미래를 그리는 영화에서 공통으로 보여주는 장면들이 있다. 바로 자율주행 자동차와 로봇이다. 사람이 자동차와 대화를 하고 말을 통해 작동하게 되면 자동차가 알아서 운전하고 사람은 다른 일을 한다. 이전에는 이것을 보고 미래를 상상했지만 지금은 모두가 조만간 다가올 현실로 인식하고 있다.
오늘날 자동차의 자율주행은 물론 사람과 함께하는 로봇 기술 개발이 한창이다. 그렇다면 자동차 제조공장은 어떻게 변화할까? 아주 가까운 미래에 등장할 스마트한 자동차 공장 ‘스마트 팩토리’에 대해 알아본다.
자동차 제조공장은 1914년 포드가 컨베이어 벨트 시스템을 개발하면서 대량 생산이 시작되었다. 모두가 공산품을 누릴 수 있도록 한 혁신적인 제조 방식인 포디즘이다.
이를 기반으로 1950년대에는 제너럴 모터스가 단일 제품의 생산이 아닌 여러 제품을 공급하도록 제품의 진화를 가져왔고, 1970년대 토요타는 간판 방식을 통해서 적재적소에 필요한 만큼의 부품을 공급하여 효율성을 극대화한 제조 방식을 도입했다.
2000년대, 폭스바겐의 시작으로 대부분의 자동차 회사들이 모듈러 아키텍처의 개념을 도입하면서 제품의 개발 및 원가 측면에서의 혁신을 이루었다. 이와 같이 자동차 산업은 제조 방식의 혁신 그리고 제품의 혁신 두 축으로 번갈아 가며 진화가 이루어졌다.
미래의 자동차 산업은 어떨까? 미래의 자동차 산업은 자동차 제품의 혁신과 제조 방식의 혁신이 함께 이루어지는 대 변혁기를 맞이할 것이다. 자율주행 기술이 보편화되고 공유의 개념이 더욱 확대되면서 비즈니스 목적에 부합하는 형태와 기능만을 갖추는 합리적인 목적형 차량 PBV(Purpose Built Vehicle)가 확대될 것이다.
그러나 모빌리티 서비스가 보편화되어도 개인들에게 이동 공간인 자동차는 여전히 중요하다. 자율주행 기술로 운전으로부터 자유를 얻게 된 개인 소유의 자동차는 더욱 다양한 공간 구조로 진화할 것이다. 결국 자동차는 커스터마이징의 니즈가 높아지면서 목적 맞춤형, 개인 취향 맞춤형 두 가지 종류로 나누어질 것이다. 따라서 맞춤형 차량 생산을 위해서는 자동차의 제조 방식도 함께 발전해야 한다.
몇 개의 고정 모델만 생산했던 지금까지의 공장과 달리, 미래의 공장은 다양성과 유연성을 갖춘 공장으로 바뀌어야 한다. 이것이 스마트 팩토리의 출발점이다.
미래의 공장은 다양한 상품을 효율적으로 생산할 수 있는 유연성이 핵심요소이다. 또한 고객 맞춤형 차량의 주문에서부터 인도까지 제조의 전 과정의 경험을 공유하는 공장이자 새로운 고객 경험의 공간이 될 것이다.
로봇의 비전과 AI기술이 조합하면 공장은 획기적인 변화를 맞이할 것이다. 공장의 센서를 통해 상황을 인식하면 컴퓨터가 분석/판단하고 로봇이 실행하는 지능형 제조 방식을 갖게 된다. 머신러닝과 딥러닝을 통해 공장이 인간처럼 생산망을 갖추고 사고하는 공장으로 지능화가 가속화된다.
증기기관을 통한 1차 산업혁명, 전기와 내연기관 대량 생산의 2차 산업혁명, 그리고 인터넷과 컴퓨터와 기술을 결합한 3차 산업혁명에 이어, 4차 산업혁명이 이루어지는 공간. 이것이 2022년 우리가 만날 수 있는 스마트 팩토리, 현대자동차그룹 싱가포르 글로벌 혁신센터(Hyundai Motor Group Innovation Center in Singapore, 이하 HMGICS)의 모습이다.
HMGICS는 지금까지의 공장과는 아주 큰 차이가 있다. 사람들이 레스토랑에 방문하듯, 공장도 쉽게 찾아갈 수 있는 곳에 위치할 것이다. 또 개인의 취향에 딱 맞춘 차를 주문하고 인수할 수 있다. 이는 스마트 시티 생태계의 한 부분이 되어 사람들의 일터이자 고객 경험의 문화공간이 된다. HMGICS는 미래의 자동차 공장의 표본이자 테스트베드가 될 것이다.
스마트 팩토리는 자동화된 로봇이 생산하고 사람이 없는 공장이 아닌, 사람의 역할과 로봇의 역할 그리고 인공지능과 사람의 경험이 조화를 이룬다. 다시 말해 전체 공장이 인격체처럼 움직이는 것이다.
빅데이터를 기반으로 소비자의 선택 및 수요 예측, 생산을 사전 검증하며, 계획을 확정하게 되면 공장은 생산활동을 시작한다. 예를 들어 한 라인에서 비슷한 차량을 생산하고 있는 지금의 모습과 달리 미래의 공장은 상황에 맞춰 생산하고 소비자의 취향, 부품 공급 상황을 예측해 생산 계획을 마련한다.
공장의 생산이 복잡해지면 다양한 문제가 발생하지 않을까? 하는 의문이 들기도 한다. 이를 위해 스마트 팩토리는 CPS(Cyber Physical System)기술을 사용한다. 이는 ‘디지털 트윈’의 개념으로 가상 세계에 똑같은 공장을 건설하고 똑같은 방식으로 작동하고 구현한다.
디지털 트윈은 생산라인, 공급 라인을 운영하면서 문제점들을 찾아내고 즉시 보완하는 과정을 거친다. 이는 일종의 공장을 위한 가상 세계인 메타팩토리이며 스마트 팩토리의 핵심이다. CPS를 통해 실제 공장은 효율이 극도로 개선된다. 이 과정은 가상 공장에도 적용되면서 상호 보완적 관계에서 발전·진화한다. 그 결과, 전 세계 스마트 팩토리에 적용되어 생산성은 증가하고 다양한 소비자의 요구에 빠르게 대응하는 공장이 완성된다.
공장의 수를 늘리는 이른바 양적 팽창기를 지난 지금. 공장의 효율 그리고 기술을 활용한 똑똑한 공장이 필요한 시대다. 현대자동차그룹은 스마트 팩토리 분야에서 선두에 있고 앞으로 많은 공장이 스마트 팩토리 기술을 활용하게 될 것이다. 싱가포르의 HMGICS에서 2022년 막을 올리는 스마트 팩토리는 4차 산업혁명을 이끌 것이다.
HMG 저널 운영팀
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