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인더스트리4.0이 결정지을 미래의 세상, 그 속에서 한국은 생존할 수 있을까?

‘제4차 산업혁명’이라고 불리며, 전 세계의 주목을 받는 프로젝트, 인더스트리4.0. 독일 정부와 기업이 국가적인 비전으로 설정해 총력을 기울여 추진하고 있는 이 프로젝트의 핵심은 ICT와 제조의 결합을 통한 경쟁력 강화에 있다. 이는 기계와 사람, 인터넷 서비스가 상호 연결된 생산 패러다임의 대대적인 전환을 가져올 것이다.

『인더스트리 4.0』은 이러한 변화 속에서 살아남기 위한 생존가이드로, 우선 독일 인더스트리4.0이 추진된 배경과 실체에 대해 알아본다. 이어 한국의 현주소와 경쟁국들의 동향을 살펴보고, 한국이 이룩해야 할 바람직한 미래상을 구체적으로 그려본다. 우리가 처한 현실적인 제약과 예상되는 다양한 문제점을 다각도에서 고려했다.

“제4차 산업혁명이 임박했다!
변화를 주도할 것인가, 뒤쳐져 도태될 것인가?“

독일ㆍ미국ㆍ일본ㆍ중국·인도······
세계는 왜 인더스트리4.0에 주목하는가?

도대체 ‘인더스트리4.0’이란 무엇인가?

‘제4차 산업혁명’이라고 불리며, 전 세계의 주목을 받는 프로젝트가 있다. 독일 정부와 기업이 국가적인 비전으로 설정해 총력을 기울여 추진하고 있으며, 2030년 무렵에는 성과를 거둘 것으로 예상된다. 전문가들은 이 프로젝트에 대해 다음과 같이 말한다. 시장 지배력이 강한 몇몇 상품의 등장 정도에 끝나는 것이 아니라, 산업혁명 이전과 이후처럼 시장의 판도 자체가 바뀔 것이라고. 이 프로젝트의 이름은 바로 인더스트리4.0이다.
독일에서 인더스트리4.0을 주도하고 있는 거대기업 지멘스에 의하면 “인더스트리 4.0의 핵심은 ICT와 제조의 결합을 통한 경쟁력 강화에 있다. 기계와 사람, 인터넷 서비스가 상호 연결된 생산 패러다임의 대대적인 전환을 가져오고 있다. 인더스트리 4.0에서는 센서, 모바일 기기와 같은 물리적 세계의 사물들이 인터넷 상의 재고 관리나 고객 관리, 제품수명주기 관리 등의 서비스와 연결된다. 과거의 일반적인 자동화 환경에서는 생산 공정에만 ICT 기술을 활용했다. 하지만 인더스트리 4.0에서는 제품 개발부터 상품 제조, 서비스를 포함한 모든 공정의 최적화가 가능하다. 이는 비용 절감, 생산성 향상 등의 효과로 나타난다. 또한 다품종 대량 생산에서 고품질의 고객 맞춤형 소량 생산 체계로 전환할 수 있다. 고객의 피드백과 최신 트렌드를 반영한 제품을 제조할 수도 있다. 이는 그만큼 시장 변화에 빠르게 대응할 수 있음을 뜻한다. 의사결정 직후 제품 생산에까지 걸리는 시간이 크게 줄어들고 같은 공장 라인에서 더 다양한 제품을 만들 수 있다. 제품 개발과 공정상 오류를 점검하며 효율성을 높이는 과정이 동시에 진행된다.”는 것이다.
단적인 예로 솔루션기업인 SAP에서는 인더스트리4.0을 할리데이비슨 제작과정에 적용해 놀라운 성과를 거두었다고 한다. 할리데이비슨의 오토바이 제조과정은 워낙 복잡해 고객이 주문부터 수령을 받기까지 21일이나 기다려야 했다. 하지만 모든 것을 센서와 연결시키고 자동화한 결과 6시간 만에 오토바이를 받아갈 수 있었다는 것이다.
보스턴컨설팅그룹(BCG)는 독일 인더스트리 4.0이 계획대로 진행된다면 5~10년 후 연간 비용절감효과가 900억~1500억 유로(약 105조~175조원)에 달할 것이란 전망하고 있다. 10년 후에는 39만 명의 추가 고용효과까지 일어날 것이라고도 전망한다.

인더스트리4.0이 결정지을 미래의 세상,
삼성전자도 현대자동차도 도태될 수 있다!

인더스트리 4.0을 주도하는 독일과 유럽에서는 지멘스, 보쉬, BMW, 폭스바겐, SAP 등 내로라하는 대기업을 포함해 전체 기업의 27%가 이 프로젝트에 참여하고 있다. 인더스트리 4.0은 독일과 유럽뿐만이 아니라 이제는 전 세계적인 현상이 되고 있다. 2013년 미국 오바마 대통령은 ‘인더스트리4.0’에서 중시하는 개념인 CPS(가상물리시스템)를 핵심적인 국가 혁신 프로젝트에 포함시킨 바 있다. 일본 역시 제조업에서의 탄탄한 기술력을 바탕으로 인더스트리4.0 시대를 준비하고 있다. 2015년 4월 출간된 니케이의 인더스트리4.0 관련 서적은 한 달 만에 일본 서점가의 베스트셀러로 떠올랐다. 중국은 ‘인터넷 플러스’ 전략을 채택했는데 스마트 기술, 모바일 인터넷, 클라우드 컴퓨팅, 빅데이터, 사물인터넷 기술을 기반으로 한 기술혁신을 주창한다. 중국의 상당수 제조업은 컴퓨터 자동화를 기반으로 한 제3차 산업혁명을 넘어 CPS 기반의 제4차 산업혁명으로 직행한다는 전략을 추진한다고 한다.
이토록 전 세계가 인더스트리4.0에 주목하는 이유는 무엇일까? 바로 인더스트리4.0에 시장의 판도 자체를 뒤바꿔버릴 힘이 있기 때문이다. 인더스트리4.0은 스마트공장과 디지털공장의 개념을 포괄하는데, 전자를 통해서는 정확하고 효율적인 제품의 기획과 개발 및 설계가, 후자를 통해서는 설비의 철저한 점검과 원활한 공정이 가능해진다. 이 모든 것은 보다 효율적이고 유연한 전체 생산 공정의 구성을 통해 이루어진다. 기존에는 시행착오를 감수하며 상당한 시간과 비용을 들여야 했던 것이, 인더스트리4.0 시대에서는 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 빠르고 정확하며 적은 비용으로 모든 작업이 이루어진다. 이것은 패러다임의 변화를 뜻한다.
기존까지 제조업은 시장을 예측하고, 대량 생산을 통해 좋은 품질과 경쟁력 있는 가격을 갖춘 제품을 만들어 왔다. 기술력이나 원료 공급 등 몇몇 조건만 충족된다면, 가격 경쟁력을 얻기 위해 인건비가 싼 곳으로 공장을 이전하기도 했다. 그러나 인더스트리4.0 시대에서는 필요에 따라 얼마든지 효율적인 소규모 생산이 가능해진다. 제품의 기획, 설계, 공정 과정에서 소모되는 시간과 비용이 획기적으로 줄은 데다가, 스마트 설비들이 추가되거나 변경됨으로써 공정을 유연하게 변경하는 것이 가능해졌기 때문이다. 즉, 불필요하게 투자되는 시간이나 원료, 비용의 소모 없이 소비자의 새로운 기호에 기업이 즉시 응답할 수 있다(유연생산시스템). 이를 통해 시장에서 개별화에 대한 수요는 더욱 증폭될 것이다. 이러한 산업 생태계의 변화에 따라, 변화에 적응하지 못한 기업들은 규모에 상관없이 마치 공룡처럼 도태되어 멸종할지도 모른다. 현대자동차도, 삼성전자도 결코 안심할 수 없는 것이다!

뒤쳐질 것인가, 변화할 것인가?
진격해 오는 ‘거인’의 어깨 위에 올라타야 한다! 어떻게?

“인더스트리4.0은 거인처럼 세계를 뒤흔들 혁신의 상징이 되었다. 거인은 때때로 두려운 존재이기도 하지만 그들의 어깨에 올라탈 수만 있다면 더 넓은 시야를 가지고 세상의 주역으로 활동할 수 있을 것이다.” (본문 중에서)

마치 신화 속에 나오는 거인처럼 인더스트리4.0 역시 강력한 모습으로 우리를 압도하며 미래를 결정지을 것이다. 국가, 기업, 개인 누구도 예외 없이 변화를 마주할 것이고, 적절하게 대응하지 못하면 거인의 발에 깔려 도태될지도 모른다. 이러한 점에서 『인더스트리4.0』은 우리가 결코 피할 수 없고 피해서도 안 되는 중요한 질문을 던지는 책이자, 살아남기 위한 필수적인 생존가이드라 할 수 있다.
제1장에서는 독일 인더스트리4.0이 추진된 배경과 실체에 대해 알아본다. 사물인터넷과 3D프린팅, CPS(가상물리시스템) 등 인더스트리4.0을 이해하는 데 필요한 주요 개념들에 대해 깊이 있게 다루면서도, 풍부한 사례와 상세한 설명을 통해 전문 독자와 일반 독자 모두의 이해를 돕는다.
제2장에서는 한국의 현주소와 경쟁국들의 동향을 살펴본다. 비록 최근 정부 차원에서 ‘제조업3.0’이 주창되기는 했지만, 구체성과 가능성 여부에서는 여전히 의문부호가 달린다. 저자들은 좀 더 위기의식을 가지고 구체적으로 미래상을 그려야 한다고 말한다.
제3장에서는 한국이 이룩해야 할 바람직한 미래상을 구체적으로 그려본다. 독일의 인더스트리4.0을 무조건 흉내내고 따라가는 것이 아니라, 우리가 처한 현실적인 제약과 예상되는 다양한 문제점을 다각도에서 고려했다. ‘인간중심 스마트디지털공장’은 바로 그러한 고민의 산물로 ‘한국적 인더스트리4.0’을 이룩하기 위한 7가지 어젠다를 제시한다. 한국의 미래가 세계를 주도하는 모습일지, 아니면 도태된 모습일지, 이제 우리 앞에 놓인 10년에 달렸다.

추천사
디지털화는 제품과 기계, 그리고 솔루션 들을 더 빠르고 효율적으로 생산하고 개발하면서 제조업의 새로운 가능성을 창조할 것입니다. (……) 마침내 디지털공장은 현실로 구현될 것입니다. 『인더스트리4.0』은 바로 그러한 놀라운 변화와 비전에 대해서 설명하고 있습니다.
-귄터 클롭시 한국지멘스 인더스트리 사업부문 총괄대표

제4차 산업혁명이라 불리는 인더스트리4.0에 대해 국가와 기업 차원에서 어떻게 대응전략을 가져갈 것인지 매우 중요해지고 있는 현 시점에서, 이 책은 독일의 현황뿐만 아니라 대한민국의 현주소와 나아갈 길을 차근차근 제시해주고 있다.
-박영일 이화여자대학교 부총장, 前 과학기술부 차관

인더스트리4.0에 대해 관심과 고민을 가지고 있을 경영진과 리더들이 반길 만한 책이다. 활용가치가 높은 지침서이므로 늘 곁에 두고 수시로 펼쳐 보기를 권하고 싶다.
-손욱 서울대 융합과학기술대학원 교수, 차세대융합기술연구원 센터장, 前 삼성SDI 사장?농심 회장

추천사 .7
프롤로그 .10

제1장 독일 인더스트리4.0에게 묻다
1. 폭풍의 눈 인더스트리4.0 .25
2. 카이저슬라우테른, 제4차 산업혁명의 발상지 .38
3. 누가 인더스트리4.0을 추진하는가? .44
4. 인더스트리4.0과 제4차 산업혁명 .54
5. CPS, 인더스트리4.0만의 필요조건인가? .67
6. 세상을 바꿀 혁명은 과연 실현될 것인가? .75

제2장 한 박자 늦은 대한민국
1. 대한민국의 현주소 .89
2. 경쟁국 동향 .97
1) 무시할 수 없는 일본 .97
2) 거인 미국 .104
3) 새로운 세계의 중심, 중국 .111
4) 탄탄한 어깨를 가진 독일 .114

제3장 인더스트리4.0 올라타기
1. 왜 인간중심 스마트디지털공장 모델인가 .123
1) 한국의 기업들이 성취해야 할 7가지 .123
2) 왜 인간중심 스마트디지털공장인가? .127
3) 중요한 질문1: 제품의 개발프로세스는 최고인가? .140
4) 중요한 질문2: 혁신의 저항은 충분히 고려했는가? .143

2. 스마트디지털공장의 구현 .149
1) 시뮬레이션이 가능하고 유연성을 갖춘 실시간 공장 .149
2) 다양화된 고객을 위한 제품을 공급하라 .155
3) 빠른 제품 개발속도를 구현하라 .158
4) 이상적인 제조원가를 구현하라 .162
5) 에너지 소비량과 폐기물 배출량을 줄여라 .164
6) 재해 없는 공장 .167
7) 고장 없는 공장 .170

3. 누가 이 과업에 참여할 것인가? .173

에필로그 .179
참고문헌 .185

“문제의 핵심은 게임의 판도가 새로워졌다는 점이다. 독일은 인더스트리4.0이라는 판도 위에서 한국이 아무리 노력해도 확보할 수 없는 수준의 저렴한 비용으로, 그보다 훨씬 더 경쟁력 있는 품질을 가진 자동차를 시장에 공급할 것이다. 또한 지금은 상상조차 할 수 없는 다양한 제품군으로 고객들의 마음을 사로잡을 것이다. […] 한국 내 소규모 공장에서 그때그때 만들어져 필요할 때 필요한 만큼 소비자에게 제공될 것이다. 이 공장을 운영하는 주체는 물론 로봇이나 자동화설비로, 공장에서 근무하는 노동자들은 로봇이 하지 못하는 일을 거들 뿐이다. 엔지니어링이나 개발 업무는 유럽이나 독일에 있는 개발센터에서 이루어질 것이고, 모든 업무는 본사에서 실시간으로 모니터링될 것이다.”
-30~31p. 1장 「독일 인더스트리4.0에게 묻다」
“스스로 조직화하는 공장의 모습은 고객의 요구에 따라서 새로운 사양의 제품을 만들어낼 수 있는 유연생산시스템의 전형이다. 단순히 로봇을 활용한다거나 자동화설비를 이용해서 옵션으로 선택하는 정도의 개념이 아니라, 상황에 따라 새로운 라인이 기존 라인에 자연스럽게 추가되고 새로이 조직화할 수 있는 체제를 뜻한다. […] 개별화된 욕구에 추가되는 비용부담이 크게 줄어들 것이다. 이런 식의 공급이 늘어나면서, 시장의 개별화된 욕구는 폭발적으로 증가할 것이다. 이런 세상이 가능해진다면 제품을 미리 만들어 재고로 쌓아두는 일은 없어질 것이다. 주문을 받은 즉시 생산하고 공급할 수 있기 때문이다.”
-34~35p. 1장 「독일 인더스트리4.0에게 묻다」

“인더스트리4.0이 실현되면 엔지니어링 과정에서 종종 발생했던 설계 실수는 거의 일어나지 않는다. 완벽한 설계가 이루어지기 때문에 도중에 변경되는 일도 없으며, 제품이 생산라인에서 조립되지 않아 낭패를 보는 일도 없다. 제품의 생산이 시작되면 재료, 설비, 로봇, 컨베이어시스템, 자동창고시스템 등 모든 요소와 자원들이 상호연결되고, 센서를 통해 실시간으로 대응하고 서로를 통제한다. 고장이 나면 자동운반설비가 부품을 싣고 이동해 필요한 조치를 취하기도 한다. […] 고객들 역시 제품을 기획하는 순간부터 자신들의 의견을 제시하고 개발에 참여할 수 있게 된다. 즉, 기업과 기업뿐만 아니라 소비자와 기업도 밀접하게 연결되어 제품을 생산하게 되는 것이다.”
-62~63쪽. 1장 「독일 인더스트리4.0에게 묻다」

“한국의 제조업 환경은 절대 녹록하지 않은 상황이다. 인건비 상승률을 따라잡지 못하는 낮은 생산성, 점차 가열되는 국가 간 경쟁, 특히 중국의 급부상은 이제 결코 무시할 수 없을 정도의 거센 압박으로 다가오고 있다. […] 이미 많은 분야에서 한국이 주력으로 내세웠던 산업들의 뿌리가 흔들리고 있지 않은가?”
-95~96쪽. 2장 「한 박자 늦은 대한민국」

“디지털공장의 시스템 위에서 실제 공장 및 생산라인의 조건과 환경을 미리 경험할 수 있어야 한다. 나아가 각각의 설비의 사양과 설치 및 운용, 그리고 설비들이 연결된 전체 생산공정을 시뮬레이션할 수 있는 환경을 만들어야 한다. 그리고 이를 통해 제조프로세스를 분석할 수 있어야 한다. […] 독일의 다임러-벤츠는 캐빈이나 트럭의 조립과정에서 이러한 방식으로 디지털공정 시뮬레이션을 적용함으로써 많은 시간과 비용을 절감했으며, 최적의 공정을 구현할 수 있었다.”
-151p. 3장 「인더스트리4.0 올라타기」

“스마트디지털공장이 제품의 개발시간을 단축하는 원리는 매우 간단하다. 시행착오에 따른 불필요한 시간을 줄이는 것이다. 그렇다면 시행착오는 어떻게 줄일 수 있을까? 바로 가상의 디지털공간에서 실제와 비슷한 조건을 만들고, 착오가 일어날 만한 일들을 미리 검증하고 평가하는 것이다. 컴퓨터 속 가상공간에서 수행되는 이러한 작업들은 실제 공간에서 수행되는 것보다 소요비용이 매우 적고 시간 역시 적게 소모된다. […] 가상의 공간에서 대부분의 일들은 신속하게 협업을 통해 이루어진다. 다양한 디지털도구들이 상호 연계되어 있어 신속한 업무가 가능했다.”
-158~160p. 3장 「인더스트리4.0 올라타기」

“세상은 점점 공장과 공장 밖을 연결하는 방향으로 나아갈 것이 분명하다. 그것은 인더스트리4.0이 제시하는 방향이자, 피할 수 없는 거시적인 흐름이다. 널리 알려진 것처럼 사물인터넷과 3D프린팅 기술이 발전하는 속도만 보더라도, 그러한 방향이 소위 ‘치즈가 옮겨가는’ 방향인 것을 알 수 있다. 기회를 놓치지 말고, 공장 안팎의 상황을 주시하여 변화의 흐름을 놓치지 않고 미래로 나아가자는 것이 이 책의 요지다.”
-183~184p. 에필로그