2016-3월_산업연구원-전체.indd

Size: px

Start display at page:

Download "2016-3월_산업연구원-전체.indd"

달환 평
6 years ago
Views:

1 ( 특집 ) 산업패러다임에따른미래제조업의발전전략 Ⅱ. 사물인터넷 (IoT) 이가져올미래의산업변화전망 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ 자동차산업의패러다임변화와발전전략 사물인터넷 (IoT) 이가져올미래의산업변화전망 융복합소재의성장역량과발전방향 융합바이오 스마트헬스케어의미래포지셔닝 요 약 우리는이미사물인터넷시대에살고있다. 사물인터넷 (Internet of Things; IoT) 이란사물혹은인간이임베디드통신시스템을통해긴밀하게상호작용할수있도록네트워크로연결된상태를의미한다. 사물인터넷기술이산업의생산분야에도입되면서공장의생산공정과공급체인의흐름을시각적으로확인할수있고공장이나기업등의물리적인경계를초월한통합적인관리를통해효율성을증가시킬수있어 4차산업혁명이도래할것이다. 이처럼사물인터넷기술을제조업에도입한다면비용절감과생산효율화를동시에달성할수있다. 4차산업혁명은인간의일자리에도큰변화를가져올것으로예상된다. 사물인터넷, 클라우드와빅데이터로인해가까운미래에기존에는없었던혁신적인사업기회가창출될수있다. 사물인터넷혁명은에너지, 의료, 제조업등다방면에영향을미치고인간과기계의상호작용에근본적인변화를가져올전망이다. 우리나라의선진적인 ICT인프라와역동적인국민성, 정부의정책의지는사물인터넷산업을선점하기위한유리한기반을제공하고있다. 이를토대로일자리창출과경제발전을위한선제적인대응이필요하다

2 사물인터넷 (IoT) 이가져올미래의산업변화전망 1. 서론 우리는이미사물인터넷시대에살고있다. 사물인터넷 (Internet of Things; IoT) 이란사물혹은인간이임베디드통신시스템을통해긴밀하게상호작용할수있도록네트워크로연결된상태를의미한다. 이는기존사물과사물간연결을일컫는 사물통신 (Machine to Machine; M2M) 에서확장된개념이며, ICT의발전에따라더욱큰의미인 만물인터넷 (Internet of Everything; IoE) 으로확장될전망이다. 다시말해, 사물과인간이인터넷을통해긴밀하게연결된초연결시대가도래했음을의미한다. 사물인터넷기술이타산업과융합되면서새로운사업기회와부가가치를창출하고있다. 보건 의료분야에적용되어원격진료와웨어러블컴퓨터가만들어졌고, 전력분야에적용되어스마트그리드, 교통분야에적용되어커넥티드카및지능형교통시스템 (ITS) 으로발전하였다. 특히, 제조업의생산공정에도입되면스마트팩토리, 즉첨단생산관리시스템을구축할수있다. 심지어로우테크 (low-tech) 산업으로인식되어오던농수산식품산업에도 ICT가적용되어, 식물공장이나스마트푸드시스템등고부가가치의새로운사업영역을창출하고있다. < 그림 1> 사물인터넷발전의 3단계 거리의단축소비자중심의가치공정효율의증가인간효율의증가 산업부문에서의연결 가전기기간의연결 모든사물의연결네트워크화된사회 자료 : Ericsson white paper, KIET 산업경제

( 특집 ) 2. 사물인터넷기술을통한 4 차산업혁명 사물인터넷기술이산업의생산분야에도입되면서 스마트팩토리 (smart factory) 혹은 인더스트리 4.0(Industry 4.0) 1) 의개념을구현할수있다. 제조업강국독일은사물인터넷기술을제조업에도입한 인더스트리 4.0 을국가전략으로삼아생산성을 30% 이상높이는혁신을시도중이다.

3 ( 특집 ) 2. 사물인터넷기술을통한 4 차산업혁명 사물인터넷기술이산업의생산분야에도입되면서 스마트팩토리 (smart factory) 혹은 인더스트리 4.0(Industry 4.0) 1) 의개념을구현할수있다. 제조업강국독일은사물인터넷기술을제조업에도입한 인더스트리 4.0 을국가전략으로삼아생산성을 30% 이상높이는혁신을시도중이다. 이를통해, 기계장치들이서로연결되어생산자는전체밸류체인에대하여자율적으로통신및제어가가능한지능형네트워크를형성할수있다. 즉, 사물인터넷기술을통해인간들은공장의생산공정과공급체인의흐름을시각적으로확인할수있고공장이나기업등의물리적인경계를초월한통합적인관리를통해효율성을증가시킬수있다. 이처럼사물인터넷기술을제조업에도입한다면비용절감과생산효율화를동시에달성할수있다. 이는제조공장의모든자원과설비를실시간데이터에기반하여최적화해유휴자원을줄이고가용성을극대화할수있기때문이다. 예를들어, 생산자들은시간을허비하면서돌아다니지않아도여러공장에있는기계설비들을실시간으로모니터링할수있어의사결정시간을줄이고신속한조치를할수있다. 공 < 그림 2> 4단계산업혁명 4차산업혁명가상공간-현실생산시스템 (Cyber-Physical Production System) 에기반을둔생산체계 3차산업혁명전자장치및 IT를이용한한차원높은생산자동화시작 1784 최초의기계식방직기 1차산업혁명증기기관을동력으로사용하는기계장치를통한생산시작 2차산업혁명전기에너지를동력으로사용하여분업에기반한대량생산의시작 Degree of Complexity 18세기후반 20세기초반 1970년대초반현재시간자료 : 3rd European Summit on the Future Internet. 1) Bosch Software Innovations 의 Stefan Ferber 는 Industry 1.0 은기계적도움을받기시작한것을말하고, Industry 2.0 은 Henry Ford 가선도한대량생산의시작, Industry 3.0 은전자장비와제어시스템의생산공정에사용, 그리고 Industry 4.0 은제품 시스템 기계장치들간에통신을의미한다 고말한바있다

사물인터넷 (IoT) 이가져올미래의산업변화전망 < 그림 3> 생산에사물인터넷기술도입효과 ^1 인당생산량 ^ 생산능력 ^ 납기준수율 ^ 생산설비운영효율 ^ 설비가동률 ^ 개선역량 ^ 고객만족도등 ^ 생산불량률 ^ 제조원가 ^ 생산관련의사결정시간 ^ 불용재고 ^ 생산설비장애발생건수 ^ 현장사고발생건수 ^ 이상대응시간등 자료 : Deloitte Anjin

4 사물인터넷 (IoT) 이가져올미래의산업변화전망 < 그림 3> 생산에사물인터넷기술도입효과 ^1 인당생산량 ^ 생산능력 ^ 납기준수율 ^ 생산설비운영효율 ^ 설비가동률 ^ 개선역량 ^ 고객만족도등 ^ 생산불량률 ^ 제조원가 ^ 생산관련의사결정시간 ^ 불용재고 ^ 생산설비장애발생건수 ^ 현장사고발생건수 ^ 이상대응시간등 자료 : Deloitte Anjin Review, 장안에기계장치와시스템이연결되면다양한정보가제공되고, 이러한정보를바탕으로인간의간섭없이생산시스템자동화가가능하다. 따라서제조에서판매까지전체공급체인에대한정보를실시간으로제공하여체계적인관리가수월해질전망이다. 그외에도공장의에너지사용을최적화하여운영비용중큰부분을차지하는에너지비용을감소시킬수있으며, 센서와무선통신망을통해예기치않은생산시스템의오류에도선제적으로대응할수있다. 맥킨지앤컴퍼니 (McKinsey & Company) 의 2015년보고서에따르면, 사물인터넷응용기술을생산공정에도입함으로써 10~20% 의에너지를절감할수있으며, 20~25% 의노동효율성증가가발생할것으로예상하였다. < 그림 4> 는사물인터넷기술이생산공정에도입되어초래한공정혁신을표시한것이다. 예전에생산공정은업무 계획을관리하는시스템, 제조 실행시스템, 제어시스템등이독립적인시스템으로운용되었다. 컴퓨터네트워크와데이터베이스, 그리고실시간모니터링시스템의발전으로인해점차생산활동을총괄적으로제어 관리하는컴퓨터통합생산 (Computer Intergrated Manufacturing; CIM) 시스템으로진화하고있다. 즉, 사물인터넷과빅데이터, 클라우드시스템으로인해관리자는원격으로생산현장을모니터링하면서실시간데이터를취합 분석하고최적의의사결정을내릴수있게되었으며, 이러한의사결정은다시즉각적으로공장으로전달된다. 4차산업혁명은인간의일자리에도큰변화를가져올것으로예상된다. 단순노동력을요하거나컴퓨터의연산능력을충분히발휘할수있는분야의직업은사라질 18 KIET 산업경제

( 특집 ) < 그림 4> 생산관리시스템 (MES, CIM) 계층구조 업무 계획시스템 (ERP/MRP) 정보계 엔터프라이즈 네트워크 ^ 엔터프라이즈 ERP/SCM/CRM ^ 공장내계획 물류관리 Demilitarized Zone ^ OA 와 FA(Factory Automation) 가데이터를안전하게공유할때의완충지대네트워크 제조 실행시스템 (MES) 제어계

5 ( 특집 ) < 그림 4> 생산관리시스템 (MES, CIM) 계층구조 업무 계획시스템 (ERP/MRP) 정보계 엔터프라이즈 네트워크 ^ 엔터프라이즈 ERP/SCM/CRM ^ 공장내계획 물류관리 Demilitarized Zone ^ OA 와 FA(Factory Automation) 가데이터를안전하게공유할때의완충지대네트워크 제조 실행시스템 (MES) 제어계 ( 컨트롤러간네트워크 ) 매뉴팩처링지대 ^ 공장내제조운영 제어 제어시스템 (PLC) 디바이스계 ( 필드네트워크 ) 셀 / 영역지대 ^ 영역감시제어, FA 컨트롤 ^ 스테이션 PLC, NC ^ 디바이스, 센서 기존생산관리시스템 (MES) 컴퓨터통합생산 (CIM) 가능성이높다. Frey et al. (2013) 2) 의연구에서는 702개의세부직종중에서컴퓨터가대체가능한직업들을분석하여사라질가능성을제시하고있다. 이연구에는미국에있는일자리중약 47% 가위협받을수있다고주장한다. 단순노동직이나컴퓨터로대체가능한직업들인텔레마케터, 화물 수송업종사자, 소매상인, 모델, 은행등의출납원, 회계사, 부동산중개업자등이사라질가능성이높게나타났다. 이러한직종들외에소위전문직이라고할수있는의료계와법조계종사자들업무의상당부분도 ICT를사용하여대체할수있을것으로전망된다. 3. 사물인터넷시대의신사업창출 사물인터넷, 클라우드와빅데이터로인해가까운미래에기존에는없었던혁신적인사업기회가창출될수있다. 사물인터넷혁명은에너지, 의료, 제조업등다방면에영향을미치고인간과기계의상호작용에근본적인변화를가져올전망이다. 사물인터넷시대에는기존의소품종 대량생산에서다품종 소량생산의수직적인공급가치사슬체계로전환될것으로보인다. 즉, 소비자의취향에따라맞춤형제품과서비스를공급할수있도록진화할것이다. 따라서기업들은창조적인아이디어를통해다양한제품을소량으로생산하는체계로변화가요구된다. 3D 프린터등 2) Frey, C.B. & Osborne, M.A.(2013), The Future of employment : How susceptible are jobs to computerisation?

6 사물인터넷 (IoT) 이가져올미래의산업변화전망 < 표 1> 사물인터넷의주요응용분야 스마트해진환경설명에너지분야 ^ 신재생에너지원, 전력망, 전력과에너지소비를지속적으로측정하여배전회사와 (Smart Energy/ 소비자에게정보를제공하는동시에적절히수요와공급의균형을맞추도록하는 Smart Utilities) 분산전원의지능형통합시스템교통 운송분야 ^ 사용자가더안전하고더편리하게이용할수있도록서로다른형태의운송및교 (Smart Transport) 통체계를관리하는혁신적인서비스를제공하는진보된응용기술제조업분야 ^ 전생산공정에서필요한정보를필요한시점에좀더유용한형태로가공하여취합 (Smart Manufacturing) 할수있도록하는실시간통합처리시스템의료분야 ^ 진보된응용기기 ( 모바일 / 스마트장치, 센서, 액추에이터등 ) 를통해환자와의료진 (Smart Health) 에게의료서비스에대한접근성을향상시키는공공및개인의료체계구축공공분야 ^ 시민의안전과관련된정보를제공하고한차원높은공공서비스를제공할수있도 (Smart Government/ 록실시간정보체계구축 Smart Environment) 고객서비스 ^ 구매에서엔터테인먼트에이르기까지기술과개인의삶이상호작용할수있는개 (Smart Customer 인맞춤형응용서비스제공 Experience) 건축 / 주거분야 ^ 스마트폰이나모바일장치를통해원격으로전등, 난방, 가전기기등을조정할수 (Smart Homes) 있는건물과관련된응용시스템금융분야 ^ 은행, 보험, 부동산, 대출등다양한금융시장에적용할수있는지능형통합시스템 (Smart Finance) 자료 : European Commission(2015). 각종소프트웨어를통해누구나손쉽게아이디어를실제적인프로토타입으로제작하기용이해진것도이러한생산체계변화의주요원인중하나이다. 이러한예로인벤터블즈 (Inventables) 는간단한컴퓨터로작동이가능한 3D carving machine을제작 3) 하였다. 뿐만아니라, 기업들은기존에자신들이보유한역량을충분히발휘할수있으면서도사물인터넷기술을새롭게접목한서비스를제공할전망이다. 스포츠용품전문기업나이키에서퓨얼밴드 (Fuel Band) 를제작한사례는이러한트렌드를반영하고있다. 향후기업들의비즈니스모델에있어또하나의주목할변화는기업간에기존과는전혀다른혁신적인파트너십을형성할것이라는점이다. 새로운수요를창출할혁신적인제품을생산하고시장을선점하기위해서거대기업들은소규모혹은신생기업들의인수 합병에주력하고있다. 구글이스마트온도조절장치제조업체네스트 (Nest) 를인수하고페이스북이가상현실을적용한헤드셋개발업체오큘러스 (Oculus) 를인수한사례가보여주듯이향후에는이러한전략적인인수 합병이더 3) 20 KIET 산업경제

7 ( 특집 ) 욱늘어날전망이다. 마지막으로, ICT와사물인터넷기술이도입되면공급자위주의제품중심에서수요자위주의서비스중심으로변화할것이다. 이러한추세와맞물려앞으로소프트웨어의중요성이더욱커지게되고, 이를바탕으로고객수요에부응하기위한다양한서비스산업이성장할것으로기대된다. 심지어제조업의대표격인자동차산업에서도이러한변화가일어나고있다. 미래에자동차의가치는기존의물리적시스템에서벗어나어떠한소프트웨어플랫폼과애플리케이션을장착했는지로결정될것이다. 이미현재에도 30개이상의자동차기업들이구글과함께차량용안드로이드운영체제를개발중 (Open Automotive Alliance) 4) 에있다. 미래의사물인터넷산업은제조업이라기보다는서비스업에가깝다고할수있다. 사물인터넷기기로수집된방대한데이터를통해지금까지없었던다양한형태의서비스제공이가능해지고이를통해새로운비즈니스모델이창조될전망이다. 4. 결론및시사점 사물인터넷산업은성장초기단계로서, 아직시장을지배할만한제품 서비스 (dominant design) 가등장하지않은상태이다. 또한, 제품 서비스의종류가다양한만큼이들의상호호환성을보장할수있는하드웨어혹은소프트웨어간의통신규격에대한합의가필요한현실이다. 게다가주도적인플랫폼도아직존재하지않는다. 그러나기업들은표준적인플랫품구축과연결된기기들의상호호환성을위해연합하고각진영은서로경쟁하고있는추세이다. 우리나라는선진적인 ICT인프라와역동적인국민성, 정부의정책의지로인해초기단계에있는사물인터넷산업을선점하기위한유리한위치에있으며, 사물인터넷분야에서잠재력이매우우수하다고평가받고있다. < 표 2> 는우리나라와다른국가들을비교한상대평가를보여준다. 한국은다른국가들에비해상대적으로사물인터넷에대한관심이나관련기술의도입수준도높은편이다. 사물인터넷시대에접어들어제조업의생산방식에도큰변화가발생하고있다. 향후고객의수요에맞춰생산공정의변화가잦아지고, 소량생산위주의생산방식 4)

사물인터넷 (IoT) 이가져올미래의산업변화전망 < 표 2> 주요국사물인터넷 (IoT) 전략에대한상대평가 관심 / 도입수준 정부투자 정부정책 자국기업의점유도 미국 높음 낮음 낮음 높음 중국 높음 높음 높음 중간 브라질 낮음 낮음 낮음 낮음 인도 중간 낮음 낮음 중간 일본 높음 높음 높음 높음 한국 높음 높음 높음 중간 자료 : IDC, 2014;

8 사물인터넷 (IoT) 이가져올미래의산업변화전망 < 표 2> 주요국사물인터넷 (IoT) 전략에대한상대평가 관심 / 도입수준 정부투자 정부정책 자국기업의점유도 미국 높음 낮음 낮음 높음 중국 높음 높음 높음 중간 브라질 낮음 낮음 낮음 낮음 인도 중간 낮음 낮음 중간 일본 높음 높음 높음 높음 한국 높음 높음 높음 중간 자료 : IDC, 2014; European Commission(2015) 에서재인용. 주 : 표의상대적인수준은정성적인정보에의해도출. 으로변화한다면생산비용은증가할수밖에없고더많은기업들이 오프쇼어링 (Offshoring) 에집착할수있다. 이에대응하여선진국들은사물인터넷기술을도입해 생산공정효율화와비용을감소하기위해노력하고있다. 예전에는생산비용이낮은국가들로생산시설을이전했지만, 생산공정에로봇과스마트팩토리솔루션을도입한다면제조업의 리쇼어링 (Reshoring) 을수행할수있다. 즉, 국내제조현장에서제어시스템 (Programmable Logic Controller) 과제어 실행시스템 (Manufacturing Execution System) 을업무계획시스템 (ERP/MRP) 등의정보계시스템과통합시스템 (CIM) 으로구축하고오픈한다면생산비용을절감하고국내제조업일자리도늘릴수있는수단이될것이다. 황원식신성장산업연구실 부연구위원 ye10sik@kiet.re.kr / < 주요저서 > 주요제품별중국내수시장진출방안 (2015, 공저 ) 22 KIET 산업경제

Contents SEOUL NATIONAL UNIVERSITY FUTURE INTEGRATED-TECHNOLOGY PROGRAM FIP 13 FIP

SEOUL NATIONAL UNIVERSITY FUTURE INTEGRATED-TECHNOLOGY PROGRAM 13 : (IoT), 4.0,,,,,, CEO. 13 : 2016 3 29 ( ) ~ 11 1 ( ) : 310 Contents SEOUL NATIONAL UNIVERSITY FUTURE INTEGRATED-TECHNOLOGY PROGRAM FIP