단계, 자율 운영 및 맞춤 생산을 할 수 있는 고도화 단계로 나눌 수 있다. [1,2,3]
1.2. 스마트팩토리 등장 배경
주요국들은 제조업을 통해 고용 창출과 기술개발, 신제품 출시 등으로 국가의 글로벌 경쟁력 확보에 나서고 있다. 미국, 독일을 비롯한 선진국들은 저렴한 인건비를 앞세웠던 개발도상국으로 이전한 자국 기업들을 본국으로 복귀시키기 위한 정책을 확대하며, 자국의 제조업 경쟁력을 강화하고 있다. 이를 위해 스마트팩토리 도입은 필수적인 요소이다.
우리나라의 제조업은 재벌 기업들과 동반 성장해왔기 때문에 일부 대기업의 경쟁력 약화가 제조업 전반의 근간을 흔들 수 있는 상황이다. 따라서 국내 제조업은 4차 산업혁명에 대한 대응과 생존을 위한 전략 구상을 통해 제조업 전반의 경쟁력 확보가 절실하며, 이를 해결하기 위한 대안으로 스마트팩토리가 부상하고 있다.
한편 선진국들은 오랫동안 제조업의 혁신을 통해 산업 발전을 이끌어왔지만, 낮은 인건비와 지대를 바탕으로 가격 경쟁력을 보유한 개발도상국의 추격에 직면해 있다. 생산 장비 등의 기술이 보편화되면서 신흥국 기업들도 선진 제조기업의 생산 기술을 상당 부분 따라잡을 수 있게 되었다. 이에 따라 선진 제조기업간의 경쟁이 격화되고, 중국 등 신흥국의 추격이 두드러지면서 선진국의 제조업 위기감은 커졌다. 이에 선진국들은 스마트팩토리 도입을 통해 신흥국의 추격을 따돌리고 제조업 부활을 위한 프로젝트를 추진하게 되었다.
또한 시장 환경의 변화로 시장에서 요구하는 제품을 적기에 정량 생산해 제공하지 않거나, 품질이 뒷받침되지 않으면 기업의 존립을 어렵게 할 수 있게 되었다. 이에 따라 기업들은 시장의 변화를 사전에 감지하고 대응하기 위해 스마트팩토리 도입을 고려하게 되었다.
2. 스마트팩토리 구축 사례
2.1. LS산전
LS산전의 청주사업장은 정부의 제조업혁신 3.0 중 스마트 팩토리 개념을 가장 충실히 구현했다. 자사 솔루션 기반 스마트 생산 라인을 구축하여 부품 공급부터 조립, 시험, 포장 등 전 라인에 걸쳐 완전 자동화를 달성했다. 이를 통해 생산성과 에너지 효율을 크게 개선했다. 에너지저장장치(ESS), 태양광 설비, 고효율 인버터 등 자사의 다양한 솔루션이 집합된 'GridSol'이라는 EMS를 구축하여 공정 전체의 실시간 에너지사용 현황을 모니터링하고 있다. 또한 FEMS(공장에너지관리시스템)를 운영하여 공장의 에너지 절감과 성능 최적화를 도모하고 있다. 이처럼 LS산전은 자사의 다양한 스마트 기술을 접목하여 청주사업장에 스마트 팩토리를 구축하고, 생산성 향상과 에너지 효율화 등의 성과를 거두고 있다.
2.2. 아디다스
글로벌 스포츠용품 기업인 독일의 '아디다스'는 본사가 있는 남부 바이에른 주에 로봇 자동화 시스템을 이용해 운동화를 생산하는 '스피드 팩토리'를 건설하였다. 스피드 팩토리는 전 공정에...
