인더스트리 4.0

Industry 4.0

#인더스트리 4.0

 

출처. 클립아트

인더스트리 4.0(Industry 4.0)은, 독일 총리가 주도하여 제조업과 같은 전통 산업 분야에 IT 시스템을 결합하여 생산 시설들을 네트워크화하고, 지능형 생산 시스템을 갖춘 스마트 공장(Smart Factory)으로 진화하자는 취지로 진행한 산업 관련 정책이다. 2011년도에 공식적인 발의가 진행되었고, 독일 국가과학위원회는 이를 통해 산업 생산성의 향상을 전망하였다. 또한 인공지능연구소 (DFKI)에서는 이를 독일 국가의 미래 전략으로 제안했다.

 

 

#인더스트리 4.0 기술

인더스트리 4.0은 아홉 가지 주요 기술을 기반으로 하는데, 이러한 혁신적인 기술은 실제 세계와 디지털 세계를 연결하며 자율적이고 지능적인 시스템을 실현한다. 이미 비즈니스와 공급망에서 첨단 기술의 일부를 사용하고 있지만, 인더스트리 4.0의 잠재력을 극대화하기 위해서는 아래 기술들이 함께 사용되어야 한다.

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• 빅데이터와 AI 분석

 

출처. dreamstime

: 인더스트리 4.0에서는 광범위한 소스에서 빅데이터를 수집한다. 해당 데이터에 인공지능과 머신러닝 기반 분석을 적용하여 공급망 관리의 모든 영역에서 의사결정과 자동화 개선을 위한 인사이트로 활용된다.

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• 수평, 수직 통합

: 인더스트리 4.0의 중추는 수평, 수직 통합이다. 수평 통합에는 여러 생산 시설 및 공급망 전반에 걸쳐 긴밀하게 통합된다. 수직에서는 모든 계층이 연결되고, 데이터가 현장과 경영진 사이를 막힘없이 오고 가며 데이터와 지식의 고립을 없앤다.

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• 클라우드 컴퓨팅

 

출처. SKhynix

: 클라우드 컴퓨팅은 인더스트리 4.0 및 디지털 혁신을 촉진하는 중요 요인이다. 오늘날 클라우드 기술은 AI, 머신러닝, IoT 등 최첨단 기술의 토대를 제공하여 비즈니스 혁신을 추진한다. 인더스트리 4.0의 주축인 CPS 역시 클라우드를 통해 통신하고 조정한다.

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• 증강현실(AR)

 

: 실제 환경에 디지털 콘텐츠를 오버레이하는 AR은 인더스트리 4.0의 핵심 개념이다. 유지보수, 서비스, 품질 보증 등 다양한 분야에 중요하게 적용이 가능하다.

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• 산업용 사물인터넷(IIoT)

 

출처. 클립아트

: 기업은 해당 기술을 통해, 공급망을 더 원활하게 운영하고 제품을 빠르게 디자인, 수정하며 설비 다운타임을 방지하며 소비자 선호 사향을 파악해 제품과 재고 추적 등 다양한 작업 수행을 할 수 있다.

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• 적층 제조(3D 인쇄)

 

출처. 3D시스템즈코리아

: 3D 인쇄는 현재 대량 맞춤화부터 분산 제조에 이르기까지 광범위하게 사용된다.

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• 자율로봇

 

출처. 네이버

: 사람의 개입을 최소화하여 작업을 수행하며, 첨단 소프트웨어, AI, 센서, 머신 비전이 내장되어 정교한 작업 수행이 가능하다

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• 시뮬레이션/ 디지털 트윈

 

출처. ETRI

: 디지털 트윈을 활용해 산업 시스템과 제품의 성능과 유지보수를 이해, 분석, 개선이 가능하다.

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• 사이버 보안

: 인더스트리 4.0에서는 많은 부분이 연결되고 빅데이터 사용이 늘어남에 따라 효율적 사이버 보안이 중요하다. 

 

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* 도입효과

 

 

#인더스트리 4.0 속 디지털 트윈

출처. https://ko.wikipedia.org/wiki/%EC%9D%B8%EB%8D%94%EC%8A%A4%ED%8A%B8%EB%A6%AC_4.0#/media/%ED%8C%8C%EC%9D%BC:Industry_4.0.png

스마트 팩토리는 4차 산업혁명의 기원이 되는 ‘인더스트리 4.0’에서 출발했다. 인공지능연구소 (DFKI)는 해당 인더스트리를 제조 산업 분야에 따라 4가지로 분류했다.

• 인더스트리 1.0 >> 물과 증기로 인해서 노동력이 사람에게서 기계로 대체되는 시기.
• 인더스트리 2.0 >> 전기의 등장으로 대량 생산이 가능해진 시기. 
• 인더스트리 3.0 >> 인터넷 기술 적용으로 부분 생산 자동화가 이뤄진 시기.
• 인더스트리 4.0 >> 현재 완전 자동화가 이뤄지는 시기.

현재 인더스트리 4.0이 본격화됨에 따라 제조 산업을 비롯한 사회 전반에 디지털화가 급속도로 진행되면서 데이터의 중요성이 커지고 있는 가운데, 특히 제조 산업에서는 이를 기반으로 한 디지털 트윈에 대한 시장 가치가 상승할 것으로 전망하고 있다.

인더스트리 4.0은 공장의 완전 자동화를 의미하는 패러다임으로 정리할 수 있기 때문에, 이를 위해서는 CPS 기반 기술이 필요하다. CPS 기술은, 앞선 포스팅에서 설명했듯이 현실과 가상을 이어주는 역할을 한다. 이러한 CPS의 개념을 토대로, 역할을 수행하는 기술이 디지털 트윈으로 볼 수 있다. 디지털 트윈의 특성을 이용하여 공장의 완전 자동화를 넘어 최적의 운영 자동화에 도달할 수 있는데, 이는 가상공간에서 자동 시뮬레이션을 통한 공장 운영 방식을 통해 최적의 상태로 나아갈 수 있음을 의미한다. 디지털 트윈으로서 인더스트리 4.0을 완성할 수 있는 것이다.

디지털 트윈의 기술요소 및 CPS

 

 

 

#4.0을 넘어 인더스트리 5.0의 시대로

4차 산업혁명이 일으키고 있는 숨 가쁜 변화가 산업 전 분야에 걸쳐 고르게 진행되고 있다. 통신 시장에서는 5G 시스템이 미처 확산되기도 전에 벌써 6G 시스템 개발을 준비하고 있다. 

출처. FURNITURKonline

제조분야도 마찬가지이다. 불과 얼마 전까지 앞서 설명한 인더스트리 4.0에 대한 개념을 논하였지만, 현재 한 단계 더 확장된 개념인 인더스트리 5.0의 도입을 검토하고 있다.

 

인더스트리 5.0의 키워드는 사람과 로봇의 공존이다. 인더스트리 4.0의 개념에 새로운 요소를 추가하여 진행되는데, 이는 제조 산업의 효율성 추구라는 개념을 미래로 확장한 핵심 요소인 인간 중심, 지속가능성, 탄력성이 속한다. 따라서 인더스트리 5.0은, 제조업 중심의 산업이 날로 복잡해지고 있는 글로벌 경쟁 속에서 미래산업을 대비하고 생산 시스템의 자동화를 구축할 수 있도록, 유연하고 지속 가능한 인간 중심의 산업을 이룰 수 있는 방향을 제시해 주고 있다고 볼 수 있다.

 

 

#마치며

오늘은 디지털 트윈 개념을 핵심 가치로 사용하는 인더스트리 4.0에 대해 알아보았고, 5.0에 대해서도 간단히 알아보았다. 현재 산업의 발전에 따라 세계 각국에서 제도적인 발전과 기술 개발이 이루어지고 있다. 발 빠르게 앞서가는 세계 시장 속에 뒤처지지 않고 휩쓸리기 위해서 꾸준한 성장과 노력, 흐름을 인지하는 능력을 길러야 할 때인 것 같다.