자동화와 디지털화 그리고 네트워킹

인더스트리 4.0은 산업 혁명이 실현되기 전에 이름부터 얻은 첫 번째 산업 혁명이다. 그럼에도 불구하고 인더스트리 4.0이 마케팅 개념 이상인 이유와 단순히 제3차 산업혁명의 연장선이 아니라는 것을 이 글에서 확인할 수 있다.

개리 훅(Gary Huck) & 베네딕트 호프만(Benedikt Hofmann)

MM은 지난 125년 동안 산업에서 벌어지는 일들과 현상에 대해 이야기하고 있다. 1차 산업 혁명을 제외하고 모든 산업 혁명의 현장에 MM이 함께 있었다. 이제 MM 잡지의 125 역사에서 또 다른 혁명이 진행되고 있다. 하지만 우리 모두가 동의하는 바와 같이 이번 혁명은 이전 혁명들과는 확실히 차이가 있다는 것이다. 단지 연기 나는 굴뚝이나 시간에 맞춰 진행되는 생산 라인보다 눈에 잘 띄지 않는 것이 많기 때문만은 아니다. 이번 산업 혁명은 유사한 개혁들과 함께 민간 부문에서도 동시에 일어나고 있다. 그것은 우리 사회 전체의 디지털화이다.

인더스트리 4.0 개념은 20011년 하노버 메쎄에서 처음으로 공식 언급되었다.

MM은 이 지점에서 4차 산업 혁명의 개념이 태동한 이후로 적극적으로 참여해온 4차 산업을 보다 면밀히 살펴봐야 할 이유는 충분하다. 하지만 이것은 상당히 까다로운 문제이다. 인더스트리 4.0의 특수성은 이미 이름에서부터 시작되었다. 이 개념 자체는 역사적인 것이 아니기 때문이고, 인더스트리 4.0은 4번째 산업 혁명이라는 생각에서 비롯되었다. 그렇다. 과거의 산업 혁명은 그것이 완결된 이후에야 그렇게 불렸지만 인더스트리 4.0은 그와는 다르다. 오히려 아젠다 설정과 관련이 있다. 이 개념은 어떤 일이 일어날 것인지 그리고 어떤 일이 일어나야 하는지를 설명하는 것이지, 그 일이 이미 일어났다는 것을 설명하는 것이 아니다. 그렇다면 이 개념의 기원을 언제로 정의해야 하는가? 단어의 기원으로 거슬러 올라가야 하는가 아니면 인더스트리 4.0의 핵심 요소인 기술의 기원으로 거슬러 올라가야 하는가?

적정 수준에 이르지 못한 컴퓨팅 성능

인더스트리 4.0은 자동화와 디지털화 그리고 네트워킹이 기술적 핵심을 형성한다. 더 넓은 의미로 다음과 같이 말할 수 있다. 이 모든 것은 전기의 발견과 활용에 기원을 두고 있다. 하지만 좀 더 면밀히 고찰해 보면 조금 더 나간 듯 보인다. 따라서 인더스트리 4.0으로 이해되는 것은 19세기 후반에 전기를 사용하게 된 것과는 그다지 관련이 없다고 할 수 있다.

팀 버너스리는 Cern 재직 중 World Wide Web을 개발하였다.

반면 컴퓨터의 발명이 인더스트리 4.0의 초석을 놓았다고 말할 수 있다. 컴퓨터가 없었다면 디지털화와 인터넷이 있을 수 없었을 것이고, 인터넷이 없었다면 네트워킹도 기대하기 힘들었을 것이다. 이러한 사실의 실타래를 풀어보면, 시간적으로는 1930년대 후반이지만, 정확하게는 1937년으로 돌아가게 된다. 그 당시 토목 기술자인 칼 추제가 자동으로 2진수 시스템으로 계산하는 최초의 기계인 Z1을 개발하였다. 당시에는 이 컴퓨터가 계식으로 작동하였다. 1940년 대에 들어서 전기적 시스템이 뒤를 이었고 1950년대에는 트랜지스터를 이용하게 된다. 이후 1969년에 들어서 인더스트리 4.0을 위한 두 개의 토대가 마련되었다. 최초의 PLC가 개발되었고, 한편으로는 인터넷이 탄생하였다. 1969년 10월 29일, 처음으로 두 개의 무선 네트워킹 컴퓨터 간에 메시지가 전송되었다. 뒤이어 1989년에 www(World Wide Web)의 최초의 형태가 나타났다. 이 인터넷은 1990년에 상업적으로 배포되기 시작했고, 인더스트리 4.0을 위한 전제 조건이 실질적으로 마련되었다. 하지만 1990년대에는 CIM(Computer-Integrated Manufacturing)이라는 용어를 사용하였다. 이를 통해 사람들은 커다란 기술적 진보를 희망했지만 여러 가지 이유로 좌절되고 말았다(박스 글 참조).

혁명은 아직 완결되지 않았다

인더스트리 4.0 개념은 2011년 하노버 메쎄로 거슬러 올라가며, 독일 연방 정부가 2020 하이테크 전략에 이 개념을 포함하였다. 독일 공학 한림원은 2013년에 이 주제에 대한 연구 아젠다를 정리하였다. 2014 하노버 메쎄에서 Bitkom, VDMA, ZVEI가 플랫폼 인더스트리 4.0을 설립하였다. 이 주제는 그때부터 하노버 메쎄의 중심이 되었고 현재는 독일 산업의 핵심 주제 가운데 하나가 되었다.

인더스트리 4.0의 시작을 정하는 구체적인 시점은 없다고 할 수 있다. 이 혁명의 역사도 아직 완결되지 않았고, 기술은 계속해서 발전하고 있으며, 이제 본 궤도에 올랐다고 할 수 있다. 그렇다면 인더스트리 4.0은 현재 어떤 모습으로 구현되고 있을까? 바덴 뷔템베르크에 위치한 Pilz의 자동화 전문가들은 자동화와 관련하여 낙관적이다. 독일에서는 엔지니어의 구조화된 접근 방식과 다양한 기업 포트폴리오 그리고 중소기업의 광범위한 노하우가 효과적인 구현에 기여했다고 한다. Pilz도 이에 참여하였고, 경영 파트너인 수잔네 쿤셰르트가 연구 연합에 임명되었다. 독일 연방정부의 중앙 자문 기관의 일원으로서 쿤셰르트는 산업 보안을 강조했으며, 이는 인더스트리 4.0 구현에서 중심 주제로 채택되었다. 그럼에도 불구하고 여전히 해결해야 할 과제들이 남아있다. Pilz의 혁신 관리 책임자인 클라우스 슈타르크는 IT와 자동화의 융합에 여전히 조치가 필요하다고 하였다. 이는 일차적으로 기술적인 문제가 아니며, 조직과 협업의 문제입니다.

„다음 단계의 디지털 변화를 위한 열쇠는 새로운 형태의 협업과 미래 기술 사용에 있습니다.“(Dr. 얀 므로지크, Siemens AG 디지털 산업 최고운영책임자)

인더스트리 4.0 구현에서 선구자 가운데 하나인 Siemens는 고객들의 개별적인 요건에 초점을 맞추고 있다. Siemens 디지털 인더스트리 최고 운영책임자인 Dr. 얀 므로지크의 설명이다. 디지털화는 최우선 과제이며 전체적으로 접근해야 합니다. 이에 당사의 디지털 엔터프라이즈 포트폴리오는 공급업체를 포함하여 전체 가치 창출 체인을 원활하게 통합하고 디지털화할 수 있는 엔드 투 엔드 소프트웨어와 자동화 솔루션을 가능하게 합니다. 중소기업은 지금이라도 인더스트리 4.0을 시작해야 한다는 말씀을 꼭 드리고 싶습니다.

우리 회사에서 가장 큰 잠재력은 어디에 있을까? 그로부터 구체적인 비즈니스 사례를 어떻게 발전시킬 수 있을까 아니면 기존의 비즈니스 사례를 더욱 최적화할 수 있을까? 디지털화를 어떻게 확장할 수 있을까? 이러한 질문을 할 수 있다. 물론 기업이 하루아침에 전체 인프라를 변경하는 것을 기대할 수는 없다. 올바른 지점에서 시작하고, 현실적이며 경제적으로 감당할 수 있는, 변화를 위한 장기적인 프로그램을 설정하는 것이 더욱 중요합니다.(얀 므로지크)

공개 표준이 알파와 오메가이다

위르겐 지페르트, Schneider Electric의 DACH 산업 자동화 부사장. „IioT의 전체 컨셉트는 주문 컨트롤에서 납품까지 생산의 전체 레벨이 네트워킹으로 서로 연결되고 수집과 잘 가공된 데이터를 바탕으로 사업적 결정을 도출한다는 아이디어를 기반으로 합니다.“

산업 사물인터넷(IIoT)은 많은 이들과 인더스트리 4.0으로 연결되어 있다. Schneider Electric의 IIoT 전문가들은 시간과 장소에 구애받지 않고 작업과 생산 사이클 단축에서 사물인터넷의 장점이 있다고 하였다. 클라우드 기반 IIoT 솔루션을 통해 디지털로 기계에 접근하고 기계 모니터링 및 정비를 원격으로 제어할 수 있다. 가상 현실과 증강 현실을 통해 커미셔닝 시간을 단축하고 정비 및 지원을 단순화할 수 있다. 또한 클라우드 서비스를 통해 소프트웨어를 개별적으로 자신의 요건에 맞게 유연하게 이용할 수 있다. 경쟁에서 차별화는 혁신적인 사용자 중심의 소프트웨어 솔루션을 통해 이루어질 것이라고 확신합니다. (위르겐 지페르트, Schneider Electric의 DACH 산업 자동화 부사장) 위르겐 지페르트에 따르면 산업 사물인터넷이 이미 많이 진행되었지만, 전체적인 의미에서는 아직 그렇지 못하다고 하였으며, 독점적 시스템에서 전체적인 시스템으로 가야 한다고 강조하였다. 그런 의미에서 공개 표준은 변화하는 고객의 요구 사항에 대비하기 위한 알파와 오메가입니다.

사람이 없는 공장은 바람직하지 않다

„인더스트리 4.0의 실질적인 것은 자동화와 IT의 융합입니다.“(클라우스 슈타르크, Pilz 혁신 관리 매니저)

제4차 산업 혁명이 본 궤도에 올랐다. 하지만 개선의 여지는 많이 남아있다. 무엇을 더 기대할 수 있으며, 상황은 어떻게 전개될 수 있을까? 또한 미래에는 지능형 기계만 있고 사람이 전혀 없는 무인화 공장이 존재할 것인가? 이에 대해 Pilz의 전문가들은 대부분 부정적이었다. 스스로 구성 가능한 시스템과 자율 기계 그리고 자율 차량이 돌아다니는 무인화 공장은 기술적으로 시간이 더 걸리겠지만 바람직하지도 않습니다.(클라우스 슈타르크) 산업 생산에서 사람을 떼놓고 생각할 수가 없다. 인간은 감각과 인지 능력을 통해 변화하는 상황에 빠르게 적응할 수 있다. 따라서 미래에는 인간과 기계가 점점 더 긴밀하게 협업하고, 산업 안전이 더욱 중요해진다. 슈타르크는 이와 관련하여 다음의 원칙을 제시하였다. 로봇은 안전하지 않을 수 있으나 어플리케이션은 안전해야 합니다.

Siemens는 다음 단계의 디지털 변화에 도달하기 위해 프로세스 체인에 참여하는 모든 파트너들 간의 새로운 형태의 협업을 중요한 요소로 보고 있다. 사용자와 납품업체는 미래 기술을 목적에 맞게 시뮬레이션 소프트웨어나 자동화 솔루션과 같은 기술들을 함께 개선해야 한다. Dr. 얀 므로지크의 설명이다. 인공 지능, 에지 컴퓨팅, 적층 가공 또는 5G를 적합하게 사용하여 미래에 생산성과 유연성을 높일 수 있습니다.

생산과 주문 컨트롤 시스템을 네트워킹 하다

생산과 주문 컨트롤을 모든 차원에서 네트워킹하는 것, 이것이 IIoT 이면에 있는 기본 아이디어이다. Schneider Electric은 이러한 네트워킹과 이로부터 획득되는 데이터를 기반으로 비즈니스 아이디어를 도출하고 사업체를 발전시키는 것을 미래의 목표로 본다. 이렇게 해야 기업들이 생산 절차를 유연하고 개별적으로 조율하여 원하는 생산성 증대를 위해 IIoT의 이점을 활용할 수 있습니다.(위르겐 지페르트)

진행 방향은 명확해 보인다. 현재 인더스트리 4.0이 잘 진행되고 있지만 아직 정상에 도달하지는 못했다. 계속 나아갈 기술은 있고, 그다음 단계에 도달하려면 더욱 발전시키고 최적화해야 한다.

1차 산업 혁명

1800년경 증기 엔진이 직조기의 구동을 맡고 기계를 통해 최초의 대량 생산이 시작되었다. 당시에도 새로운 기술로 인한 인간의 노동이 불필요하게 될 것이라는 두려움이 있었다. 부분적으로 폭동과 기계를 파괴하는 사건이 발생하였다. 하지만 이러한 두려움은 오래 지속되지 않았고, 새롭게 형성된 산업으로 인해, 공장에는 훨씬 더 많은 일자리가 생겼다.  

2차 산업 혁명

자동차 산업의 등장으로 공장은 새로운 수준으로 변화하였다. 전기를 통해 새로운 모터가 들어왔고, Henry Ford와 같은 개척자들은 컨베이어 벨트와 같은 새로운 방식으로 새로운 작업 형태와 높은 생산성을 실현하였다. 새로운 운반 경로와 운반 방법은 새로운 유형의 세계 무역과 세계화의 시작을 불러왔다.

3차 산업 혁명

1970년대부터 전자 공학 및 IT 분야의 새로운 발전이 또 다른 자동화 물결을 일으켰다. 기계와 시스템이 PLC 및 CNC(Computerized Numerical Control) 덕분에 보다 높은 수준의 자동화에 도달했을 뿐만 아니라, 로봇이 전세계적으로 제조 공장에 도입되었다. 이때 자동차 산업이 주도적인 역할을 하였다.

4차 산업 혁명, 인더스트리 4.0

4차 산업 혁명은 이 변혁이 기술적 측면만이 아니라는 점을 특징으로 한다. 인더스트리 4.0의 관건은 글로벌 디지털 생태계 내에서 비즈니스와 노동을 새롭게 형성하는 것이다. 이때 데이터 가공과 데이터의 자동 평가가 핵심적 역할을 한다. 또한 기계의 완전한 네트워킹과 그로부터 형성되는 생산 유연성이 로트 크기 1(최소 생산 단위의 제품 하나를 의미함)이라는 목표를 가능하게 한다.