세계 제조업은 장기적인 경기침체, 노동 원가 및 원자재 가격 상승으로 성장 한계에 봉착하게 되었으며, 이에 대한 해결방안으로 ICT와 센서 기술을 바탕으로 제조업의 4차 산업혁명을 진행하고 있다. 이러한 흐름에 따라 화학 산업에서의 스마트공장보급 확산과 스마트제조 기술 향상을 위해, 본 논문은 스마트 제조혁신을 위한 보호필름 공정 제조데이터 활용모델의 설계를 제안한다. 보호필름 공정 중에서 원료 배합 및 교반, 압출, 그리고 검수 공정에 대해서 온도, 압력, 습도, 그리고 동영상 및 열화상의 제조 데이터를 획득한다. 또한 획득된 제조 데이터는 대용량 스토리지에 저장되며, AI 서비스에 의한 시계열 및 이미지 분석과 시각화가 진행된다.
본 논문은 현재 중소기업을 대상으로 추진 중인 스마트공장 보급·확산사업의 현황을 진단하고, 중소기업 관점에서 중소기업 제조 혁신을 위한 발전 방향을 모색한다. 본 논문의 주요 결론은 다음과 같다. 첫째, 스마트공장 보급·확산사업은 추가적인 시장 창출과 공급망 개선을 전제로 추진되어야 한다. 둘째, 스마트공장 보급·확산사업은 "생산·공정"의 효율화를 넘어 "R&D"나 "판로"와 연계되는 새로운 사업을 창출하는 것을 지향해야 한다. 셋째, 공정기술이 기업 경쟁력으로 직결될 수 있는 분야를 중심으로 스마트공장 구축을 우선 지원할 필요가 있다. 본 논문에서는 미국의 제조혁신연구소(Manufacturing Innovation Institute)의 사례를 참조하고, Pisano and Shih (2012)의 제품·프로세스 혁신 프레임워크를 사용하여 다음 네 가지 정책과제를 제시한다. 첫째, 스마트공장 추진 전략을 양적 확산 위주에서 질적 고도화로 전환한다. 둘째, 각 업종별로 중견·중소기업 중심의 공통기술개발과 표준화된 데이터 교환 및 업무교류 시스템 구축, 납품업체 중심의 조달시스템 운영 등을 추진한다. 셋째, 신기술·신사업 모델의 구현을 위해 기존 중소기업과 창업·벤처기업과의 제휴 및 협업, M&A를 장려한다. 넷째, 스마트공장의 세부 항목을 지수화하여 스마트공장 보급 전략의 적절성과 정책 지원의 문제점을 신속히 파악하고 보완한다.
국가경제 전반의 생산성, 기술혁신, 수출, 고용을 유지함에 있어 제조업의 역할 및 경쟁력 확보는 매우 중요하다. 제조업은 ICT 기기, 자동화기계 등을 공급함으로써 경제 전분야에 걸쳐 생산성 향상과 기술혁신을 견인하고 있다. 무역에서 가장 큰 비중을 차지하고 있는 제조업 분야는 전체 무역의 약 70%를 차지하고 있으며 제조업 경쟁력이 무역수지 흑자에 필수적이며 이를 위해서 로봇기술을 바탕으로 융합 신(新)산업을 창출하여 우리 제조업만의 경쟁우위를 확보해야 한다. 인건비 상승, 고령화 사회 진입, 중국이나 일본 등 경쟁국가 기업들의 위협으로 위기를 맞고 있는 중소제조기업들이 생산공정에 로봇도입을 통해 기업 경쟁력을 회복하는 것이 필요하다. 정부에서는 제조업의 위기 타개책으로 '스마트팩토리'를 제시하고 있다. 그러나 대부분의 중소제조기업이 아직 전산화 단계도 벗어나지 못하고 있는 현시점에서 기존 수공정에 로봇도입을 통한 제조공정의 스마트화가 우선적으로 필요하다. 본 고에서는 국내 중소제조업 현황을 알아보고 중소제조기업의 로봇도입을 통한 제조공정 스마트화에 대해 적용 사례를 중심으로 살펴보도록 한다.
학문 간의 전통적 경계가 허물어지고, 기술 융합이 경제체제와 사회구조를 급격히 변화시키는 4차 산업혁명시대가 다가오고 있다. 스마트제조(smart manufacturing)는 인간, 기술, 정보의 융합을 통해 제조업의 전략적 혁신을 도모하고자 하는 패러다임으로서 ICT와 제조기술을 융합하고자 하는 기술이다. 또한 스마트공장(smart factory)은 이러한 기술 융합을 통하여 공장의 설비, 장비와 공정이 지능화되어 네트워크로 연결되고, 생산데이터와 정보가 실시간으로 공유 활용되어 최적화된 생산운영이 가능한 공장으로, 공장 간의 협업적인 운영이 지속되는 지능형 ICT융합 제조시스템을 말한다. 이 글에서는 제조업 ICT융합과 스마트화, 그리고 스마트공장의 개념, 구성과 관련 동향에 대해 소개하고자 한다.
중소제조업 스마트공장 구현의 주요이슈는 기술개발 및 투자여력 부족에 대한 해결 방안 모색과 스마트공장 기술에 대한 정확한 구현 및 성공적 성과창출 여부이다. 제조혁신 3.0 패러다임의 실효적 추진을 위해서는 중소제조업의 가치사슬 수준에 기반을 둔 기술정책 추진의 전문성과, 글로벌 기술동향 대비 핵심기술 개발의 우선순위에 의한 세부적 실천계획이 요구된다. 이 논문은 스마트공장 구현관련 IIoT와 CPS 기술에 대한 최신 기술 및 특허 동향분석과 대응전략 및 실천과제를 제시하여 기본적 제조혁신 3.0 기획구조하의 스마트공장 구현을 지원하는데 중점을 둔다.
4차산업혁명의 진전에 따라 스마트 팩토리에 대한 관심이 증대되고 있다. 정부차원에서 중소제조기업의 스마트 팩토리 지원 사업을 시행하고 있다. 이에 본 연구에서는 중소기업의 스마트 팩토리 도입 의도에 영향을 미치는 요인을 실증적으로 분석하였다. 특히 중소기업 CEO 의지, 종업원의 혁신 저항성, 정부지원에 대한 인식이 어떻게 도입의도에 영향을 미치는지에 초점을 두었다. 실증적인 분석을 위해 기술수용이론을 중심으로 중소기업이라는 특성과 스마트 팩토리의 기술적인 요인을 반영하여 연구 모형을 설정하였다. 이렇게 설정된 모형을 바탕으로 실증분석을 위해 중소기업 종사자를 대상으로 설문 조사를 하였다. 본 연구에서는 총 231부의 유효한 데이터를 분석에 활용하였다. 실증분석 결과는 다음과 같다. 연구 변인으로 도입된 성과기대, 사회적 영향, 기술활용역량, CEO 의지, 종업원의 혁신 저항성 모두 스마트 팩토리 도입 의도에 유의한 정(+)의 영향을 미치는 것으로 분석 되었다. 특히 종업원의 혁신 저항성은 스마트 팩토리 도입의도에 부(-)의 영향을 미치는 것으로 나타났다. 한편, 정부지원의 조절효과를 분석하기 위해 정부지원에 대한 기대가 높은 집단과 낮은 집단으로 나누었다. 그 결과 CEO의 의지, 종업원의 혁신 저항성, 사회적 영향이 스마트 팩토리 도입의도에 미치는 영향에 있어서 차이가 있는 것으로 나타났다. 반면, 성과기대, 기술활용역량이 스마트 팩토리 도입의도에 미치는 영향 관계에서는 유의한 차이가 발견되지 않았다. 이러한 실증 분석 결과를 바탕으로 본 연구가 지니는 학술적인 시사점과 실무적인 시사점을 제시하였다.
제조업의 경쟁력 제고와 성장을 위한 전략으로 도입된 스마트공장 및 스마트제조는 미래의 국가 경쟁력이며, 국가 산업구조를 혁신하기 위한 제반 활동이라 할 수 있다. 한국 정부는 산업부의 제조업 혁신 3.0 전략부터 지속적으로 스마트제조혁신 정책을 추진하였다. 본 연구는 스마트공장 및 스마트제조산업에 대해 기술표준을 기반으로 정책영역을 발굴하고자 한다. 국제 기술표준에 부합하는 국내표준의 정립과 지원이 요구되는 현시점에 정책적 영역에 대한 분석 및 제조업 분야의 스마트제조 공정영역별 우선순위를 살펴봄으로써 국제표준화가 많이 이루어진 영역에 대해 맹목적인 국제표준화를 추진하기보다는 기술표준 정책영역을 구분하고 정책적 우선순위를 도출하는 것은 스마트제조 고도화를 위한 중요한 정책적 결정을 위한 근거가 될 수 있다. 이를 위해 전문가 인터뷰를 기반한 계층화분석방법과 5대 공정영역에 대한 중요도-성능 분석을 통해 국제표준화가 많이 이루어진 영역에 대한 정책 추진보다는 데이터와 보안 영역 등 신기술에 대한 탐색을 기반으로 선도적인 표준화 참여가 요구되며, 탄소배출과 에너지 비용 등과 관련된 국제환경대응에 따른 글로벌 정세에 따른 수출과 디지털 통상에 대한 정책적 고려가 필요하다.
포항시는 철강업 등의 일부 제조업에 영향을 크게 받는 우리나라의 대표적인 기업도시이다. 이러한 대기업 중심 기업도시의 모델은 우리나라 제조업 발전의 중요한 바로미터가 되어 왔다. 하지만 최근 경기침체와 위기가 확대되고 있는 상황에서 제조 한계 극복의 방안으로 논의되고 있는 보급 상황과 방향에 대한 포항 차원의 논의를 진행해 보고자 한다. 본 연구를 통해 첫째 현재의 스마트 공장 구축의 현황과 포항지역의 산업적 여건 그리고 추진 분야에 대한 검토 두 번째, 지역 기업들의 설문 자료를 통해 산업구조 고도화와 효율성을 위한 함의점과 차세대 생산혁명에 대비한 지역차원의 준비와 산업적 측면에서의 변화를 준비하고자 한다. 이러한 현황 분석과 기업 조사를 통해 다음과 같은 포항 지역 스마트공장 지원의 정책 대안을 새롭게 제시하고자 한다. 첫째, 포항시가 경북도 등 광역지자체와 협력하여 지역 특화형 스마트공장 지원 플랜을 구축할 필요가 있다. 둘째, 포항시 기업협의체, 업종별 협동조합 등 기업 중간조직이 업종별 특성에 맞는 스마트공장을 업계 자발적으로 개발하고 이를 보급하는 방식으로 전환할 필요가 있다. 셋째, 스마트공장 보급에서 가장 중요한 행위자는 스마트공장 IT 솔루션 공급사로 지역 중소기업간 연계 및 협력 강화가 중요하다. 현재의 포항 지역의 산업특성상 대기업과의 협력을 통한 공급가치사슬을 고려한 스마트공장 지원 프로그램의 마련이 구체화되어야 한다.
최근 4차 산업의 등장 이후, 세계적으로 제조혁신을 위한 스마트 팩토리 분야의 연구가 활발히 진행되고 있다. 스마트 팩토리란 ICT 기술과 기존 제조업이 융합하여 공장 내 장비, 부품들이 연결 및 상호 소통하게 하는 생산체계 의미한다. 하지만 스마트 팩토리는 빅 데이터, 사물인터넷, 클라우드 컴퓨팅, CPS 등의 다양한 기술 요소들이 집합된 기술이기 때문에 매우 고가의 구축비용이 요구된다. 따라서 이 논문에서는 IoT, 클라우드 컴퓨팅 기술을 활용하여 중소기업의 영세성을 고려한 저비용의 스마트 팩토리 시스템을 제안하고, 제조기업에서 수집 가능한 데이터 분석과 서비스를 정의하고자 한다.
스마트 폰은 모바일 디바이스 시장의 대표 제품으로 2008년 이후 본격적으로 시장이 형성되었으며, 우리나라는 피처 폰에서 구축한 하드웨어 경쟁력과 안드로이드 운영체제의 전략적 채택에 힘입어 2011년 이후 세계 스마트폰 산업에서 노키아, 애플 등을 제치고 주도권을 확보하는데 성공하였다. 그러나 최근 들어 중국기업의 약진으로 인해 우리나라는 2015년 이후 세계 시장 점유율 1위를 중국에 내어주게 된다. 본 연구에서는 추격 사이클 이론의 관점에서 스마트폰 산업의 후발주자로 출발한 우리나라가 어떻게 시장 주도권을 확보하였는지, 그리고 최근 어떻게 중국이 우리나라로부터 시장 주도권을 탈환하였는지를 고찰하고자 한다. 이와 함께 현재 우리나라 스마트폰 산업이 처한 문제점으로 완제품 제조사 주도의 폐쇄적 수직통합체계로 인한 제품설계 역량 취약과 이로 인한 부품 산업의 글로벌 경쟁력 열위를 제시하고, 이를 극복하기 위한 발전전략으로 핵심 부품의 모듈화와 완제품 제조사의 플랫폼 개발을 제시하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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