5G 통신의 핵심서비스인 스마트공장이 가시화되고 있다.

기존 무선통신의 한계를 극복하고 맞춤형 유연생산 및 지능화를 실현하는 스마트공장은 제조업의 혁신을 이끌며 세계 경제의 판도를 바꿔놓을 만한 파급력을 발휘할 것으로 예상된다.

주요 국가들은 스마트공장을 미래 핵심 성장동력으로 설정하고 산업 육성에 박차를 가하고 있다. 우리 정부는 세계 최초 상용화에 성공한 5G를 발판 삼은 고도화 전략을 발표했다.

스마트공장의 세계 시장은 연평균 9.3% 성장해 2016년 1210억달러에서 2022년 2054억달러 규모가 될 것으로 전망된다. 국내의 경우 2016년 3조8000억원에서 2022년 7조원에 이를 것으로 보인다.

■스마트공장, 왜 5G인가

4G, 와이파이 등 기존 무선통신 기술은 스마트공장에 적용하기엔 한계가 명확했다.

4G의 전송지연은 20~60ms에 달하고 와이파이는 간헐적 끊김, 전파간섭 현상 등이 빈번해 스마트공장에서 사용하기에 무리가 따랐다.

데이터 수집은 이 기술들로 어느 정도 가능하지만 실시간 원격제어, 원격 불량품 검사 등은 전송지연과 QoS(Quality of Service) 문제가 치명적으로 다가온다.

5G는 초저지연, 초고속, 초연결 특성을 지니는 이동통신기술이다.

초저지연은 지연시간이 10ms 미만에 불과한 특성으로, 실시간성이 보장돼 원격제어, 이동형 서비스 등 고신뢰·초정밀 움직임을 가능케 한다.

대용량의 데이터를 지연없이 송수신할 수 있을 정도로 빠른 데이터 전송이 가능해 가상·증강현실(VR·AR), 머신비전과 같은 대용량 데이터 전송을 요하는 기술도 구현할 수 있다.

또한 수많은 센서를 통해 광범위한 공장의 제품·장비 등을 동시에 연결, 모든 상황을 실시간 모니터링·제어하는 것이 가능해진다.

‘스마트제조혁신추진단’에 따르면 스마트공장은 ICT 기술의 활용 정도에 따라 기초-중간1-중간2-고도화로 구분된다. 

자재 식별이 가능한 경우와 생산정보의 모니터링이 실시간으로 가능한 경우가 ‘기초’ 단계로 분류되며 모니터링부터 제어, 최적화까지 자율로 진행되는 경우를 ‘고도화’ 단계로 정의한다.

5G는 이처럼 완전한 자율시스템으로 운영되는 스마트공장을 실현하는 데 필수요소가 될 전망이다.

 

■5G 고도화 전략 어떤 내용 담았나

지난해 10월, 정부는 관계부처 합동으로 ‘5G 스마트공장 고도화 전략’을 마련했다.

본 전략은 크게 5G 솔루션의 △발굴·실증 △고도화 △보급·확산 △조기 확산 기반조성으로 나뉜다.

우선, 5G 스마트공장 실증사업을 통해 실시간 품질검사, 자율주행 물류이송, 생산설비 원격정비, 예지정비 등을 실증한다.

패션 유행에 따른 다품종 소량 생산 및 소규모 공장 내 무선 로봇 활용에 작합한 5G 봉제 로봇 솔루션을 실증한 바 있다. 봉제공장 DB를 구축하고 5G를 통한 공장간 실시간 연결을 통해 신속·유연한 분산생산체계를 실현했다는 설명이다.

중소기업의 5G 스마트공장 B2B 서비스 개발에 적용 가능한 범용 5G 통신모듈·단말기 개발도 추진된다.

지난해 12월 3.5㎓, 28㎓ 겸용 5G 단말기 프로토타입을 개발한 바 있다. 올 상반기 중으로 이를 실제 공장에 적용하는 확산사업을 추진한다는 계획이다.

5G 솔루션의 고도화는 본격적인 기술·제품·서비스의 상용화로 요약된다.

CPU가 탑재된 로봇(물류이송, 협업)을 클라우드 기반의 원격제어가 가능한 ‘5G 브레인리스(Brainless) 로봇’으로 전환하는 연구를 시작했다.

고수준 실감콘텐츠 서비스를 위한 ‘5G 기반 VR·AR 디바이스’ 개발도 추진된다. 디바이스의 경량화를 위한 핵심기술과 가상-현실 공간에 상호작용하는 실감콘텐츠를 구성·전송하는 기술이다.

산업현장의 안정성을 더할 실시간 처리에 특화된 ‘차세대 엣지 컴퓨팅 시스템’이 개발된다.

IoT 디바이스 간 연결성 확대와 초저지연·초고속·고신뢰 IoT 서비스 제공을 위한 IoT 서비스 핵심 기술 개발도 포함된다.

5G 스마트공장 보급사업과 데이터센터를 연계해 제조데이터 수집, 분석, 유통 네트워크를 구축해 지식공유기반을 마련한다는 방침이다.

초고성능컴퓨팅 인프라를 구축해 제품 시뮬레이션 구동 및 AI 클라우드 서비스를 제공하고 원격진단, 설비 예지보전 등을 지원할 계획이다.

5G 기반 제조로봇 및 자율주행 센서, 지능형 제어기 등 차세대 로봇 부품 개발도 추진된다.

보급·확산 전략으로는 관계부처 사업을 묶어 패키지형 지원 정책을 마련한 것이 눈에 띈다.

중기부의 ‘스마트제조혁신추진단’을 수요·공급 기업이 스마트공장 보급사업을 원스톱으로 신청할 수 있는 추진체계를 마련했다. 도입 기업의 부담을 완화하기 위해 기업분담금은 분할 납부방식으로 제도화했다.

‘가이드북’을 제작·홍보할 계획이다. 솔루션별 핵심기능·적용기술·활용분야 등을 이용기업 관점에서 제시한다.

5G 스마트공장 도입에 따른 현장의견 수렴, 정책수요 발굴을 위해 5G 포럼, 5G 스마트공장 이용기업 협의체 등을 조직할 계획이다. 아울러 공급-수요기업이 신규 비즈니스 모델 등을 발굴하는 ‘5G 스마트공장 얼라이언스’ 운영을 추진한다.

5G 스마트공장의 조기 확산 기반 조성을 위해서는 통신사가 스마트공장용 통신요금제를 자율적으로 정할 수 있도록 규제 샌드박스를 적용한다는 방침이다. 통신사는 5G 솔루션과 통신요금을 결합한 상품을 검토 중인 것으로 알려졌다.

안전한 제조환경을 위해 스마트공장의 IoT 기기 및 보안SW 설치시 보안조치 사항, 보안 취약점 점검 등 전문가 컨설팅을 지원할 계획이다.

■후발주자…전문인력 확보 급선무

스마트공장이 ICT기술을 핵심으로 하고 있고, 우리나라 역시 고도의 ICT기술을 보유하고 있다는 점에서 세계 시장을 선도할 것 같지만 여타 선진국에 비해 뒤쳐진 것이 사실이다.

산업통상자원부에 따르면, 최고 기술수준인 미국을 100으로 가정했을 때 우리나라는 72.3 정도의 수준으로 평가된다. 그 사이에는 독일(93.4), 일본(79.9), 유럽(79.6)이 포진해 있다.

국내 대부분의 스마트공장은 데이터관리 및 실시간 모니터링을 하는 기초 수준(레벨1, 2)에 머물러 있는 것으로 나타났다.

아무리 국내 ICT 수준이 높다 해도 표준화되지 않고 천차만별로 가동되는 제조현장을 최적화시키기는 만만치 않은 작업이라는 게 업계 관계자들의 얘기다.

문제는 이러한 상황을 인지하면서도 상황을 개선할 전문인력이 없다는 점이다. 기존 제조시설에 대한 완벽한 이해를 바탕으로 ICT 기술의 융합을 아우를 수 있는 멀티플레이어형 인재 양성이 시급하다는 지적이다.

정부는 인력 양성에 대한 현장 수요를 반영해 2022년까지 ‘스마트 제조인력 10만명 양성’을 추진하고 있다.

중소벤처기업부와 고용노동부의 인프라스트럭처를 연계해 스마트공장에 적합한 인력 양성을 추진한다는 복안이다.

중소벤처기업진흥공단은 재직자 연수원 기술교육과정을 스마트제조 중심으로 개편함과 동시에 실습전용 교육장인 ‘스마트공장 배움터’를 지역별로 구축해 직무전환 교육을 2022년까지 6만명 대상으로 실시할 계획이다.

양성된 인력은 스마트공장 관련 기업에 취업할 수 있도록 유관기관과의 협력도 강화해 나간다는 방침이다.