특별기획 04 - 복잡계 시회와 Industry 4.0에 대응하기 위한 신뢰성경영의 활성화방안
사물인터넷을 통해 생산기기와 생산품간 상호 소통체계를 구축하여 스마트팩토리를 구현하는 이른바 4차 산업혁명이라 일컫는 ‘Industry 4.0’과 신뢰성을 기반으로 한 품질의 공통 핵심요소라 할 수 있는 표준화와의 상관관계를 살펴보고 신뢰성경영의 활성화를 통한 Industry 4.0에의 대응방안에 대하여 살펴본다.
복잡계 사회와 Industry 4.0 그리고 표준화
융·복합 산업사회의 도래와 산업발전단계(Industry) 4.0 시대는 특정기술이나 분야의 혁신을 뛰어넘는 전분야의 시대적 전환을 의미하고 있기에 기업들에게는 표준화 추구와 같은 종체적인 접근이 요구된다 할 수 있다.
스마트팩토리 프로젝트라 할 수 있는 독일의 Industry 4.0에는 ‘4차 산업혁명’이라는 의미가 담겨 있다.
이는 자원, 정보, 객체, 사람을 연결한 사물인터넷(Internet of Things; IoT)과 서비스의 인터넷(Internet of Services; IoS), 네트워크에 연결된 기기끼리 자율적으로 공동작업하는 M2M(Machine to Machine), 네트워크를 통해 얻을 수 있는 빅데이터의 활용 및 ERP(전사자원관리)/PLM(제품생명주기관리)/SCM(공급망관리) 등 업무시스템과의 연계를 포함하고 있다.
즉, 독일이 추진 중인 4차 산업혁명(Industry 4.0)은 사물인터넷(IoT) 기술 등을 활용해 생산기기와 생산품간 상호소통 체계를 구축하고 전체 생산과정을 최적화하는 것이 핵심이다.
증기기관 발명(1차 산업혁명)과 대량생산(2차 산업혁명), 전자·통신기술을 이용한 공장자동화(3차 산업혁명)에 이은 산업혁신으로 기존의 산업혁명과 비교하여 살펴보면 표 1과 같이 정리할 수 있다.
예를 들어, 3차 산업혁명에서 자동화는 단지 생산공정만을 대상으로 ICT를 활용하여 생산부문별 최적화 실현만 가능했다면 Industry 4.0에서는 제품개발부터 상품제조, 이후 서비스 단계까지 모든 공정의 최적화가 가능해지는 것이다.
독일의 Industry 4.0 외에도 미국의 GE 역시 유사한 개념인 ‘제조업의 인터넷’(Industrial Internet) 개념을 제시하고 있으며, 다수의 글로벌기업들이 추진 중인 M2M 및 빅데이터 활용추진 등 Industry 4.0 시장선점을 위한 경쟁은 매우 치열하게 전개될 것으로 전망된다.
한편, 많은 기업들이 각 요소기술에 대해 단편적으로 접근하고 있으나 표준화를 통한 전 가치사슬에 걸친 종합적 접근이 요구되는바, 표준개발과 단일화에 상당한 노력이 필요할 것으로 보이며 먼저 나선 독일에 이어 시장과 기술 리더십이 모두 강한 미국, 일본, 중국도 국가차원의 로드맵 및 기술표준을 개발하고 있어 지역별로 표준이 세분화될 가능성도 있다.
Industry 4.0에서 보듯 미래의 제조업이 개별·맞춤형 및 소량생산 체제로 변화될 것으로 예상되는 바, 이러한 변화에 대응할 수 있는 제조업 생산체계의 혁신이 필요하며, 무엇보다도 이질적인 성격을 지닌 이종산업간의 표준화는 Industry 4.0 구현의 핵심요소가 될 것이기에 이의 글로벌스탠더드 움직임에 예의주시하여야 할 것이다.
신뢰성과 품질 그리고 표준화
신뢰성은 하나의 제품을 얼마나 오랫동안 안심하고 사용할 수 있는가를 정량적 수치로 표현하는 미래의 품질이라 할 수 있으며, 앞으로 제품의 국제적인 경쟁력을 갖추기 위해 필수적으로 요구되는 기술이다.
제품의 품질향상은 불량률 감소를 위한 공정개선을 통하여 이루어지는 한편, 신뢰성은 제품의 설계개선을 통해 고장률을 줄임으로써 향상될 수 있다.
따라서 신뢰성 기술은 다방면의 지식을 종합적으로 필요로 하고 있으며, 앞으로 제품의 국제적인 경쟁력을 갖추기 위해 필수적으로 요구되는 분야이다.
수출을 통한 경제성장을 추구하는 우리나라로서는 부품·소재의 신뢰성 확보를 통한 품질향상을 통해 제품의 고부가가치를 창출하여 국가경쟁력 강화를 추진할 필요가 있다.
기술의 변화에 따라 품질에 대한 개념도 달라져야 하며, 더이상 획일적이고 강제적인 표준에 의한 품질관리로는 나날이 급변하는 기술발전 속도 및 사용자 요구에 부응하지 못할 것이다.
따라서 앞으로의 제품설계는 반드시 글로벌 스탠더드에 부합할 수 있도록 하며, 기술변화를 적시에 반영할 수 있는 체계를 구축하여야 하겠다.
아울러 기업에서는 최적의 방법으로 목표품질을 달성할 수 있도록 신뢰성 설계기술 및 제품평가능력을 보유하여야 하며, 이에 발맞추어 신뢰성 평가기준 및 기법에 대한 연구 및 적용을 보다 적극적으로 추진해 나갈 필요가 있다.
그림 2 는 신뢰성 향상 및 관리체계 구축을 위한 마스터플랜을 나타낸 것으로, 표준이라는 최종성과물이 신뢰성경영과 어떠한 상관관계가 있는지를 나타내주고 있다.
신뢰성경영을 통한 복잡계 사회와 Industry 4.0 대응
독일 하노버에서 세계최대 산업기술박람회인 하노버메세(HANNOVER MESSE) 전시회를 기획한 요헨 퀴클러 박사는 언론과의 인터뷰에서 “미래에는 산업기기들이 진행상황을 기억해가면서 사람(엔지니어)의 뜻을 타진하고, 스스로 자신을 통제할 수 있는, 그래서 사람없이도 스스로 수리가 가능하고, 큰 사고를 방지할 수 있는 단계에 이를 것.”이라고 말한 바 있다.
그리고 이런 기술혁신이 산업계 전체로 퍼져나가 매우 이질적인 성격을 지닌 이종산업간에 이전에 볼 수 없었던 새로운 융·복합을 촉진할 것이라는 것이 그의 예측이다.
독일은 전통적으로 실질적인 국민성을 가진 나라로 산업현장에서 직접 활용이 가능한 매우 실질적인 융합기술에 관심이 많아 국가적으로 Industry 4.0을 처음 도입하였으며 이러한 네번째 산업혁명을 준비하기에 여념이 없다(그림 3 참조).
박홍석 교수(울산대 기계공학부)에 따르면 Industry 4.0은 ‘스마트 팩토리 시대’를 의미한다.
ICT 기반하에서 시뮬레이션에 의한 사이버 팩토리가 실물처럼 운영되는 것을 말한다.
공정수행 과정에 있어 자율화·최적화 등을 목표로 하고 있다.
현실 공정과정에서 일어나고 있는 모든 상황을 한눈에 파악하려는 데 기술개발이 집중되고 있고, 가장 많이 활용되고 있는 것이 시뮬레이션이다.
즉, 사건이나 과정을 가상세계에서 실제로 일어나고 있는 것처럼 재현하는 기술을 말한다.
박 교수에 따르면, 독일에서는 기계·산업장비 등에 적용되고 있는 이 시뮬레이션 기술이 매우 광범위하게 적용되고 있는 중이다.
가장 어려운 품질검사 과정을 제외하면 거의 전부문에서 실제 똑같은 시뮬레이션이 가능하다고 한다.
시뮬레이션이 가능하다는 것은 산업기기에 직접 접근하지 않더라도 원거리에서 가상세계를 통해 실제현장에서 일어나고 있는 일을 통제할 수 있으며, 또한 정보를 주고받을 수 있는 유비쿼터스 시스템이 가능하다는 것을 의미하며, 이는 최근의 융·복합이 어느 정도의 수준에 와 있는지를 보여주는 대목이다.
여기에서 가장 어렵다고 할 수 있는 품질검사 과정은 표준화를 기반으로 한 신뢰성이 뒷받침될 때, 즉 표준화를 기반으로 제품 및 부품·소재의 신뢰성을 확보하고 이를 통해 향상된 제품의 품질이 진정한 국제경쟁력을 갖추게 된다면, 복잡계 사회와 Industry 4.0에 대응할 수 있는 핵심요소 중의 하나로 부각될 수 있을 것이다.
