제조업의 미래 바꿔 나가는 디지털 트랜스포메이션
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제조업의 미래 바꿔 나가는 디지털 트랜스포메이션
  • 신동윤 기자
  • 승인 2019.01.08 08:24
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디지털 트윈 등 새로운 이니셔티브가 제조업 경쟁력의 핵심

[테크월드=신동윤 기자] 디지털 트랜스포메이션은 산업과 비즈니스 환경 모든 부분에 빠르게 적용돼 나가고 있다. 특히 3D 프린팅이나 CNC, 로봇과 같은 디지털 제조 기술, 그리고 스마트팩토리와 같은 운영 기술은 물론이고, 스마트 로지스틱스와 물류 기술, 그리고 이외에도 디지털트윈이나 IIoT와 같은 새로운 이니셔티브가 제조 분야에 적용되기 시작하면서 제조 분야에서 디지털 트랜스포메이션의 급격한 확산이 예고되고 있다.

지금까지 제조는 자동화를 통한 효율성과 생산성의 향상에 초점을 맞춰 왔다. 물론 제품의 가격 경쟁력을 향상시키기 위해 이보다 중요한 것은 없지만, 여기서 한발 더 나아가, 제조의 지능화에 초점을 맞추고 있는 것이 현재의 스마트팩토리다.
시장조사 업체인 마켓앤마켓(Markets and Markets)은 세계 스마트팩토리 시장 규모는 2016년에 1210억 달러 규모였으며, 연평균 9% 성장해 2020년에는 1713억 달러에 이를 것으로 전망했다. 이는 ERP, SCM, MES 등 애플리케이션 기술과 3D프린팅, 로봇, 신비전, 사물인터넷 등 디바이스 기술을 모두 포함한 시장 조사 결과다.
또한 한국전자통신연구원(ETRI)은 국내 스마트제조 시장은 2020년까지 연평균 11.2%의 고성장을 유지해 2020년에는 78억 3000만 달러 규모의 시장의 형성할 것으로 전망했다. 이에 비해 글로벌 스마트제조 시장 규모는 연평균 8%의 성장을 지속해 2020년에는 2870억 달러에 이를 것으로 예상했다.

디지털 트윈의 급격한 성장세
지난 2015년 GE의 제프리 이멜트 회장은 "2020년까지 전세계 10대 소프트웨어 기업으로의 등극"이 목표라며 GE의 비전을 설명했다. 이는 GE가 제조업의 틀을 벗어나 데이터 중심의 IT 기업으로 변신을 시도한다는 것을 의미한다.
이후 GE는 GE 디지털(GE Digital)이라는 새로운 사업부를 신설하고 소프트웨어 인력은 물론이고 데이터 사이언티스트와 인공지능 전문가 등에 이르는 인력을 충원해 나가면서 이 비전을 향해 나가고 있다.
현재 GE는 자사의 항공기 엔진에 다양한 센서를 장착하고, 엔진에 대한 서비스와 안정성 보장 등의 서비스를 제공하는 서비스 업체로 진화하고 있다. 이것이 바로 최근 제조업의 디지털 트랜스포메이션의 한 축을 이루는 디지털 트윈이다. 마켓리서치퓨처(Market Research Future)의 예측에 의하면 전세계 디지털 트윈 시장은 2016년부터 2023년까지 연평균 37%씩 성장해 150억 달러의 시장을 형성할 것이라고 한다.

글로벌 디지털 트윈 시장 전망

디지털 트윈은 물리적 사물과 시스템에 대한 동적 소프트웨어 모델로, 센싱 데이터로 물리적 대상의 현재 상태를 파악하고, 변화에 대응하며, 운영을 개선하고 가치를 부가하는 기술이다. 다시 말해 디지털 환경에서 현실 세계에 존재하는 물리적 대상의 형상과 성질, 상태 등의 정보를 동일하게 구현하는 것으로, 이를 위해서는 IoT, AR/VR, AI, 그리고 빅데이터와 클라우드와 같은 4차 산업혁명의 핵심 기술이 그대로 녹아들어야만 한다.
초기에는 항공기 엔진을 위해 디지털 트윈이 개발됐지만, 현재는 제품의 제조 공정과 같은 운영 환경에도 적용되고 있다. 이는 관제, 운영, 최적화 등 3가지 형태를 갖고 있으며, 센서를 통해 물리적 대상의 상태를 모니터링해, 제조 공정의 각 기계들의 운영 현황을 분석해 이상 징후를 확인하고 문제 발생 전 이를 알리고 대응하는 등의 목적으로 활용된다.
또한 물리적 대상, 극 공정의 기계와 환경을 제어하기 위한 것으로, 일정한 온도 조절 등을 위해 설비의 밸브나 공조 시설 제어를 하는 등, 특정 조건을 유지하기 위한 작업을 수행한다. 그리고 이외에도 물리적 대상의 데이터를 활용해 운영을 최적화하기 위한 시뮬레이션을 수행한다.
지멘스가 주창하고 나선 CPS(Cyber Physical System)는 바로 이런 디지털 트윈 개념을 제조시스템에 적용하기 위한 방안이다. CPS는 물리적 공간에 존재하는 생산 시스템을 사이버 공간의 디지털 트윈(Digital Twin)과 연동해 시뮬레이션으로 제어할 수 있도록 하는 디지털 제조의 기술이다. 이를 통해 제품의 설계 시, 설계의 구현 가능성, 성능, 품질 등을 사전에 검증하고 제품의 기획, 설계 과정을 최적화한다. 또한 CPS를 통해 구축된 생산라인은 실시간 성능 학습이 가능해, 새로운 생산 라인의 시뮬레이션을 통한 효율적인 자원 관리가 가능하다.

GE의 항공기 엔진에서 시작된 디지털 트윈은 이제 제조업의 디지털 트랜스포메이션을 이끄는 주요 이니셔티브로 자리잡았다.

제조업의 대대적인 변화 예고
IDC는 2020년까지 글로벌 2000대 기업의 30%가 운영 프로세스에 있어 고도화된 디지털 트윈 모델을 구현하는 가운데, 기업 조직의 수평화와 지식 근로자의 생산성 제고를 가져올 것이라고 예측했다.
이런 디지털 트윈은 일하는 방식, 시공간의 한계 극복, 제품개발 효율화와 제조업의 서비스화 등 새로운 패러다임을 이끌 것으로 기대 받고 있다. 특히 향후 제조뿐 아니라 도시계획이나 부동산, 헬스케어 등 다양한 분야에서 활용이 예상되고 있다.
하지만 디지털 트윈과 같은 디지털 트랜스포메이션은 디지털 기술을 기반으로 기존의 비즈니스 모델, 그리고 이를 위한 조직까지 전반적인 변화가 이뤄져야 하기 때문에, 관련 기술과 인력을 어떻게 확보할 수 있을 것인지도 문제가 된다. 특히 IoT나 클라우드, 빅데이터, 인공지능과 같은 첨단 IT 기술이 복합적으로 사용되는 디지털 트윈을 위해서는 제조업의 대대적인 변화가 필요하다.
공장에 단지 ERP 시스템 하나 도입하고 스마트팩토리 지원 사업이라고 주장하는 우리 나라의 현실에서 디지털 트랜스포메이션이나 디지털 트윈과 같은 개념은 뜬구름 잡는 얘기처럼 들릴 수 있다. 하지만 디지털 트랜스포메이션을 통한 데이터 중심의 사업 구조로 전환하지 못한다면, 향후 글로벌 시장에서 국내 제조업의 경쟁력은 더욱 하락할 수밖에 없을 것이다.
물론 인공지능이나 IoT, 빅데이터, 클라우드와 같은 최신 IT 기술의 총 집합이라 할 수 있는 디지털 트윈은 현재 상황에서 과도한 기술이라는 지적도 있다. 가트너는 디지털 트윈이 항상 필요하지는 않으며, 불필요한 복잡성을 증가시킬 수 있다고 경고한 바 있다. 또한 이런 과정에서 비용과 보안, 개인정보, 통합 등의 문제가 대두될 수 있다고 지적했다.
하지만 GE와 같은 전통적인 제조업체는 물론이고 마이크로소프트나 오라클과 같은 IT 기업들도 간단히 IT 환경을 통해 디지털 트윈을 도입하기 위한 툴과 솔루션, 서비스 등을 제시하고 나섬에 따라 보다 간편하게 제조업의 디지털 트랜스포메이션이 가능하게 될 날이 다가오고 있다.
물론 2019년에 본격적인 디지털 트윈이나제조업의 디지털 트랜스포메이션이 완성되는 것은 아니다. 하지만 제조업 분야에서도 분명히 디지털 트랜스포메이션의 이점과 효과에 대한 인식을 하고 도입을 고려하게 됨으로 향후 제조업이 나아갈 방향을 제시하고 있다는 점에서 2019년에 주목해야 할 트렌드라고 할 수 있을 것이다.

기존 제조업이 디지털 트랜스포메이션을 시도하는 것은 쉽지 않은 일이나, 미래의 경쟁력 확보를 위해서는 피할 수 없는 일이기도 하다.