전 세계 주요국들의 4차산업혁명기술 발전은 스마트 제조혁신기술 도입 요구를 증대할 뿐만 아니라 지식기반 서비스 산업 중심으로 제조업의 고부가가치화를 서두르고 있다. 이런 분위기에 울산도 주력산업의 지능화 및 스마트 제조혁신 기술 도입과 확산을 통해 IT산업의 부흥을 도모해야 하는 절박한 시점에 와 있다. 이런 시기에 본보는 창간 16주년을 맞아 4차산업혁명의 꽃인 인공지능(AI) 기술을 적용한 산업 고도화 실현 방안을 모색해 보기로 했다. 울산의 미래 먹거리로써 스마트 제조혁신기술의 현주소는 물론 향후 전망과 과제 등에 대해 구체적인 내용을 들어보고자 울산정보산업진흥원 구자록 원장을 찾았다. 대담=조재훈 편집국장
－ 반갑습니다. 요즘 들어 안팎으로 매우 분주할 것으로 압니다만 이렇게 시간을 내주어 감사합니다. 지금은 산업도시 울산이라는 위상이 많이 약화 된듯해 안타깝습니다. 원장님은 평소 인공지능 핵심기술을 지역 제조산업에 상용화 수준으로 적용해 제조업의 국가 경쟁력 제고를 통한 지역 제조업의 르네상스를 구현해 나가야 한다는 얘기를 한 것으로 압니다. 울산도 글로벌 조선해양, 자동차, 석유화학 산업에서 스마트 제조혁신이 필요한 물류, 공정, 안전, 생산 시스템에 적용해야 된다는 것이겠죠.
△ 네, 맞습니다. 스마트 제조혁신기술이란 기존 제조산업에 데이터(Data), 네트워크(Network·5G), 인공지능(Artificial Intelligence)으로 대변되는 4차산업혁명기술을 융·복합해 제조업의 본질적인 목적인 원가절감, 생산성 향상, 재고감축, 불량률 감소 등을 달성해 제조산업에서의 혁신을 일으킬 수 있는 기술을 말합니다.
정부도 인공지능 국가 전략으로 'IT(정보기술) 강국을 넘어 AI(인공지능) 강국으로 발돋움하는 국가'를 비전으로 사회 및 산업 전반에 AI 기술의 폭발적인 파급과 변화에 따른 AI 기술력 선점을 위한 범국가 차원의 철저한 전략의 필요성을 역설함은 물론, 국내 주력산업에 AI 기술 도입을 통해 기존 산업 강점의 극대화 및 산업 활력 제고를 추진하고 있습니다. 구체적으로 2020년 스마트공장 데이터 축적, 공정·품질 분석을 지원하는 제조 데이터센터 및 플랫폼 구축사업을 시작으로, AI를 활용한 '디지털 데이터 분석→공정 최적화'로 생산성 향상 및 원가절감을 위한 AI 기반 스마트공장 구축(2022년 100개에서 2030년 2,000개까지)과 AI·빅데이터 기반 사전 진단(예지보전, 기능개선 등)을 통해 중소기업 제품·서비스의 부가가치를 제고하는 스마트 서비스 지원, 그리고 업종별 글로벌 경쟁력을 가진 AI 융합제품 개발 및 상용화 추진을 목표로 세운 바 있습니다.
울산은 명실상부 대한민국 최고의 공업도시로써 3대 주력산업인 조선해양·자동차·석유화학 중심의 튼튼한 산업기반을 바탕으로 1970년대 이후 우리나라 경제발전의 중심적인 역할을 해오고 있습니다. 그러나, 3대 산업의 글로벌 경쟁 심화, 고용창출 정체, 인구 감소의 위기 앞에서 산업구조의 다변화, 디지털·친환경 경제로의 대전환, 나아가 지속 가능한 경쟁력을 확보할 수 있을지는 미지수라고 생각합니다.
스마트 제조혁신기술이란
데이터, 네트워크, AI로 대변되는
4차산업혁명기술을 융·복합해
제조업 본질적 목적인
생산성 향상, 불량률 감소 등
제조산업에서의 혁신을 말한다
－ 시민들의 이해를 돕기 위해 분야별로 설명을 좀 해주시죠.
△ 스마트 제조혁신기술부터 말씀드리겠습니다. 스마트 제조혁신 가속화를 위해 정부는 데이터·네트워크·인공지능(D·N·A) 기반 스마트공장 공급기술 고도화를 추진하는 국가연구개발 사업을 기획해, 5년간 첨단제조, 유연생산, 현장적용 분야 등 스마트 제조혁신 3대 분야를 지원하고 있습니다. 특히 중기부는 대-중소기업간 데이터를 공유하는 가치사슬 연계형 기술개발과 수요 맞춤형 제품생산을 위해 제조 자원을 탄력적으로 구성하는 기술개발 등을 지원하고, 과기정통부는 제5세대 통신(5G), 인공지능·데이터 등 정보통신기술 융합을 통한 제조 자원(제조장비·로봇 등)의 디지털화·지능화 및 제조 서비스 고도화 등 제조업 디지털 전환을 위한 첨단제조·유연생산 기술개발을 지원하고 있습니다.
이번 스마트 제조혁신기술개발 사업을 통해 5세대 통신(5G), 인공지능 등의 디지털 기술이 제조 현장에 적용돼 다품종 개인 맞춤형 제품의 설계·생산 시간과 비용을 절감하고, 제조 현장에 혁신을 불어넣는 신시장 창출에도 일조할 수 있을 것입니다. 또한 스마트공장 공급기업의 기술 역량이 스마트 공장의 고도화와 직결되는 만큼 이번 스마트 제조혁신기술개발사업을 통해 공급기술이 다양화·고도화·첨단화되는 계기가 될 수 있다고 봅니다.
－ 그럼 우리 지역의 조선·해양, 자동차, 석유화학 산업을 중심으로 울산의 미래먹거리 산업으로써의 예상 가능한 스마트 제조혁신기술의 활용사례가 있다면 어떤 것을 들 수 있을까요.
△ 네, 먼저 조선·해양산업을 한 번 보겠습니다. 글로벌 시황회복기에 세계 발주량 증가율을 상회하는 수주실적을 기록한 반면, 경영실적 본격 개선 전인 향후 1~2년은 어려움이 지속될 전망이라고 생각됩니다.
－ 수주호조가 차질없는 생산으로 이어질 수 있는 게 관건이겠군요.
△ 네, 원활한 인력수급과 건조·생산 공정의 스마트화를 통한 생산성 향상이 필요합니다. 특히, 친환경·스마트 선박 등 미래 유망 선박 상용화가 가시화된 상황에서, 기술선점, 국제표준·인증기준 선도가 미래시장 주도권 확보의 핵심이며, 저탄소 선박(LNG 등) 경쟁우위를 뛰어넘어 다음 단계(Next Step)인 무탄소 선박(수소·암모니아 등), 자율운항시스템 확보를 위한 기술개발에 뛰어들고 있습니다. 여기서 자율운항시스템은 최적경로 결정, 충돌·사고 방지, 기관 모니터링 및 고장 예측·진단을 자율 수행하는 시스템으로써 과감한 기술혁신 투자와 IMO(국제해사기구)의 환경·안전 분야 제도마련에 선제 대응해, 미래선박 제조·기술 강국으로 전환할 수 있는 기회라 하겠습니다. 이를 위해 풍부한 선박 건조&운항 경험을 바탕으로 선박 내 발생하는 데이터를 수집·관리·활용하는 플랫폼 시장(선박 빅데이터 기반 자가진단, 디지털트윈, 업무 자동화 서비스 시장)을 선점해야 합니다.
조선
무탄소 선박·자율운항시스템 개발
풍부한 선박 건조·운항 경험 강점
데이터수집관리 플랫폼시장 선점을
자동차
무인 운송차·자율주행 로봇 등 활용
다품종 소량생산 셀방식 전환 시급
기존대비 효율향상 제조시스템 구축
석유화학
설비관리 정보화·지능화로 생산성 향상
선도기업 스마트설비관리플랫폼 보급해
중소제조기업 예지보전으로 끌어올려야
－ 최근 보도를 보면 현대중공업그룹은 제조·연구 과정의 혁신을 통해 기존에 없던 선박을 만들고 있습니다. 선박 자율운항 시연회에서 12인승 크루즈 선박을 사람의 개입 없이 자율 운항하는 데 성공했다고 했습니다.
△ 그렇습니다. 뿐만 아니라 디지털트윈 기술로 가상공간에서 자율운항 선박을 시운전하는 데도 성공했습니다. 시운전에는 디지털트윈 기술을 바탕으로 새로 개발한 기관·항해 통합 시운전 기술(HiDTS-VCS)이 적용됐는데, 디지털트윈 기술이란 컴퓨터상 가상세계에 현실 속 사물의 쌍둥이를 만들어 현실에서 발생 가능한 상황을 시뮬레이션을 통해 결과를 예측하는 기술입니다. 시운전에 성공한 선박은 자율운항 기술과 전기추진, 액화 천연가스(LNG) 이중연료 엔진, 원격관제 스마트 솔루션 등과 같은 최첨단 기술이 적용된 스마트 여객선입니다. 디지털트윈을 기반으로 한 선박용 첨단 기술을 적용한 대표적인 사례라 하겠습니다.
－ 그리고 AI기반 물류 플랫폼 및 기자재 실선박 실증을 통한 조선·해운산업 기술경쟁력을 강화했다는 기사도 본 적이 있습니다.
△ 네, 그 일환으로 화물(물류)과 운송수단(선박)의 직·간접 정보(Data)를 수집·생성·통합·분석하고, 연안 내항화물 중대형 선박의 원자재창고와 제조기업의 전용항만 대상 AI 기반 지능형 물류플랫폼을 우선 구축하기로 했습니다. 그리고 외산 의존 항해통신기자재의 고도화와 새롭게 적용이 필요한 신기자재(HW·SW) 및 연안 최적화 및 운항지원 솔루션 개발, 지능형 통합항해시스템(AI-INS) 통합 국산화 및 국제인증 취득을 통해 통합항해시스템, 국산화 및 국제인증을 취득할 계획입니다. 이밖에도 물류플랫폼, 국산 항해통신기자재 및 지능형 통합항해시스템(AI-INS) 탑재, 화물(물류) 운송 중 해상실증 테스트 진행, 물류플랫폼, 통합항해 시스템(AI-INS), 육상관제센터 연계 서비스 실증 등을 통한 AI 기반 지능형선박 해상운항 실증사업을 수행하고자 노력하고 있습니다.
－ 자동차산업 분야는 어떻습니까?
△ 자동차산업은 국내 총생산 및 수출에서 차지하는 비중이 단일산업 중 최고 규모이고(GDP의 3.3%), 전후방 파급효과가 커서 국가 경제에서 중요한 위상을 차지하고 있습니다. 또한 전 세계가 환경규제에 의한 전기·자율주행차의 대중화가 가속화됨에 따라 소품종 대량생산에서 다품종 소량생산으로의 생산방식 개편(컨베이어→셀 생산 방식)이 시급한 상황입니다.
－ 정부의 미래자동차 산업 발전 전략을 세운 걸로 알고 있습니다만.
△ 네, 정부는 '2030년 국가 로드맵'에서 친환경차 세계시장 선도, 자율주행차 미래시장 선점, 산업생태계의 미래차 대전환과 셀 방식 기반의 매트릭스형 제조 플랫폼 개발, 실증 및 상용화와 생산 시스템 및 플랫폼 구축을 추진과제로 설정했고요, 제4차 친환경자동차 기본계획(2021∼2025)에서는 친환경차 확산을 가속화하는 사회시스템 구축, 탄소중립 산업생태계로 전환 가속화, 내연기관차 수준의 경제성 조기 확보를 위한 전략으로 전기차 전용플랫폼 출시·개선을 제시하고 있습니다.
－ 울산은 현재, 자동차 유연생산에 대응하는 셀 방식 생산공정과 제어를 위한 요소 기술이 필요하다고 들었습니다.
△ 네, 실제 생산 현장에 적용 가능한 체계 개발이 중요하다고 봅니다. 유연 생산 기술의 구축 및 구현을 위해서는 생산품의 운반 방식에 대한 변화, 즉 제품을 AGV(무인이송차)·AMR(자율주행로봇) 설비상에 장착해 범용생산이 가능한 자율구성형 생산라인에 투입하고 다차종 생산 적용이 가능한 시스템으로 운영이 필요하다고 봅니다. 모든 설비를 무선 통신 기반으로 운영할 수 있어야 하며, 제품의 위치, 방향, 형상을 인지해 제품의 조립 작업을 수행하는 로봇의 작업 프로그램 보정 기술이 필수적입니다. 또한 최적화 기법을 수학적으로 엄격하게 적용해 최적의 제조플랫폼을 솔루션 형태로 도출하는 것은 어려우나, 각 공정 셀을 정의하고 자율구성형 생산방식을 적용해 기존 대비 효율을 향상시키는 방식으로 제조 시스템을 개선하는 것은 가능하다고 봅니다. 셀 모듈과 연동된 자동차 제조 공정을 제어할 수 있는 가상환경에서의 시뮬레이터를 개발하고, 인공지능 기반으로 운용될 수 있도록 엔진을 설계·개발 및 최적화를 구현할 수 있는 인공지능 기반 제조 공정제어 시뮬레이터를 개발해야 합니다. 더불어 셀 모듈과 머신의 실가상 연동을 통한 자율구성형 자동차 생산 공정 운영 플랫폼을 개발하고, 인공지능 기반의 최적화 엔진을 탑재해 시뮬레이션 연동 및 테스트 환경을 구축해 인공지능 기반 자율구성형 운영 플랫폼을 개발해야 합니다.
－ 대규모 장치산업이자 기술집약적인 석유화학산업에서 4차 산업혁명은 울산의 화학산업에도 본격적인 영향을 미칠 것이 확실합니다. 우리나라 산업의 중간재를 공급하고 있는 울산 석유화학 기업의 대응전략은 무엇이라고 생각합니까?
△ 국내 최초로 조성된 울산 국가산단(1962년)은 지하 매설배관의 노후화·포화로 지진 및 기타 외부 충격으로 인한 안전사고 발생 위험이 상존하고 있습니다. 가스관, 화학관, 송유관 등 20년 이상 노후한 위험물질 배관 928㎞(전체 1,485㎞의 약 63%)이고, 2018년 이후 11건의 중대형 배관누출, 화재, 폭발 사고가 발생했습니다.
－ 울산시가 이러한 지하배관 문제 해결을 위해 다각도로 노력 중에 있지 않습니까? 그럼에도 크고 작은 사고가 발생한다는 것은 무엇을 의미하는건가요?
△ 울산국가산단 지하배관 통합안전관리센터 건립사업을 통해 울산국가산단의 지하배관 안전관리 및 대응 총괄 컨트롤타워 역할을 위한 사업을 추진 중에 있습니다. 또한 과기부 국가인프라 지능정보화 사업의 일환으로 지하배관 통합안전관리센터에서 운영될 지하배관 안전관리 지능화 시스템 실증을 위한 사업을 완료했는데요, 울산 석화·여천·매암단지 매설 가스관 및 화학관(72㎞) 에 대한 배관 부식 방지, 누출 감지 목적으로 AI기반 지하배관 상태 모니터링 및 진단 시스템 구축·실증사업을 진행했습니다. 이 사업은 인공지능, IoT, 시뮬레이션, 가상·증강현실 등 디지털트윈 기술을 활용해 노후 지하배관 관리 지능화를 추진하기 위한 실증 시스템을 2024년 개관 예정인 '울산국가산단 지하배관 통합안전관리센터'에서 통합 운영, 울산 전역의 지하배관 확장·관리에 적용할 예정으로 있습니다. 아직은 미흡한 단계라고 생각됩니다.
－ 산업 데이터 기반의 '대중소 상생형 데이터·AI융합 제조혁신 협력사업'은 어떤 사업입니까?
△ 글로벌시장에서 화학제품의 품질은 차이가 미미하나 각국은 설비관리 정보화·지능화를 통한 생산성 향상에 매진했지만, 지역의 중소화학기업의 설비관리 디지털화 역량은 부족하고 낮은 설비관리 수준을 벗어나지 못하고 있는 실정입니다. 사후정비→예방정비→예지보전→선행보전 중 선진사는 예지보전 수준에 있는 반면, 국내기업은 사후정비 수준에 있어서 설비이상에 따른 생산성저하, 안전절차누락, 법규대응미흡, 사고증가, 세대교체 역량누수 등의 어려움을 겪고 있습니다. 설비관리 지능화를 위한 중소제조기업의 데이터, 설비관리플랫폼, AI융합역량 부족, 플랫폼·데이터의 대기업 집중에 따른 개방·공유에 배타적인 현상황을 탈피하기 위해 선도기업 보유 스마트 설비관리플랫폼 보급과 양질의 데이터 개방으로 중소기업 설비관리 디지털화와 AI융합 확산을 통해 설비관리 지능화를 촉진해야 한다고 생각합니다.
－ SK에너지를 선도기업으로 해서 지자체, 데이터가공기업, AI융합기업, 중소기업 등이 협업하는 걸로 압니다만.
△ 네, 이들 기업들이 데이터·플랫폼 개방, 공유와 설비관리플랫폼의 개방을 통해 전략수립지능화, 계획수립지능화, 현장관리지능화 솔루션을 개발, 제공하고자 노력하고 있습니다. 이로 인해 설비신뢰성과 생산성 향상은 물론, 사고발생률 저하, 공급기업의 양질의 데이터 확보, 활용과 이를 통한 고신뢰 AI솔루션 개발 촉진, 화학기업의 설비관리 디지털화 및 지능화를 통한 설비신뢰성과 생산성 향상, 사고발생률 저하를 도출할 수 있을 것이라고 봅니다.
－ 울산의 제조업은 현재 정체 상태를 맞이하고 있습니다. 경쟁력은 취약해졌고, 수출과 생산 모두 부진한 상황입니다. 4차산업혁명에 대한 대응은 미흡하고, 장기 저성장 시대의 도래에 따른 불확실성에 노출돼 있다는 분석이 많습니다. 이에 대한 얘기로 마무리를 해주시죠.
△ 이제 대량생산, 대량소비를 금과옥조처럼 여기던 시대는 과거가 됐고 바야흐로 맞춤형 생산·소비가 대세가 되는 초변화, 초시대가 도래했습니다. 지금은 4차산업혁명의 인더스트리 4.0으로 대변되는 제조혁신은 물론 제조BM(비즈니스 모델) 혁신을 포함한 스마트 제조혁신 고도화가 시급하다고 하겠습니다. 코로나19 팬데믹 사태를 극복하기 위해서라도 5G, 인공지능, 빅데이터 등의 디지털 인프라를 제조업 전반으로 확산하고, 이를 통해 포스트 코로나 시대의 새로운 성장동력을 확보하는 디지털 뉴딜의 구체안이 마련돼야 하겠습니다. 스마트 제조혁신기술이 ICT 인프라를 통해 생산부터 유통, 판매, 소비까지 제조업 전반의 가치사슬을 혁신할 수 있어야 함은 말할 것도 없습니다. 단순히 비용절감을 위한 공장자동화에 머무는 것이 아닌 새로운 시장 창출을 위한 비즈니스 모델의 혁신과 이를 추진할 핵심 인재 육성 등 제조업 전반의 체질 전환을 달성할 수 있어야 합니다. 스마트 제조혁신기술을 통해 울산의 미래 먹을거리인 제조산업 분야의 산업경쟁력을 키우고 지역의 ICT 솔루션기업들의 역량을 제고해 나가야 할 것입니다.
－오랜 시간 수고 많았습니다.
△좋은 기회 주시어 감사드립니다. 정리=김수빈기자 usksb@ulsanpress.net