4차 산업혁명인 인더스트리 4.0(Industry 4.0)은 제조 기술에서 다수의 정보ㆍ데이터 교환 동향의 상호연결성으로 생산라인에서 가상물리시스템(CPS: Cyber Physical Systems)의 개념을 도입하고 있다.

 

인더스트리 4.0(Industry 4.0)은 오늘날의 생산, 비즈니스 프로세스, 운영을 사이버 시스템 기술을 융합하여 기술적으로 변환하는 것이다.

 

파괴적 기술에는 사물인터넷(internet of things), 3D프린트, 클라우드 컴퓨팅, 빅데이터, 로보틱스, 사이버보안, 디지털 트윈, 증강현실 등이 있다. 이러한 기술을 결합하면 물리 세계와 가상 세계의 통합이 가능해지고 네트워크화된 플랫폼을 통해 지능형 객체 간 통신과 대화가 쉬워진다.

 

Industry 4.0(독일 정부 주도), Industrial Internet of Things(GE), Internet of Everything(Cisco), Internet of Big Things(Caterpillar), Internet of Things, Services & People(ABB)이라는 용어는 이 업계에서 호환성 있게 사용되고 있다.

 

<그림1> Industry 4.0의 진화

자료 : KPMG

 

인더스트리 4.0은 가치사슬과 비즈니스 모델을 최적화하기 위한 스마트 테크놀로지를 사용한 생산 프로세스의 연계를 의미한다. 산업용 사물인터넷(IIoT), 스마트팩토리, 산업 자동화는 인더스트리 4.0에서 제조 프로세스 변혁의 3가지 주요 분야이다.

 

▣ 인더스트리 4.0 산업용 사물인터넷(IIoT)

 

스마트 기술을 통해 제조와 운영을 연결함으로써 제조와 서플라이 체인 관리에 중점을 둔 연결 에코시스템을 구축한다.

 

최적화와 자동화를 통합하기 위해 정보기술(IT)과 운영기술(OT)을 통합하는 데 초점을 맞춘다.

 

사물인터넷(IoT)을 확장한 것으로 자동화, 기계학습, 빅데이터, M2M통신, 휴먼머신인터페이스(HMI), 산업용제어시스템(ICS), 감시제어 및 데이터수집(SCADA)시스템 등에도 중점을 두고 있다.

 

IIoT 애플리케이션은 특히 로봇, 의료기기, 산업용 애플리케이션, 소프트웨어 정의 프로세스와 같은 분야에서 사용된다.

 

▣ 인더스트리 4.0 스마트 팩토리

 

현장의 제조 툴과 서플라이 체인 프로세스에서 운영자 개인에 이르기까지 생산 프로세스 전체를 모니터링함으로써 물리적 세계와 디지털 세계를 연결한다.

 

비용 절감과 품질 향상을 도모하기 위해 공장 차원의 동적 생산 환경을 개발하는 데 초점을 맞춘다.

 

제조 장비와 사람 모두의 효율성과 생산성을 최적화하기 위해 데이터 수집과 민첩한 생산 프로세스에 초점을 맞추어 의사 결정을 지원한다. 지능형 센서와 기계학습, 디지털 트윈, 실시간 감시, 모터, 로봇, 자율주행차(SDV) 등의 스마트 물류ㆍ제조 기술이 포함된다.

 

▣ 인더스트리 4.0 산업 자동화

 

기계화된 기계나 수동으로 조작되는 기계를 넘어 높은 품질, 정밀도, 성능을 실현하기 위해 새롭고 효율적인 제어 기술을 통해 수작업 개입을 배제함으로써 산업 기계를 자동화한다.

 

생산 공장의 자동화와 제조의 자동화에 사용된다. 생산 공장의 자동화는 공장 감시와 제품 스케줄링을 자동화하는 것으로 많은 화학공정을 거쳐 제조되는 제품이 대상이다. 제조의 자동화는 머티리얼 핸들링, 조립, 포장을 자동화하는 것으로 기계를 이용해 제조되는 제품이 대상이다.

 

인더스트리 4.0은 폭넓은 기술과 지원 기능을 활용함으로써 구현되어 스마트한 자동화와 제조를 실현하기 위해 완전히 일체가 되어 동작할 필요가 있다.

 

<그림2> 인더스트리 4.0 구성요소

자료 : KPMG

 

중전기 산업은 인더스트리 4.0 기술의 성장에 크게 기여하고 있는 부문 중 하나이다. 전 세계적으로 중전기 산업은 인더스트리 4.0 기술에 대한 지출이 세 번째로 큰 부문이며, 연간 지출액은 약 1,770억 달러로 연간 매출의 약 5.0%를 차지한다.

 

<그림3> 업종별 인더스트리 4.0 침투도

자료 : KPMG

 

항공우주산업(CAGR: 19.4%)과 자동차산업(CAGR: 16.3%)은 각각 선진적인 항공기 개발과 커넥티드카, 자율주행차, 전기차 개발로 인해 스마트 제조 기술 채택이 계속해서 가장 빠르게 진행될 것으로 예상된다.

 

산업기기 제조업은 스마트 제조업의 최대 고객이 되는 산업이며 가까운 시일 내에 두 자릿수 성장을 이룰 가능성이 높은 것으로 평가되고 있다. 전기ㆍ전자기기 산업은 다른 업종에 비해 성장률이 낮은 것으로 분석된다.

 

인더스트리 4.0 기술의 보급은 산업에 따라 크게 차이를 보이고 있다. 예를 들어 드론 산업은 자동차보다 금속ㆍ광업 분야에서 사용될 가능성이 높은 반면, 3D 프린팅의 이용은 금속ㆍ광업보다 자동차 분야에서 보급될 가능성이 높다. 기술의 침투도에 편차가 있다는 것은 일부 분야에서는 성장률이 낮을 수 있지만, 반드시 업계의 이노베이션이 늦어지고 있는 것은 아니라는 것을 의미한다.

 

<그림4> 인더스트리 4.0 기술의 시장매력도 개관

자료 : KPMG

 

AR/VR은 성숙도 중반 단계에 있으며, 앞으로 수년에 걸쳐 보급이 진행될 것으로 예상된다. 그러나 향후 몇 년간 CAGR은 48.6%로 월등히 빠른 성장세를 보일 것으로 예상되며 인공지능이 약 40%로 이를 것으로 전망된다.

 

클라우드 컴퓨팅과 IoT는 인더스트리 4.0 기술 시장으로의 기여가 특히 크며, 시장의 큰 부분을 차지하고 있다. 두 기술 모두 코로나19 이후 디지털화 추진에 힘입어 빠른 속도로 성장할 것으로 예상된다.

 

3D프린트, 시뮬레이션, 로보틱스는 그 자체는 성숙한 기술이지만, 고비용이 걸림돌이 되어 제조업에서의 성장은 최근 낮거나 중간 정도 수준에 머물고 있다.