4 차산업혁명시대산업트렌드와제조업의대응전략 과학기술정책연구원부연구위원장필성 1. 머리말 2. 4차산업혁명의의의 3. 4차산업혁명시대제조업변화트렌드 4. 제조업혁명과대응전략 1. 머리말 2016년상반기우리나라과학기술계의가장큰화두는인공지능과 4차산업혁명일것이다. 지난 4월이세돌과알파고의바둑대결로인해인공지능과그사회적파급효과에대한논의가각종매체와세간의대화속에숱하게오르내렸다. 근래 4차산업혁명이라고묶여회자되는인공지능, 사물인터넷, 3D 프린팅등의기술들은개별적으로는수년전부터이야기되어오던것이었다. 4차산업혁명이논의의중심으로부상하게되었던것은올해 2월스위스다보스에서있었던세계경제포럼 (WEF) 에서의발표에힘입은바가크다. 세계경제포럼 (WEF) 은스위스다보스에서열려다보스포럼으로더유명하다. 1971년부터시작된국제포럼으로서세계의정치 경제 사회적문제를해결하기위해각국의지도자들이의견을공유하는장으로활용되어왔다. 2016년다보스포럼은 4차산업혁명의이해 (Mastering the Fourth Industrial Revolution) 라는주제로개최되었는데이는다소놀라운행보로꼽힌다. 그동안다보스포럼에서는주로글로벌저성장, 지역간갈등, 성장과고용, 불평등, 지속가능성등지속되는경제위기를관리하기위한전략을주로논의했기때문이다. 4차산업혁명이글로벌경제적위기를극복하기 위한대안으로서만논의된것이아니라, 일종의특이점으로서이를통해발생될산업지형과사회구조의변화에주목하였다는점에서큰관심을받았다. 2. 4 차산업혁명의의의 과학기술및산업정책분야에서 4차산업혁명이빈번하게논의되는것에반하여, 4차산업혁명이라는개념은아직그용어가포괄하는범주가명확히정의된것은아니다. 또한최근수십년간새로운기술이등장할때마다새로운혁명적시기가열리는것으로회자되었던경우도수차례있어왔다. 4차산업혁명은인공지능, 빅데이터, 사물인터넷, 생명공학기술등다양한부문의신기술 (emerging technology) 들과이들의융합및사회적파급효과를아우르는용어로사용된다. 우리가 4차산업혁명이라고부르는최근의흐름가운데어떤것이혁명적변화를가져올것인지, 그리고과연오늘날이 4차산업혁명으로의전환기로기록될지는미래의시점에서만기술될수있을것이다. 변화의시작을맞이하고있는현재로서는 4차산업혁명이라고부를만한거대한변화를이끄는기술적, 산업적변화의징후들을관찰 06
논단 : 4 차산업혁명시대, 산업주도권확보를위한신산업육성방안입지동향정책동향 하는수준을벗어나기는어려울듯하지만, 현재적시점에서과거의산업혁명들과다가오는변화를비교해보는것은의미있는접근이될것이다. 이에대해스위스글로벌금융그룹 (UBS) 에서발표한백 서가좋은설명을제공하고있다. 그간의산업혁명은기술과동력원의발전을바탕으로자동화 (automation) 와연결성 (connectivity) 을강화시켜온과정으로요약된다. 1차산업혁명에서는기계장치의발명이자동화의효시가되었으며, 증 < 표 1> 산업혁명, 자동화와연결성의발전과정 구분내용참조 1 차산업혁명 (1784 년 ) 1784 년영국의 Henry Cort 가교반법 (puddling process : 액체상태의철을쇠막대기로저어탄소와불순물을제거하는공법 ) 을수행하는기계를발명한것이자동화의단초로여겨짐 석탄과석유와같은고에너지연료사용을통해증기기관및증기기관차의시대가시작되었으며연결성이혁명적으로증가되고다리, 터널, 항만등의기반시설의건설이촉발됨 1 차산업혁명은기계의발명을통한초기자동화의도입과다리, 항만등을통한국가내의연결성을촉진함 기계적생산, 증기기관 2 차산업혁명 (1870 년 ) 2 차산업혁명을통해자동화는대량생산으로발전되었음 품질기준, 운송방법, 작업방식등의표준화는국소적인기능의자동화를기업 / 국가수준의자동화된대량생산으로발전시킴 자동화된대량생산은그초기에는기업내의공급사슬에국한되었지만, 다른기업및다른국가를포괄하는국가적 / 국제적대량생산의공급사슬로확대됨 2 차산업혁명은자동화가대량생산을가능하게하면서시작되었고, 노동부문에서의효율적이고생산적인연결성을촉진하였음 대량생산, 전기에너지 3 차산업혁명 (1969 년 ) 1969 년인터넷의전신인알파넷이개발되며디지털및정보통신기술시대의서막을알림 디지털기술의폭발적인발전은 2 년마다트랜지스터집적용량이 2 배가증가한다는무어의법칙 (Moore s law) 이잘보여줌 디지털시대의향상된계산능력은보다정교한자동화를가능하게하고, 사람과사람, 사람과자연, 사람과기계간의연결성을증가시켰음 전자공학, 정보통신기술을바탕으로텔레비전, 냉장고, 세탁기등가전제품이보급되고인터넷을바탕으로 IT 혁명이일어남 전자장치, IT 4 차산업혁명 ( 현재 ) 4 차산업혁명은자동화와연결성이극대화되는변화를뜻함 인공지능 (AI) 을바탕으로한극단적인자동화는자동화할수있는작업의폭을크게넓혀서, 저급기술뿐아니라, 중급수준의숙련기술들에대해서도적용될것이며개인간, 기업간, 국가간격차를심화시킬것으로전망됨 물리공간과사이버공간이결합되며생성되는빅데이터와네트워크를바탕으로주변사물과자원의분석, 활용, 자동제어를가능하게함 ( 사이버물리시스템의구현 ) 국제적이면서도즉각적인연결을통하여새로운사업모델이창출될것임 ( 공유경제, 온디맨드경제등 ) 인공지능, 빅데이터 자료 : 장필성 (2016) 인용및보완 07
기기관을통해국가내의연결성강화를이루었다. 2차산업혁명에서는작업과공정의표준화를통해기업및국가간노동부문의연결성을강화하였으며, 전기라는새로운에너지원과결합되면서대량생산체제를수립하였다. 3차산업혁명에서는전자장치및정보통신기술을통하여정보처리능력의급격한발전을이루었으며, 이를기반으로보다정교한자동화를이루고사람, 환경, 기계를아우르는연결성을강화하였다. 그리고 4차산업혁명은인공지능, 사물인터넷, 빅데이터등을바탕으로자동화와연결성이극대화되는단계다. 4차산업혁명의특징은사이버물리시스템 (CPS; Cyber-Physics System) 의구현으로표현되곤한다. 여러미래적개념이압축적으로추상화된것이기에아직까지직관적이지는않으나, 물리적공간이데이터화되고네트워크로연결되면서물리적세계와사이버세계가결합되고, 이들을분석하고활용하고제어하는시대로그려진다. 4차산업혁명을독립적인혁명으로간주하기보다는정보통신기술을바탕으로한 3차산업혁명의연장선에위치한다고보는견해도있다. 그러나다보스포럼의회장클라우스슈밥 (2016) 에따르면변화의속도가빠르고영향을미치는범위가넓으며, 시스템전체에큰충격을가져온다는점에서기존과다른 4차혁명으로부를만하다는주장이다. 물론제레미리프킨의주장처럼기술적인측면에서는 3차산업혁명과의단절적인수준의진보를보인것은아니기때문에별개의산업혁명으로칭하기에는이른감이없지않다. 그렇지만이와같은변화가가져올영향력의측면에서는 3차혁명의단순연장과는질적으로다른측면이관찰된다. 1차, 2차, 3차산업혁명은손과발을기계가대체하여자동화를이루고, 연결성을강화하여온과정이었던것에반하여 4차산업혁명은인공지능의출현으로사람의두뇌를대체하는시대의도래를포함하기때문이다. 이는경제적으로나사회적으로심각한변화를가져오는전환점이될것으로보인다. 이와같은사회적변화에준비해나가는일에비하면, 4차산업혁명의시작시기가언제인지를두고줄다리기하는것은사소한것으로보인다. 3. 4 차산업혁명시대제조업변화트렌드 4차산업혁명은제조업의모양과행태를점차변화시켜가고있다. 이를인더스트리 4.0으로부르기도하며, 차세대제조혁명 (Next Production Revolution) 이라칭하기도한다. 인더스트리 4.0의경우독일의인더스트리 4.0 전략에서유래되었으며, 사물인터넷, 사이버물리시스템, 인공지능, 센서등 ICT 기술을바탕으로생산, 관리, 물류, 서비스를통합관리하는스마트팩토리의구현을목표로한다 (NIA, 2014). 차세대제조혁명의경우 ICT 기술뿐아니라, 바이오기술, 나노기술, 3D 프린팅, 재료기술등에서발생하는제조부문의광범위한영향을통칭하는보다광의의개념으로사용된다 (OECD, 2016). 이와같은변화는제조업의생산성을향상시킬것으로기대되고있으며, 생산방식과고용방식에많은변화를가져올것으로보인다. 1) 플랫폼중심의산업구조재편우리는이미 3차산업혁명으로인해디지털화를통한플랫폼의네트워크효과를경험했지만, 4차산업혁명의플랫폼의차이점은실제세상과연결된글로벌플랫폼이출현한다는점이다. 플랫폼전략은고객중심적인개인화된데이터를활용하여제품의가치를극대화시키며산업의중심을제품의판매에서서비스의제공으로이동시키고있다. 또한일단플랫폼에대한고객의신뢰가형성되면, 이를바탕으로다른상품과서비스를쉽게제공할수있기때문에다양한제품과서비스를하나의플랫폼을통해제공할수있게되며, 산업간경계를허물게된다. 온라인도서판매점으로시작한아마존이온라인소매대기업으로변모한것이나, 통신업에속하는카카오톡플랫폼을활용하여운송업의영역인카카오택시등의 O2O 서비스를제공하게된것이가까운예이다. 4차산업혁명의사이버물리시스템이점차구현되어감에따라, 플랫폼에는소비재뿐아니라개인및산업체들이활용하는자동차, 기계설비, 부동산등의자본재들까지도결합되어갈것이며, 사물인터넷과인공지능을바 08
논단 : 4 차산업혁명시대, 산업주도권확보를위한신산업육성방안입지동향정책동향 탕으로이들에대한관리활용능력이향상될것이다. 현재제품을보유하고판매하는소매업자들이플랫폼업체의지배력아래있는것과같이, 점차제조업등산업전반에플랫폼산업이미치는영향력이가속화되어가게된다. 이와같은변화를제조업의서비스화라고부른다 ( 장병열, 2014). 제조기업들이제품의제공보다서비스의제공을통해수익을창출하는방향으로비즈니스모델을변화시키고있는것이다. 제조업의서비스화는기술평준화, 후발제조 기업들의추격등으로부터차별화하기위한제조업의자구 2) 원거리대량생산방식에서근거리개별생산방식으로의변화소품종대량생산에서다품종소량생산으로의변화는다소오래된추세이지만, 4차산업혁명의핵심요소기술인적층제조방식 (3D 프린팅 ) 은보다개별화된생산방식으로의변화를가속화하고있다. 적층제조방식의도입은전통적대량제조방식을모두대체할수는없지만다음과같은변화를가져온다. 첫째로기존제조방식으로만들수없는형태로제조가가능하며일체형제조및경량화등의장점을가질수있다. 둘째로, 금형의제작등사전작업없이제조할수있기때문에새로운제품의제작을위한시간과비용을 책이기도하지만, 4차산업혁명과궤를같이하는경제적환경의변화에서기인하는부분도크다. 대량생산에의한규모의경제, 소유중심, 유형자산중심의산업화사회에서, 사용자중심, 접근중심, 무형자산중심의탈산업사회로의변화가일어나고있기때문이다. 특히앞으로의제조업에서는사물인터넷기술및빅데이터의활용을바탕으로생산방식, 제품및서비스의제공방식등제품과서비스가결합되어, 비즈니스모델전주기상에서빠르고지속적인혁신이일어나게된다. 제품혁신과공정혁신으로대표되어온제조업의혁신활동에서비즈니스모델의혁신이새로운핵심역량으로부상하게된다. 절약할수있으며, 이에따라고객별맞춤생산의문턱이낮 아진다. 셋째, 3D 프린터를통해다양한부품을수요에따라즉각적으로제조할수있으므로, 재고를보유할필요도적어지고공장이보다수요자와가까이이동하는등의변화를가져올수있다 ( 최병삼, 2016). 적층제조방식의전면적도입은생산방식의한계로어렵지만기존제조기술과융합한하이브리드제조방식은적극적으로도입되고있다. 적층제조방식이발전되고보급될수록특정수요에대한소량의제품을소규모기업또는개인이보다가까운곳에서보다빠르고저렴하게제작할수있게된다. 4) 자본과기술의노동대체와리쇼어링 1) 1차산업혁명시절부터과학기술의발전과노동자의고용안정성과는서로긴장관계를형성해왔다. 그러나인간의고유영역으로믿어왔던지식노동의경우도기계학습을앞세운신개념인공지능앞에위협당하고있다. 세계여러기관들의연구에서인공지능이미래에고용을감소시킬것으로예견하고있다. 인공지능과로봇을활용하여더낮은비용으로더높은생산성을얻게되는반면, 노동자들의일자리가적어지고사회적빈부격차가심해질것으로우려하는 목소리가높다. 이는비단사용자와노동자간의문제또는 3) 제조업의서비스화와비즈니스모델혁신과거제조기업들은제품의생산과판매에서주된가치창출을하였지만, 점차서비스기능 ( 연구개발, 디자인, 마케팅, 애프터서비스 ) 을통해많은가치를창출해가고있으며 노동자들간의임금격차의문제에국한되지않는다. 기업간의문제이자, 국가간의문제로확대된다. 노동집약적제조 서비스기업은자본및기술집약적제조서비스기업에자리를내어주게될것이며, 선진국제조업의중간공정아웃소 1) 리쇼어링 (reshoring) : 비용등을이유로해외에나간자국기업이다시국내로돌아오는현상으로기업의생산기지해외이전을뜻하는오프쇼어링 (off-shoring) 의반대 개념임. 09
싱을담당해주던국가들의경쟁력은약화되고, 선진국의본국에새롭게건설되는스마트팩토리에의한리쇼어링현상이더욱강화될것이다. 5) 제품및자본재수요감소 4차산업혁명이이루는사이버물리시스템은소비자에게필요한제품에대한정보뿐아니라제조공정에게필요한자원에대한정보를모두하나로연결하여관리, 분석, 활용할수있게해준다. 소비자에게는온라인을통해유휴자원을쉽고보다저렴하게이용할수있게해주는 O2O 서비스가활성화된다. 제조기업들에는자체공정의유휴설비등의관리가용이해질뿐아니라국내를비롯하여해외의활용가능한자원현황까지도접근할수있게된다. 소유보다는사용의개념이강해지는공유경제가소비자와생산자를막론하고일반적인경제양식으로자리잡아가게된다. 기업의비용이감소하고효용및생산성이증대되는효과를가져올수있을것이지만, 공유되는자본재를통해이윤을창출하는기업들은수요감소라는부담이작용할수있다. 예를들어우버택시와같은자가용공유플랫폼과자율주행자동차기술이결합하여상당량의이동물류수요를공유자동차가감당하게되는경우, 자동차를개인마다소유할필요가없게되므로자동차수요가감소하게된다. 심지어도심곳곳에상당한자리를차지하고있는주차공간이수요가낮아지면서주거및상업적용도로전환될수있게되어부동산가격의인하를가져올수있다. 경제전반적으로유형자본에비해무형자본의비중이높아지게될것이다. 4. 제조업혁명과대응전략 4차산업혁명의요소들이사회전반에녹아든미래를가정해보자. 오늘날과달라진산업의변화는기업들에게새로운기회이자위협이된다. 기업과고객의모든정보들이서로연결되는사이버물리시스템하에서축적되는데이터 들을활용해품질과생산성을향상시켜야할것이며반대로그디지털인프라에서발생할수있는사이버범죄나해킹등을방지하기위한노력을기울여야할것이다. 사이버물리시스템이지역을넘어국제적으로확장될수있는환경속에서기업간협력능력이더욱중요해질것이다. 또한지속적으로비즈니스모델이혁신될때새롭게요구되는기술과적합한인력을확보할수있는운영방식을모색할필요가있다. 새롭게변화되는환경에대해빠르게적응할수있는능력이필요할것이다. 오늘날선진국을비롯한우리나라는어떻게미래를맞이하고있는지살펴보자. 근래선진국을비롯한많은국가들이제조업의중요성을다시금강조하는정책을추진하고있다. 그시작은 2008년글로벌금융위기와 2011년유럽재정위기이후제조업이국가경제에서차지하는중요성을재인식했기때문인이유가크다. 선진국들의제조업육성정책의대표적인선도모델은 2011년미국의첨단제조파트너쉽정책과 2012년독일의인더스트리 4.0 정책이다. 그리고미국, 독일의제조업첨단화트렌드에보조를맞추고대응하기위해우리나라의제조업 3.0 전략 (2014년), 중국의중국제조 2025(2015년 ), 대만의생산력 4.0 계획 (2015년) 등이뒤따르고있다. 각국의정책들은대동소이하다. 4차산업혁명이아우르는신기술들을제조업에접목하여자국의제조업경쟁력을향상시키려는것이다. 각정책들의배경과내용에대해서는 < 표 2> 에간략히정리하였다. 4차산업혁명이이슈가된이후새로운패러다임을맞이하는우리제조업의대응에대한논의들이많아지고있다. 제조업의비중이 30% 가넘는우리나라가제조업비중이 12% 정도되는미국보다제조업전략이뒤쳐진것은아쉬운점이지만, 더늦기전에대응전략을수립하고맞이하고있다는점은고무적이다. 선진국들의제조업혁신전략과우리의전략이비슷해보지만크게다른점이있다. 말그대로그들은선도했고, 우리는모방하고대응하는것이라는점이다. 4차산업혁명과이에대한대응적전략이라는표현은사실적절한인과관계의호응은아닐지도모른다. 4차산업혁 10
논단 : 4 차산업혁명시대, 산업주도권확보를위한신산업육성방안입지동향정책동향 명은우리가저항할수없이맞이하게되는필연적인사건이라기보다는우리가노력해야만들수있는이상향과같은것이다. 선진국들은제조업의혁신필요성을인식하였고, 제조업의혁신을추동할수있는각종신기술군과이들의활용방안을탐색하여어떻게하면새로운생산혁명을이룰수있을지를모색하였다. 독일의인더스트리 4.0의경우도정부에의해정책화되기 6년전부터독일의산학연민간단체 7개가모여 Smart Facotry라는비영리활동을조직하고어떻게독일제조업의문제를극복해낼수있을지를고민한끝에탄생한것이다. 최근 OECD의보고서제목 차세대생산혁명의실현 (Enabling next production revolution) 을보아도새로운생산혁명을이루기위한방안을탐색하는목적임을알수있다. 물론추격형후발국인우리나라의입장에서는제조업선진국이제시한모범답안을받아들여잘이행하는것도좋은전략이될수있다. 그러나전략을올바르게수행하기위해서는전략이수립된국가의맥락과이를수행하려는우리의맥락이같은지를점검해야한다. 더불어그보다도앞서전략을수립할때의문제의식과관점을인지해야한다. 4차산업혁명이라는변화를맞이하며이에대응하기위한체질을개선한다는명목으로선진국과같은모양만을따라하는것은의미없는노력이될수있다. 더군다나추격형전략을벗어나선도형전략을펼치겠다는정책목표를공언하는시점이다. 정책자체가추격형이자모방형에그치는것을가장경계해야할것이다. < 표 2> 주요국의제조업패러다임전환정책 정책배경내용주요분야 미국 ( 첨단제조파트너쉽 ) 미국제조업의경쟁력약화와일자리감소를해결하기위해첨단제조업을육성 지역별로기술별특성화된연구소를설립하고, 산학연파트너쉽을구축하여이를중심으로첨단제조기술개발 3D 프린팅, 디지털제조및디자인, 경량화금속제조, 광대역밴드갭반도체, 첨단합성제조, 유연하이브리드전기소자, 청정에너지등 독일 ( 인더스트리 4.0) 글로벌경쟁, 부족한자원, 인구변화, 도시화등 4 대도전과제에대한대응책마련 사물인터넷과사이버물리시스템의구현을바탕으로다품종대량생산및비용절감, 생산성향상달성 스마트메모리, 표준화모듈플랫폼, 디지털시뮬레이션분석, 가상제품개발 독일 ( 플랫폼인더스트리 4.0) 인더스트리 4.0 의문제를개선하기위해플랫폼인더스트리 4.0 전략으로재출범 표준화지연, 보안정책의부재, 중소기업의거부등의문제를해결하기위해 5 개핵심분야에집중 제조공정디지털화전략개선, 표준화, 데이터보안, 제도정비및인력육성 한국 ( 제조업혁신 3.0 전략 ) 제조업패러다임변화와선진국의선제적제조업육성책에대응하기위한제조업진화전략 IT, SW 융합형신제조업창출, 주력산업핵심역량강화, 제조혁신기반고도화 스마트공장, 융합성장동력, 소재, 부품, 소프트파워, 인력, 입지, 동북아 R&D 허브 자료 : Kotra(2015) 참조및재구성 11
참고자료 * 장병열, 제조업기반서비스산업 R&D 혁신전략, 과학기술정책연구원, 2014. * 장필성, 2016 다보스포럼 : 다가오는 4 차산업혁명에대한우리의전략은?, 과학기술정책연구원, 2016.2. * 최병삼, 신기술과산업지형의변화 : 3D 프린팅, 과학기술정책연구원, 2016. 5. * 클라우스슈밥, 클라우스슈밥의제 4 차산업혁명, 새로운현재 ( 메가북스 ), 2016. * Kotra, 주요국의제조업육성정책과시사점, 글로벌마켓리포트, 2015. * NIA, 인더스트리 4.0 과제조업창조경제전략, 2014. 5. * OECD, Enabling next production revolution an interim project report, 2016. 2. * UBS, Extreme automation and connectivity : The global, regional, and investment implications of the Fourth Industrial Revolution, 2016. 12