인더스트리 4.0 및 제3차 산업혁명은 더 이상 새로운 개념이 아니다. 지난 몇 년 동안 다양한 논의 및 기술적인 발전이 일어나고 있다. 업계에서 빠른 주기로 새 전략을 수립하는 것 역시 세계 각국이 새로운 산업혁명을 향하고 있으며, 이에 적응하기 위해 박차를 가하고 있기 때문이다. 르네사스의 자료를 통해 새로운 산업혁명에 대한 가능성에 대해 살펴보자. 현재 유럽에서는 독일을 비롯한 기술 선진국들은 장기적으로 높은 경쟁력을 유지하는 것이 경제성장에 중요한 원동력이라 생각하고 있다. 독일 정부가 수 년 전부터 사물인터넷(Internet of Things, IoT)에 적극적이었던 이유이다.

독일은 과거 ‘고급 기술 전략’을 바탕으로 다양한 연구를 통해 기술 경쟁력을 높이는 것을 목표로 하고 있었다. 현재는 지금까지 일구어낸 연구를 통합함으로써 IoT를 기반으로 한 인더스트리 4.0 프로젝트에 박차를 가하고 있다. 2013년에는 이 프로젝트에 2억 유로(한화 약 2375억 원)가량의 높은 예산을 배정한 바 있다.

지능형 감시 시스템 및 자율 시스템을 개발해, 인터넷을 통해 공장 안팎의 사물과 사물이 연계함으로써 새로운 가치와 비즈니스 모델을 만드는 것이 목표

독일 정부가 인더스트리 4.0 프로젝트를 도입할 수 있었던 것은 독일이 가지고 있던 기술적 기반의 공이 크다. 독일은 자동차 산업을 필두로 한 임베디드 시스템 분야에서 높은 기술력을 자랑하고 있으며, 인더스트리 4.0의 기반이 되는 CPS(사이버 피지컬 시스템)를 실현하기 위한 노력을 선행하고 있었다.

CPS란 물리적 환경에 정보 기술을 접목시키는 시스템을 말한다. 물리적(피지컬) 시스템의 일부인 센서 네트워크 같은 다양한 정보를 가상(사이버)공간이 가지고 있는 높은 연산능력과 연계함으로써 보다 효율적이고 똑똑한 시스템을 개발하는 것이 목적이다. CPS를 통해 생산 현장에서 설계·개발·생산하는 과정에서 발생하는 모든 자료를 감지·저장·분석함으로써 자율적으로 동작하는 ‘지능형 생산 시스템’을 구축할 수 있게 된다. 예를 들어 비전시스템 및 센서를 탑재한 작업 로봇을 네트워크를 통해 컴퓨터에 연결함으로써 작업지시 등이 없이도 로봇이 스스로 판단 및 작업할 수 있도록 만든다.

또 CPS를 한 단계 발전시켜, 지능형 감시 시스템 및 자율 시스템을 개발하여 인터넷으로 공장 안팎의 사물들을 서로 연계해 새로운 가치와 비즈니스 모델을 만드는 것이 바로 독일 정부의 전략적 정책인 인더스트리 4.0 프로젝트다.

인더스트리 4.0은 생산 공정에 쓰이는 모든 요소, 예를 들어 부품이나 제조장치 등에 각각의 IP 주소를 할당함으로써 개별적인 정보를 실시간으로 획득하고 관리한다. 이를 통해 시장 혹은 고객의 요구사항이나 수요, 혹은 물류의 상황 등 다양한 외부 환경의 변화에 유연하게 대응하고, 개발부터 제조 그리고 생산관리에 이르기까지 다양한 공정을 최적화한다. 나아가 공장의 생산성을 높이고, 재고를 줄이며, 제조비용 및 공급비용을 줄이고, 수익을 높일 수 있다.

각종 산업 업계에서는 현재 이 국가 단위의 전략적 정책을 실천함으로써 구체적인 성과를 이끌어내는 과정에 있다. 

롤랜드 벤트 피닉스컨택트 이사는 독일 뉘른베르크에서 열린 공장자동화 산업전시회인 ‘SPS/IPC/Drives’의 기조연설을 통해 “앞으로는 높은 적응력을 갖춘 생산 설비가 필요하다”며, “현재 예측할 수 있는 범위 내에서 조절 및 적용할 수 있는 적응력이 아닌, 예기치 않은 상황에도 유연하게 대응할 수 있는 생산 설비가 그것”이라고 말했다. “공장자동화 산업에서 네트워크 기술이 점차 중요해져가는 이유”라는 것이 롤랜드 벤트 이사의 설명이다.

4차 산업혁명, 창출 이익은?
미국에서도 독일 및 유럽과 비슷한 노력을 기울이고 있다. 미국에서는 주로 공장자동화 분야의 대기업이 새로운 혁명을 이끈다. 로크웰 오토메이션·시스코 시스템즈·팬듀이트 등의 업체와 세계 주요 공장자동화 기업으로 구성된 비영리 단체 ODVA(Open DeviceNet Vender Association)이 협력해 설립한 산업협회 Industrial IP Advantage는 산업분야의 사람·공정·데이터·사물 등을 네트워크에 연결해 생산성을 향상시키고 경쟁력을 높일 수 있도록 표준 이더넷 및 인터넷 프로토콜을 이용하여 보안성이 높은 통신을 달성하는 것을 목표로 하고 있다.

제너럴 일렉트릭(GE)은 항공기·기차·가스터빈 등 다양한 산업기기에 센서를 탑재하여 각 장비의 상태에 대한 실시간 정보를 전송하고 이 정보를 분석함으로써 연료 및 비용을 절감하고 소모품 및 장비를 제때 유지보수하며 가동률을 높여 운영 최적화를 도모하는 ‘산업 인터넷(Industrial Internet)’을 추진하고 있다.

베른트 하인리히 시스코 보더리스 네트웍스 이사는 2013년 10월 오스트리아에서 열린 ‘IHS 산업자동화 컨퍼런스’의 기조연설에서 스마트 오브젝트(IoT에 의해 네트워크화 된 다양한 사물들을 일컫는다. 편집자 주)의 수가 2013년 현재 125억 개에서 오는 2020년에는 500억 개를 넘어설 것이라고 전망했다. 전기나 전화와 비교했을 때 5배 이상 빠른 보급 속도다.

폴 브룩스 로크웰 오토메이션 영업개발 이사는 “산업용 네트워크에 연결된 장치가 떠오름에 따라 사람들은 프로그래머블 컨트롤러에 주목하고 있지만, 프로그래머블 컨트롤러는 제조에 사용되는 모든 장치 중 절반에 불과하다”며, “(산업용 네트워크를 적용함에 따른)목표는 단일 네트워크 아키텍처를 통해 현재까지는 컨트롤러에 연결되어있지 않은 남은 절반의 장비 및 장치들도 통합하는 것”이라고 말했다.

전 세계적으로 동시다발적으로 일어나고 있는 제4차 산업혁명의 이익은 막대하다. Industrial IP Advantage에 따르면, 전 세계 제조업계가 생산 혹은 이전함으로써 발생하는 잠재적인 경제 가치는 2013년부터 2022년까지 10년 동안 3조 8800억 달러(약 4140조 원)에 달할 것으로 추산된다.
 

댄 맥그래스 팬듀이트 산업자동화 솔루션 관리자는 “문제는 어떻게 수직적인 업무 형태를 없애고 보다 높은 관점에서 네트워크 관리를 한데 모으는가 하는 것”이라고 말했다. 그는 “IT 분야에서는 연쇄 명령(Chain Command)을 통합하는 것에 어느 정도의 비즈니스적인 가치가 있는지, 무엇을 우선적으로 수행해야 하는지를 이해하고, 이에 대한 보다 선도적인 역할이 필요하다”고 주문했다. 또한 “OT(운영기술) 분야에서는 IT 분야와 긴밀하게 상호 협력함으로써 다양한 기술을 활용해야 함을 인지하는 것이 중요하다”고 말했다. “자료의 가치와 함께 자료가 공장·공정 운영에 미치는 영향을 생각하면, 공장 관리자가 앞서 다양한 장벽을 허물고 영역다툼을 피해야 한다”고 댄 맥그래스는 말했다. 말로는 쉽지만 실제로 행동하기는 어려운 일이다. 인더스트리 4.0이 현실화되기까지 시간이 필요한 이유 중 하나다.

20년 간의 진전이 혁명으로 이어진다

지멘스 기업전략가인 피터 헤르웨크는 진화와 발전이 축적되어 혁명으로 이어질 것이라고 예측하고 있다. 피터 헤르웨크는 “(새로운 혁명이 도래하기까지) 20년 정도의 기간을 고려하고 있다”며, “조금씩 발전을 이루어 20년 간 축적했을 때 갑작스러운 발전, 즉 혁명이 일어났다고 말할 수 있을 것”이라고 말했다.