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중소기업기술로드맵 2018-2020 Technology Roadmap for SME - 스마트공장 -

CONTENTS 전략분야 스마트공장 1. 개요 1 2. 국내외정책동향 9 3. 산업이슈및동향 20 4. 시장동향및전망 30 5. 기술동향및이슈 32 6. 중소기업시장대응전략 44 7. 주요기술개발테마 45 8. 중소기업기술개발테마 47 기술개발테마 센서및화상처리기술 1. 개요 55 2. 외부환경분석 60 3. 기업분석 74 4. 기술개발현황 84 5. 연구개발네트워크 91 6. 기술로드맵기획 96 스마트제조애플리케이션 1. 개요 113 2. 외부환경분석 117 3. 기업분석 128 4. 기술개발현황 133 5. 연구개발네트워크 143 6. 기술로드맵기획 148

스마트제조 CPS 1. 개요 161 2. 외부환경분석 167 3. 기업분석 177 4. 기술개발현황 183 5. 연구개발네트워크 189 6. 기술로드맵기획 194 제조빅데이터분석시스템 1. 개요 207 2. 외부환경분석 210 3. 기업분석 220 4. 기술개발현황 229 5. 연구개발네트워크 239 6. 기술로드맵기획 244 산업용고신뢰 / 저전력네트워킹 1. 개요 255 2. 외부환경분석 263 3. 기업분석 276 4. 기술개발현황 283 5. 연구개발네트워크 289 6. 기술로드맵기획 293 스마트공장플랫폼 1. 개요 305 2. 외부환경분석 311 3. 기업분석 325 4. 기술개발현황 336 5. 연구개발네트워크 345 6. 기술로드맵기획 350

3D 프린팅제조시스템 1. 개요 361 2. 외부환경분석 366 3. 기업분석 380 4. 기술개발현황 387 5. 연구개발네트워크 395 6. 기술로드맵기획 403 스마트제조 AR/VR 1. 개요 415 2. 외부환경분석 420 3. 기업분석 431 4. 기술개발현황 439 5. 연구개발네트워크 446 6. 기술로드맵기획 451

스마트공장 전략분야현황분석

스마트공장 스마트공장 1. 개요 가. 정의 스마트공장이란제품의기획, 설계, 생산, 유통, 판매등전과정을 IT 기술로통합, 최소비용및시간으로고객맞춤형제품을생산하는공장으로공정자동화및다품종생산에대응하는유연생산체계등을통해생산성향상, 에너지절감, 인간중심의작업환경등을지향함 미래지향적생산패러다임인스마트공장을국내제조업의현실에맞게적용함으로써수요와공급산업의동반성장을기대할수있음 제조업산업수요와현황을바탕으로업종별 수준별다양성과복잡성을고려하여적용가능한형태로구체화가필요함 * 출처 : KEIT( 한국산업기술평가관리원 ), 스마트공장국내외현황과전망 (2014) [ 한국형스마트공장의개념 ] 제4차산업혁명의도래에따라스마트공장의역할이부각됨 최근사물인터넷 (IoT) 를통해생산기기와생산품간상호소통체계를구축하고전체생산과정의최적화를구축하는제4차산업혁명의도래로 스마트공장 의역할이부각됨 이에이전까지의공장자동화는미리입력된프로그램에따라생산시설이수동적으로움직이는것을의미하였으나, 제4차산업혁명에서의공장자동화는생산설비가제품과상황에따라능동적으로작업방식을결정하는것을의미 1

전략분야현황분석 [ 스마트공장의제조단계별모습 ] 제조단계 기획 설계 모습 가상공간에서제품성능을제작전에시뮬레이션함으로써제작기간단축및소비자요구맞춤형제품개발 생산 설비 - 자재 - 관리시스템간실시간정보교환으로 1 개공장에서다양한제품생산및에너지 설비효율제고 유통 판매 생산현황에맞춘실시간자동수 발주로재고비용이획기적으로감소하고품질, 물류등전분야에서협력가능 * 출처 : 스마트공장추진단, 스마트공장의글로벌추진동향과한국의표준화대응전략 * 출처 : KSA 한국표준협회, 인포그래픽 -4 차산업혁명, 융복합기술에기반한산업의진화 (2016.08) [ 산업혁명의진화단계 ] 스마트공장은빅데이터기반인공지능과결합해진화를거듭하고있음 지금까지는생산설비가중앙집중화된시스템의통제를받았으나제4차산업혁명에서는각기기가개별공정에알맞은과업을스스로판단해실행할전망 또한스마트공장도입이후산업현장의다양한센서및기기들이스스로정보를취합하고, 이정보 ( 빅데이터 ) 를바탕으로생산성을최대로끌어올릴수있는인공지능이결합된생산시스템으로더욱진화될것으로기대 스마트공장을통해공장의생산성향상, 에너지절감, 인간중심의작업환경, 개인맞춤형제조, 제조 서비스융합등의구현이가능해질것으로예상 2

스마트공장 * 출처 : 대한민국제조혁신콘퍼런스 (KMAC), 한국인더스트리 4.0 협회 [ 스마트공장개념도 ] * 출처 : Roland Berger Strategy Consultants, INDUSTRY 4.0 :The new industrial revolution How Europe will succeed (2013.03) [ 미래스마트공장모습 ] 3

전략분야현황분석 나. 범위및분류 (1) 범위 독일인더스트리 4.0에서스마트공장은실세계와사이버세계가긴밀하게연결된사이버-물리시스템을통해제조공장의모든요소를완전자동화하고최적화하는것을의미 스마트공장은사물과사람, 데이터와서비스가통합된플랫폼이며, 제조공정의효율화를위한다양한기술 ( 첨단제조, 모니터링, 수요관리, 품질관리, 에너지관리, 보안등 ) 과인프라를포함 스마트공장관련산업은공장구축기술을공급하는공급산업과이기술을필요로하는수요산업으로나눌수있는데, 이는일반적인상품의수요및공급과는구별됨 공급산업의기업은스마트공장구축에필요한구성요소및시스템설계기술을공급하며선진국의글로벌제조기업이핵심기술의대부분을보유 수요산업의기업은스마트공장구축기술및솔루션을활용해제품을제조하는제조기업 * 출처 : 김상훈, 심우중, 위기의제조업우리식혁신전략이필요하다, 테크엠 vol.37, 2016 [ 스마트공장개념도 ] 2014 년대한상공회의소는스마트공장관련기관과협력하여스마트공장의수준별플랫폼의표준을제시 표준플랫폼은기업역량에따라효과적인스마트화를점진적으로진행할수있도록스마트공장의수준을정의하고분류한것으로, 업종별특성및수준을고려하여설계하였음 수준은스마트공장의성숙도지표이며, 수준을정의하는이유는중소기업은스마트공장구축을위한대규모의자체투자여력이부족하므로기업의여력과능력에따라서점진적으로진화하여궁극적으로는고도화의단계에이르도록하는단계적발전전략이요구되기때문임 4

스마트공장 [ 스마트공장의수준별플랫폼 ( 참조모델 ) ] * 출처 : 대한상공회의소, 국회입법조사처, 스마트공장관련정책의현황및개선과제에서재인용함 (2017) 스마트공장기능의기술적구성요소는그성격과분야에따라크게센서디바이스및정밀제어기기, 네트워크플랫폼, 제조환경애플리케이션등으로구분되고, 각분야에는외산제품및솔루션들이대부분이며국내업체들은주로이러한제품과솔루션들을도입하는실정임 센서 / 제어기기 : 스마트공장의감지와수행기능을수행하는기기들을위한센싱기술과제어기술을의미하며, 생산환경변화, 제품및재고현황등제조생산과관련된정보를감지하여애플리케이션에전달하고, 이로부터분석되어결정된결과를제조현장에반영하여수행 - 단순자동화에서벗어나센서를통해다양한정보를수집 전송하고, 실시간피드백을통해제어에반영할수있는다양한디바이스출시 네트워크플랫폼 : 센서디바이스, 정밀제어기기와애플리케이션을이어주는역할로 IoT, 빅데이터, 클라우드플랫폼을포함하며, 디바이스와애플리케이션간의안전하고효율적인데이터채널을제공 - 네트워크, 빅데이터, 클라우드등제조업이외의영역에서서비스하던업체들이제조영역으로진출 제조환경애플리케이션 : MES, ERP, PLM, SCM 등 IT 플랫폼을기반으로제조실행에직접적으로관여하거나현장디바이스로부터수집된데이터를분석하고정해진규칙에따라판단할수있는시스템 - 기존의제조엔지니어링 SW 공급기업들과비즈니스솔루션공급기업들이서비스하던솔루션의영역을넓혀가는상황이며, 애플리케이션의수평적 수직적통합이슈가화두 5

전략분야현황분석 스마트공장은생산과관련된환경정보를감지하고, 감지된정보를분석 판단, 판단된결과를 생산현장에반영 실행하는 3 단계로구성 감지 : 고객요구사항, 제품수명등시장환경과생산조건, 실적정보, 재고현황등의제품환경, 생산장비, 인력운용등의생산환경과관련된모든다양한정보들을수집하는기능 판단 : 생산환경정보와생산전략의변화를바탕으로분석하고사전에정의된기준에따라생산환경및전략수정을결정하는기능 실행 : 판단결과가실시간으로생산환경에적용되기위하여네트워크를통한제어및생산전략변경을수행하는기능 [ 스마트공장제조기술별구성요소 ] 서비스 제품생산공정네트워크연결디바이스 기술개발 소비자맞춤형가상제조, 소비자 요구및트렌드분석등 빅데이터, 클라우드, 홀로그램등 실감형제품가시화, 마이크로팩토리공정기술등 홀로그램, CPS, 에너지절감, 3D 프린팅등 제조공정디바이스간자율협업, 공정- 설비- 제품- 소비자의네트워크연결등 스마트복합센서, IoT플랫폼, 3D 프린팅등 공정적용 소비자수요분석및제품디자인단계에서빅데이터분석을활용하고제품의서비스화구현에적용 스마트공장제품설계및공장설비단계에서, 가상시제품제작, 설비공정및제조등에활용 스마트공장자동화설비, 지능형로봇, 자율공정시스템등에복합센서연결및데이터수집및제어등에활용 적용제품 스마트자동차, 착용형스마트 기기등 스마트에너지소비네트워크, FEMS 등 스마트컨트롤러등 * 출처 : 제 7 차무역투자진흥회의 [ 제조업혁신 3.0] 전략실행대책, 창조경제구현을위한제조업의스마트혁신추진방안 6

스마트공장 (2) 분류 [ 스마트공장의주요요소기술 ] 주요요소기술 수요자중심의맞춤형공정및운영최적화기술 세부사항 유통을체계적으로가능하게하는수요자중심의맞춤형생산공정및운영최적화기술등제조업의서비스화기술 스마트공장내안전한작업환경구축을위한인간중심 Safety 기술 스마트공장내작업자의안전사고예방및생산성향상을위한인간공학측면에서의작업자지원및작업장안전관리기술등 스마트공장활성화를위한조달 / 물류기술 다품종생산시스템기반스마트공장시스템에서의효율적인원료, 중간재및최종물품의재고관리를위한가변가능한지능화된고효율조달 / 물류기술 * 출처 : 산업부, 2016 년산업기술 R&BD 전략 (2016) 스마트공장의분류는산업기술분류표 1) 상에서지식서비스, 기계 소재, 전기 전자산업기술에포함되며, 생산공정모델링 / 시뮬레이션, 자동화관련계측 / 센서기술, 디스플레이제조장비가포함 산업기술중분류를기준으로생산공정모델링 / 시뮬레이션은연구개발 / 엔지니어링서비스로분류할수있으며, 자동화관련계측 / 센서기술은로봇 / 자동화기계로, 디스플레이제조장비는디스플레이로분류 [ 스마트공장분야산업기술분류 ] 구분산업기술 _ 대분류산업기술 _ 중분류산업기술 _ 소분류 지식서비스연구개발 / 엔지니어링서비스생산공정모델링 / 시뮬레이션 스마트공장 기계 소재로봇 / 자동화기계자동화관련계측 / 센서기술 전기 전자디스플레이디스플레이제조장비 [ 4 차산업혁명핵심기술이제조 공정에미치는영향 ] 가치사슬 영향 센서 IoT 빅데이터 클라우드컴퓨팅으로이어지는유연한공정체계확대 제조 공정 맞춤형대량생산체제확산 제조의부가가치창출역량확대 개인제조화가능 * 출처 : 산업연구원, 4 차산업혁명이한국제조업에미치는영향과시사점 (2017.05) 1) 산업기술혁신사업공통운영요령 ( 시행 2016. 9.1) 제 16 조 ( 산업기술분류체계 ) 1 장관은사업의기획 평가 관리에관한업무를효율적으로추진하기위해산업기술분류체계를수립하여활용할수있음. 2 산업기술분류체계는규정에의하여산업통상자원부등에서기획, 평가, 관리에활용하는체계임 7

전략분야현황분석 [ 스마트공장가치사슬의여러단계를구성하는주요기술과역할 ] 대분류주요기술역할 응용시스템 POP/MES, PLM, SCM, ERP, 빅데이터등기업과공장운영시스템 제품개발및공정개발 CAD, CAE, CAPP, CAM 등 ICT 기반의요소기술로제품개발과공정개발을지원 설비제어 SCADA, DCS, HMI, PLC 등공정물류와설비제어 데이터수집 공법개발 계측기, 디지털변환기, 디지털센서, 이미지, 동영상, RFID/NFC, 2 차원바코드등 자동화설비, 산업용로봇, 디지털공법 설비와자재로부터생산과품질관련데이터를수집하고측정할수있도록디지털화하여전달 어댑티브제조, 애자일제조, 플렉서블제조등 ICT 기반의공정기술 * 출처 : 배경한, 스마트팩토리산업전망, 테크엠 (2016), KISTI 마켓리포트 (2016.10.31.) 재인용 8

스마트공장 2. 국내외정책동향 가. 해외정책동향 미국, 독일, 일본등주요제조선진국뿐만아니라중국등신흥국들도제조업의중요성에주목하고제조업의성장활력제고, 고용창출, 무역수지개선등을위해 ICT 를활용한제조업경쟁력강화정책을수립하고추진하고있음 독일 인더스트리 4.0(Industrie 4.0) 은 2012년독일정부의핵심미래프로젝트로도입되어 2013년부터산업협회의주요연구아젠다로시작되었으나실제적적용이부진하여 2015년 4월정부주도의 플랫폼인더스트리 4.0 으로재탄생 12년인더스트리 4.0 : ICT를생산공정에접목한인더스트리 4.0을통해 4차산업혁명을선도한다는계획 - 사물인터넷기반가상 현실통합시스템 (CPS) 플랫폼으로全제조공정의유연화 네트워크화 15년플랫폼인더스트리 4.0 : 기존인더스트리 4.0을재정비하여민 관협의체인플랫폼인더스트리 4.0을출범했으며, 점진적성과도출 - 인더스트리 4.0의경우완벽한표준을추진하고자하는노력이시장을따라가는추진력을약화시켰으나, 미국의산업인터넷컨소시엄 (IIC) 는임시표준을정하고먼저실행하는방식을취하고있어 IIC 표준이먼저글로벌표준이될수도있다는우려확산 2) - 인더스트리 4.0은산업협회중심의연구아젠다였으나, 플랫폼인더스트리 4.0부터는정부부처가주도권을갖고추진하게되었음 - 플랫폼인더스트리 4.0의표준화프로세스는이해관계자간논의를기반으로합의를도출하는방식으로이론적접근이우선시되어진행속도가더딘편 16년플랫폼인더스트리 4.0 표준화로드맵개정 : 인간-기계상호작용, 통신, IT 보안에중점을두고추진 중소기업 4.0(Mittelstand 4.0) 이니셔티브를통해 11개역량센터를설립하여인더스트리 4.0에대한중소기업의인식개선, 참여지원 - 독일은글로벌경쟁력을갖춘다양한중소 중견기업이강점으로평가되나, 아직중소기업의플랫폼인더스트리 4.0 참여는저조한상황 각산업에특화된워킹그룹 ( 고용훈련평생교육 ) 을통해시장성높은솔루션을개발함으로써민간에인더스트리 4.0 편익을구체적으로전달할필요가있음 - 워킹그룹은플랫폼인더스트리 4.0 관련기업내직업교육훈련사례및권고사항발간 3) 2) 자국의표준화프로세스가장기화되면서독일기업들은비교적덜복잡한미국의산업인터넷컨소시엄솔루션을채택할가능성존재 3) Platform Industrie 4.0, Shaping the Digital Transformation Within Companies Examples and Recommendations for Action Regarding Basic and Further Training (2017.03) 9

전략분야현황분석 미국 첨단제조업을국가경쟁력의근간으로인식하고인력양성 R&D 투자확대등의정책을추진하며, 민간제조업체들간의원활한소통체계를토대로제조업혁신의선두에있음 09년 Remaking America : 자국의 ICT 기술우위토대의제조업부흥정책 11년첨단제조파트너쉽 (AMP) : 산학연협력 R&D 강화, 제조설비 인프라공유 12년첨단제조업국가전략계획 : 국가과학기술위원회 (NSTC) 가연방정부차원의지원전략을발표하여지원 13년제조혁신네트워크 (NNMI) : 미국연방정부차원에서지속가능한제조혁신협력인프라구축을목표로연방정부와민간연구기관이구성한네트워크 15년신미국혁신전략 : 첨단제조업등 9대전략분야에대한적극적인투자강조 한편으로정부와대기업, 다른한편으로중소기업및개인이각자의장점을살리며혁신에참여하여시너지를내도록하는투트랙 (Two Track) 으로혁신을진행하고있음 - 미국정부는국방부와과학재단 (NSF) 주도로개발해온로봇기술이제조혁신과정과연계될수있도록하고, DARPA 등의기관을활용하여민간에서자율적으로수행하기어려운유형의연구개발에집중 - 미국제조혁신기업의선두는 GE로미국內주요제조사들과함께 IIC를설립하여관련기술의시장확대를도모할뿐만아니라자발적으로플랫폼을구축하는등 IIC를활용하여다양한시장을매우빠르고효율적으로확대하고있음 - 개인의경우메이커운동을통해제조혁신플랫폼과상호작용하고있음 * 메이커운동 : 대량생산의시대를넘어개인의창의가역동적으로사업화되는등새로운시대의출발을구체화하는운동 산업인터넷의확산을목적으로 14년 3월설립된개방형글로벌비영리단체인산업인터넷컨소시엄 (Industrial Internet Consortium, IIC) 이인더스트리 4.0 주도 IIC는사물인터넷 (IoT), 스마트생산등생산망최적화나기술혁신뿐아니라스마트서비스발굴등신규비즈니스모델에초점을둔시장주도적접근방식이특징 - 시장주도적접근은벤처캐피탈, 엔젤펀드등자금조달이원활한비즈니스환경에서비롯된것으로표준화나상용화에유리 - 산업인터넷관련아이디어와기술을신속히테스트할수있는유스케이스발굴및테스트베드구축 - 16년 12월기준, 삼성을포함한 260여개에달하는다국적기업및기관회원을보유하고있으며, 21개테스트베드가구축 운영 산업시스템상호운용성보장을위한레퍼런스아키텍처, 프레임워크및개방형표준개발추진 - 15년 6월, 레퍼런스아키텍처인 IIRA(Industrial Internet Reference Architecture) 를수립해기존표준과신규표준의요소간차이를쉽고빠르게식별하여상호운용성을확보할수있도록지원 10

스마트공장 일본 일본정부는 16년 6월, 4차산업혁명에의범국가대응전략을골자로하는 일본재흥전략 을발표 4차산업혁명대응을성장전략의핵심으로두고인공지능, IoT, 로봇등을활용한산업구조의대폭전환이목표 - 신규비즈니스창출에필요한환경정비, 글로벌최첨단스마트공장구축등을중점추진할계획 - 기존에발표된신성장전략 (2010), 일본재생전략 (2012), 산업재흥전략 (2013) 등과달리문제점해결을위한세부전략을제시하고구체적인목표를제시 - IoT, 빅데이터, 인공지능, 로봇등 4차산업혁명의핵심분야기술혁신과관련신산업육성을위한규제개선시행 4) 자국제조기업의 IoT 도입및이용 활용촉진을위해 IoT 활용도진단툴및 IoT 투자를위한편익산정툴마련 일본은전통적인제조강국으로기계공학, 자동차, 전기분야등의중소기업이강세를보이나, 인더스트리 4.0에대한인식은저조 - 일본중소기업들은낡은기계 설비를유지 사용하려는경향이강하고, 다른국가에비해 IT 기술투자가비교적적은편 - 그간일본의기업들은스마트공장을기존생산성제고방식의한계를돌파하기위한보조수단정도로인식하였으나, 최근인식의변화를보임 민간기업들이주축이되어구성한 IVI(Industrial Value chain Initiative) 는일본기업에게산학연협력과공정혁신경험을축적하는기회를제공하고있음 표준화와관련해일본전문가들은 느슨한결합 (loose coupling) 강조 - 느슨한결합 : 표준화를일부에한정해도좋고, 로컬표준을사용해도좋고, 나중에표준을변경해도좋다는의미 5) - 다만, 글로벌인더스트리 4.0 시장의역동성을고려하면, 분산적인표준화활동은혁신의장애요인으로작용할우려 기존일본시장은하나의기업이다수의제품을판매하는방식이었으나, 향후인더스트리 4.0이적용된제품은점차모듈화될전망 4) 로봇 & 무인자율주행관련도로운송차량법지침, 드론관련항공법, 빅데이터관련개인정보보호법, 인공지능관련의료기기프로그램지침등개정 (KIEP, 아베노믹스성장전략의이행성과와과제 (2016.12)) 5) 출처 : LG 경제연구원, 미국독일일본의스마트팩토리전략 (2016.12) 11

전략분야현황분석 중국 제조업의특정분야가아닌제조업전체를아우르고, 5 년단위로수립된과거의규획들과 달리 10 년앞을내다본 중국제조 2025 등인더스트리 4.0 추진전략을적극시행 동전략의목표는기존대량생산체제에서첨단기술기반경제로체질을전환시키고, 35 년까지 글로벌제조강국건설 - 10 년 (2015~2025 년 ) 안에전세계제조업 2 부리그 진입, 그다음 10 년 (2025~2035 년 ) 엔 1 부 리그 진입, 세번째 10 년기간 (2035~2045 년 ) 에 1 부리그의선두로발돋움하겠다는전략 제조업전반에대한톱다운방식의전략적대응과상황변화에유연한대응을할수있는전략과 함께차세대 IT 기술, 첨단 CNC 공작기계및로봇등의 10 대육성전략을세움 중국은기업간기술편차가크긴하지만, 기술도입속도가빠르고, 효율적무선센서, 네트워킹, 보안 분야등에강점을보임 - 화웨이 (Huawei), 사니 (SANY), 하이얼 (Haier) 등대기업의자동화수준은이미높은편이나, 대다수 중소기업은아직생산공정에컴퓨터가통합되는인더스트리 3.0 도입단계 * 13 년 ~ 15 년간중국은인더스트리 4.0 분야의 2,500 개이상특허를출원하면서장기적으로가장경쟁력있는국가로부상할전망 제 12 차 5 개년계획에서생산장비고도화및정보통신진흥계획을수립하고, 제조업미래투자 본격화를위해제조업개조및고도화, 전략적신성장산업육성등제조업경쟁력제고를최우선 정책방향으로제시 - 중국제조 2025 성과의가시화를위해 15 년 1 차시범사업대상스마트공장을 46 개선정, 16 년 64 개시범사업대상발표, 17 년약 90 개시범사업대상을추가지정 중국정부는 중국제조 2025 등을통해중국경제 산업의질적전환을꾀하고는있으나, 지나친자국기업보호로해외와의통상적마찰이심화되는상황 최근중국주재 EU 상공회의 (EU Chamber of Commerce) 는 중국제조 2025 의 10대중점산업분야에대해외국기업에가해지는불공정관행을지적하고, 시정조치를요구 12

스마트공장 [ 주요국들의제조업 ICT 융합정책 ] 구분정책 전략주요프로그램 미국 ( 거점형 ) 신미국혁신전략 첨단제조업등 9대전략분야적극적투자강조 정부-대기업, 중소기업-개인이혁신에참여하여시너지를내는투트랙혁신진행 제조혁신네트워크 (NNMI) 45개제조혁신연구소 (IMI) 설치 (2012~) 산업인터넷컨소시엄 (IIC) 유스케이스발굴및테스트베드구축 레퍼런스아키텍처, 프레임워크및개방형표준개발 독일 ( 프로젝트형 ) 플랫폼인더스트리 4.0 기존인더스트리 4.0을재정비하여민 관협의체인플랫폼인더스트리 4.0을출범 정부가주도권을갖고추진 플랫폼인더스트리 4.0 표준화로드맵개정 ( 16) 중소기업 4.0 이니셔티브 11개역량센터를설립하여인더스트리 4.0에대한중소기업의인식개선, 참여지원 각산업에특화된워킹그룹출범 일본 ( 민생형 ) 일본재흥전략 미래투자를통한생산성혁명, 혁신 벤처창출 IoT, 빅데이터, 인공지능을통한산업구조변혁 2020년까지 GDP600조엔달성을위한액션플랜 IVI(Industrial Value chain Initiative) 산학연협력과공정혁신경험축적의기회제공 민간기업중심구성 중국 ( 복합형 ) 중국제조 2025 차세대 IT기술, 첨단 CNC 공작기계 및 로봇 등의 10대육성전략수립 기존대량생산체제에서첨단기술기반경제로 체질전환목표 제 12 차 5 개년계획 생산장비고도화및정보통신진흥계획수립 제조업개조및고도화, 전략적신성장산업육성 13

전략분야현황분석 인더스트리 4.0 관련국제협력 인더스트리 4.0 시대에서글로벌시장진출을위해서는국제협력이필수적 독일, 미국, 중국, 일본등기술개발과표준화관련국제협력확대추세 글로벌가치사슬상우리나라와가장밀접히연관된중국과일본은 4차산업혁명전략을수립할당시부터국제협력을중요하게인식함 독일공학한림원 (Acatech) 이독일, 미국, 중국, 한국, 일본, 영국을대상으로인더스트리 4.0 현안을검토하기위해서베이실시 6) 협력이필요한기술분야 : 데이터획득 전송, 네트워킹, 데이터처리 분석, 인터페이스, 보안, 자율시스템, 플랫폼, 기계간통신, 센서, 유지 보수등 국제협력이필요한분야 : 교육 훈련, 연구개발, 비즈니스모델, 벤처캐피털등 - 우수협력사례로는독일플랫폼인더스트리 4.0-미국산업인터넷컨소시엄 (IIC), 독일-중국및독일-일본의인더스트리 4.0협력등이있음 표준화를위한협력수단 : 테스트베드, 산업플랫폼등 - 테스트베드는기업횡단적프로토타입개발과베타버전실행이가능하며, 산업플랫폼은특정산업의표준개발 확산에유용 - 국가별로는독일과미국은테스트베드가상당히강조되는한편, 동아시아국가는산업플랫폼에중점을두는경향이있음에도불구하고, 국가를불문하고기업들은대체로테스트베드를선호하는한편, 학계나산업협회등은산업플랫폼을선호함 대체로상호운용성, 혁신및비용절감은협력의기회로, 데이터보호및노하우유출은협력의위험으로평가함 미국산업인터넷컨소시엄 (IIC) 독일플랫폼인더스트리 4.0 독일은새로운제조업을위한표준을만드는데강점을가지고있고, 미국은 IoT 범용성에강점을가지고있어, 양국은경쟁과협업을통해글로벌표준을주도하려하고있음 - 독일이생산이나기술측면에서접근하는것과달리, 미국은대체로빅데이터분석 활용관련신규비즈니스모델발굴에주력 16년 3월, 독일플랫폼인더스트리 4.0과미국 IIC는제조현장의디지털화를위해협력할것을합의 플랫폼인더스트리 4.0과 IIC는각기레퍼런스아키텍처를마련한상황이므로주로 상호운용성 확보에초점을둠 상호운용성이확보되면양자간기술장벽이사라지고, 아키텍처가통합 개선되면서양국의산업인터넷이보다확장 진보할전망 6) Acatech, Industrie 4.0 in a Global context (2016.11) 참조 14

스마트공장 * 출처 : 한국산업기술진흥원, 인더스트리 4.0 관련이슈분석및국제협력동향 (2017.04) [ 플랫폼인더스트리 4.0 과 IIC 의협력추진방향 ] 일본로봇혁명이니셔티브 독일플랫폼인더스트리 4.0 16년 2월, 독일플랫폼인더스트리 4.0과일본로봇혁명이니셔티브협의회간산업디지털화과제와협력방안에관한논의착수 17년 3월, 일본은 하노버선언 채택 - 하노버선언 은사회과제해결을위해디지털신기술의적극적인활용, 국가간협력및인재육성이중요하다는인식하에인공지능 (AI), 사물인터넷 (IoT) 등첨단기술분야에서양국이국제표준규격설정및공동개발에협력할것에합의하는것을담음 - 獨 - 하노버선언에는사이버보안, 표준화, 규제개혁, 중소기업지원, 연구개발, 플랫폼, 디지털인재육성, 자동차산업연계, 정보통신분야에서의협력내용을포함 중국 - 독일 중국과독일은 14년 10월, 제조혁신에중점을둔中 - 獨협력프레임워크에합의, 15년 7월, 독일연방경제에너지부와중국공업신식화부간양해각서를체결 15년 12월, 중국-독일표준화위원회산하에지능형제조 / 인더스트리 4.0 표준화하위워킹그룹출범 16년 1월, 독일연방교육연구부와중국과학기술부가지능형제조 인더스트리 4.0 및스마트서비스분야에서의협력촉진을위한공동의향서발표 16년 10월중국베이징에서는지능형제조및상호연계생산공정中 - 獨기업워킹그룹출범 15

전략분야현황분석 나. 국내정책동향 한국정부는 14 년부터스마트공장의확산을통해제조업생태계를혁신하고제조업전반으로확산하고자 제조업혁신 3.0 전략 을수립하고추진 제조업혁신 3.0 전략 : 제조업과 IT SW, 서비스및타산업과의융복합및저비용 다품종 유연 생산방식확산을주내용으로함 제조업의부가가치제고및성장동력화를위해스마트공장의고도화및확산을핵심정책으로제시 (4 개분야, 13 개세부추진과제선정 ) [ 제조업혁신 3.0 전략 ] 추진전략 세부과제 스마트공장보급 확산 스마트생산방식확산 8 대스마트제조기술개발 제조업소프트파워강화 생산설비고도화투자촉진 스마트융합제품조기가시화 창조경제대표신산업창출 30 대지능형소재 부품개발및사업화 민간 R&D 및실증투자촉진 창조경제혁신센터를통한제조업창업활성화 지역제조업의스마트혁신 지역거점산업단지의스마트화 지역별특화스마트신산업육성 기업의자발적사업재편촉진 사업재편촉진및혁신기반조성 융합신제품규제시스템개선 제조업혁신을뒷받침하는선제적인력양성 * 출처 : 산업통상자원부, 제조업혁신 3.0 전략 (2015) 을 KSA 한국표준협회, ISSUE PAPER 에서재인용함 (2017.07) 스마트공장, 디지털화등신성장산업과의융합지원 연속공정자동화, 제조로봇설비지원및스마트공장구축 확산추진을통한뿌리기업공정혁신 촉진을위하여 IT 솔루션제공, 생산공정디지털화등 IT 융합첨단화지원 스마트공장을위한 R&D 지원도 ICT, 기계, 표준등다양한분야에서진행되고있으며, 과학기술정보통신부, 산업통상자원부를중심으로요소기술 R&D 진행 기술개발로는스마트공장의필요한핵심기능과해당기능을구현하기위한 8대기술을선정하여지원제시 : 스마트센서, CPS, 3D 프린팅, 에너지절감, 사물인터넷, 클라우드, 빅데이터, 홀로그램 16

스마트공장 스마트공장을명시적으로제시한국가연구개발사업은스마트공장고도화사업, 사물인터넷신산업육성선도사업內개방형플랫폼기반서비스, USN 산업융합원천기술개발사업內사물인터넷제조융합기술개발, 사물인터넷융합기술개발사업內사물인터넷응용기술개발등으로 16년기준 1,800억원규모 현재요소기술 R&D에비해제조全주기운용솔루션에대한 R&D 투자는저조한수준이므로향후실시간연계운영이가능한통합기술에대한지원의전략적제고가필요함 [ 스마트공장관련정부 R&D 주요투자내역 ] ( 단위 : 백만원 ) 관련부처명세부사업명 2016 년예산 산업통상자원부센서산업고도화전문기술개발사업 9,078 산업통상자원부로봇산업핵심기술개발사업 72,193 산업통상자원부스마트공장고도화기술개발 9,945 산업통상자원부산업기술융합기반구축 ( 스마트제조혁신 ) 75,481 산업통상자원부기계산업핵심기술개발사업 ( 제조생산시스템 ) 1,000 과학기술정보통신부사물인터넷융합기술개발 8,030 과학기술정보통신부 ICT 산업융합보안솔루션개발 2,850 과학기술정보통신부 USN 산업융합원천기술개발 1,497 합계 180,000 * 출처 : 한국표준협회, 이슈리포트 -4 차산업혁명대응을위한스마트공장 R&D 현황및시사점 (2017.07) 스마트공장핵심기술정부 R&D 지원이력및현황 스마트공장관련정부 R&D 과제는 11년이후로지속증가해왔음 10~ 15 년총 557개, 2,568억원규모의과제가추출되고, 수행주체로는출연연 (36.7%), 중소기업 (32.3%) 중심으로지원비중이높고, 연구단계는개발 (53.2%) 중심으로기타, 응용, 기초단계순임 스마트공장관련기술분야별정부 R&D 지원현황을분석한결과총예산규모에따라애플리케이션분야 39%, 플랫폼분야 23%, 디바이스분야 21%, 기반분야 12%, 솔루션분야 3% 의순으로지원중 17

전략분야현황분석 ( 단위 : 억원 ) * 출처 : 한국표준협회, 이슈리포트 -4 차산업혁명대응을위한스마트공장 R&D 현황및시사점 (2017.07) [ 그룹별정부지원현황 ( 10~ 15 년 ) ] 스마트공장보급 확산정책 정부는민간과공동으로 민관합동스마트공장추진단 을설립해민간역량을중심으로적극적으로스마트공장보급사업을진행 14년도에산업부와중소벤처기업부 ( 舊중기청 ) 주관으로 280개사 ( 산업부 133개, 중소벤처부 144개주관 ) 에대한시범사업으로시작 상대적으로 IT SW 역량이부족한중소 중견기업제조현장의스마트화를기업역량에따라맞춤형으로지원중 : 구축지원사업, 금융지원사업, 교육지원사업등 [ 스마트공장보급 확산사업 ] 분류사업종류주관그룹 민간주도형사업 정부주도형사업 * 출처 : 민관합동스마트공장추진단 산업혁신창조경제혁신센터 ICT융합스마트공장사업지방투자촉진사업지역투자사업생산정보디지털화사업 산업혁신중앙추진본부스마트공장추진단 창조경제혁신센터 산업부스마트공장추진다 중소벤처기업부 ( 舊중기청 ) 중소기업기술정보진흥원 18

스마트공장 * 출처 : 스마트공장추진단, 스마트공장지원사업 Guidebook (2017) [ 스마트공장추진현황및추진성과 ] 2017년 4월산업부는 스마트제조혁신비전 2025 를발표 스마트제조혁신비전 2025 : 2025년까지스마트공장 3만개 ( 누적 ) 를보급 확산, 전문인력 4만명양성, 현재기초수준에머물러있는스마트공장수준의고도화를목표로함 기반산업경쟁력강화를위한기반기술역량확보, 보급 확산사업을통한시장창출, 공급기업의해외시장진출을위한 스마트공장얼라이언스 를구축 19

전략분야현황분석 3. 산업이슈및동향 가. 산업이슈 세계스마트공장산업이슈 스마트공장은 4차산업혁명이제조업에서가시적으로구현된생산시스템 제조관점에서 4차산업혁명은스마트공장을통해산업기기와생산全과정이네트워크로연결되며, 나아가고객의니즈에유연히대응하는체계를구현 - 제조업 -ICT 융합을통해개별공정이네트워크로연결되고생산 / 유통정보가공유되는지능형협업운영체계 초연결사회에서제조업은기존의생산프로세스개선및최적화를넘어포괄적이고편재적인 HMI (Human-Machine Interface) 를형성 - 시장및소비자맞춤형생산시스템의확대와예측을위한시뮬레이션및全단계엔지니어링을통한효율성제고 스마트공장의도입은맞춤형생산공정 인터페이스 운영의최적화기술, 다품종복합생산, 조달및물류혁신, 기계와인간의협업을가능케하여고객만족과기업경쟁력확보를이루는필수적생산혁신으로부각 실리콘밸리의 4차산업혁명동향및시사점 7) 실리콘밸리의기술혁신은정부보다민간의주도아래투자와기술개발이이루어짐 IoT 기반스마트공장과여기서사용되는로봇과빅데이터기술등이 4차산업혁명의주축을이루고있다고할수있는데, 이를뒷받침해주는소프트웨어관련기술을주도하고있는실리콘밸리가 4차산업혁명의많은기술을현실화및상업화하고있음 미국은클라우드, 자동화기술, 센서및커넥티드기술, 3D 프린팅, 소프트웨어, IoT, 자율주행차등의기술이주요변화를주도하고있음 - 미국혁신을위한전략 (2015) 보고서에서미국혁신 9대전략분야로첨단제조업, 정밀의학, 두뇌이니셔티브, 첨단자동차, 스마트시티, 청정에너지및에너지효율기술, 교육용기술, 우주그리고고성능컴퓨터를정하고국가차원에서집중적으로투자하여혁신적경제국가를유지하려고함 실리콘밸리에는최근델, GE, 삼성같은세계적인제조기업들이연구소를설립하여하드웨어와결합된융합소프트웨어개발을추진 - 실리콘밸리인근에위치한 GE디지털이개발한프레딕스 (Predix, 산업IoT 플랫폼 ) 는 2015년에 4조원의소프트웨어주문을이끌었고, 2020년까지 15조원의매출전망 - 구글은 2001년부터인공지능기업인수및개발에투자하여독자적플랫폼을개발하는등 AI 분야를주도하고있고, 자율주행차개발에도투자하여 2016년 6월에자율주행시험을거쳐업계에서유일하게완전자율화단계에이름 - 3D시스템즈는 3D 프린팅기술개발의주역할을하고있으며, 스트라타시스는전세계 3D 프린터시장의절반을점유중이고, 3D 프린팅기술은제조, 의료, 의류산업등여러산업체에급속도로보급중 7) Hello T 첨단뉴스, 박태호미국산호세주립대학교교수 (2017.12.01) 20

스마트공장 - 나이키는 2012년미국미식축구선수들을위한신발을 3D 프린팅기술을이용하여생산하였고, 뉴발란스도운동선수들을위한맞춤형운동화제작 4차산업혁명으로인해인공지능, 첨단로봇등으로많은물리적 지적업무의일부분혹은전부분이인간을대체할정도로자동화되어가는중이지만, 창의성및혁신성등과같은인간만의주요능력과영역은자동화되지않을것으로전망 실리콘밸리지역에서활발히개발및발전시키고상업화하고있는기술은 IoT, 클라우딩, 자율주행차, 가상현실 (VR) 및증강현실 (AR) 분야임 - 네트워크장비기업인 시스코 는 2016년소프트웨어회사 재스퍼 를인수하고, 2017년에 키네틱 (Kinetic) 이라는 IoT 운영플랫폼을발표하였고, 구글도스타트업회사인 네스트 (nest) 를 2014년에인수하여 IoT 사업을확대해나가는중 - 클라우드시장은 아마존 이주도하고 MS 가추격하는형상인데, 근래들어중국의 알리바바 와 텐센트 도실리콘밸리에데이터센터를개설하고, IBM 도클라우드컴퓨팅연구를위해 2012년에 실리콘밸리 IBM혁신센터 를세워운영중 - 구글의모기업알파벳의자회사인 웨이모 (Waymo) 는안전하고작동이쉬운자율주행차를연구개발중이며, 2016년말시각장애인이동반자없이자율주행차를단독으로시험운행하는데성공 - 페이스북 은 2016 년 오큘러스 VR 을인수, 오큘러스 는 삼성전자 와협업하여삼성기어 VR과 리프트 (rift) 를생산 스마트공장에필요한 IT융합국제표준화동향 제조공장의설비를공장내외부의다양한물건이나서비스와연결해야하기때문에통신수단이나데이터형식등많은사물의표준화가중요하고시급 IEC는 2014년 SMB 내전략그룹 (SG8, Industry 4.0-Smart Manufacturing) 을결성하였고, 우리나라도국가기술표준원주도로 IEC SG8 대응을위한스마트제조표준기술연구회를결성하여학계, 산업계, 연구계를대표하는 14명이운영중 SCADA/DCS 보안은미국국립표준기술연구소 (NIST) 와산업자동화협회 (ISA) 등에서이루어지는방식으로각디바이스의프로파일을관리하는산업사이버보안관리인 IEC(International Electro-technical Commission) 62443( 과거 ANSI ISA99) 표준이있으며, 산업용네트워크표준화를추진하고있는 IEC TC65(Industrial-process measurement control and automation) 와밀접하게협업 WSN(Wireless Sensor Network) 분야에서는 NIST에서암호표준화로제시한 128, 196, 256 bit AES(Advanced Encryption Standard) 방식을미국국가안보국에서정식승인 IPv6가표준프로토콜로예상되는 IoT 분야는전기전자기술자협회인 IEEE가주도하는표준이사실상표준으로사용되고있고, 센서정보전달목적과비동기적요청 / 응답설계구조인 CoAP(Constrained Application Protocol) 이저전력을지향하는프로토콜로서향후유력한국제표준을제시 IoT 표준화에있어미국의경우에는국제전기통신연합 ITU를주축으로 IEEE P2413 IoT architectural framework 기반의용어및정의와네트워크환경표준을주도 21

전략분야현황분석 국내스마트공장산업이슈 15 년현장자동화, 모델공장구축등국내중소 중견기업의스마트공장을위한현장밀착형 핵심기술을집중개발하기위해산업부와과기정통부에서 113 억원을투입 4 차산업혁명대응및제조업성장잠재력제고를위해스마트공장의보급 확산, 기술개발을 포함한정부의적극적지원은바람직하지만, 인력 장치에노하우가축적되어고도화되는 제조업의특성상단기적 정량적목표는인력 자원의비효율적소모를야기할수있음 보급 확산정책은단기적으로는정부주도의진행이불가피하나, 궁극적으로기업의수요와요건을 지속반영하여추진되어야함 스마트공장은기술개발, 보급 확산, 표준화등접근관점에따라현황분석및지원전략을구분할수있음 기술개발 : 요소기술들은기기연결및생산최적화를위한 ICT 융복합기술로개별기술의고도화가산업전반에미치는효과가큼 보급 확산 : 스마트공장은경쟁력기반이취약한중소 중견기업의생산성향상을위한도구 표준화 : 제조업전주기의플랫폼으로서이종기술간통합 연계 운용의표준화에대한접근이필요함 * 출처 : 산업연구원, 4 차산업혁명이한국제조업에미치는영향과시사점 (2017.05) [ 국내제조업의선진기업대비 4 차산업혁명대응수준 ] 스마트팩토리 로중소철강기업경쟁력강화 8) 전라남도와 ( 재 ) 녹색에너지연구원이선정한 빅데이터를활용한스마트팩토리에너지절감솔루션개발 사업은포스코광양제철소전후방중소기업을대상으로스마트공장지원체계를구축하는사업으로다른산업에비해에너지다소비업종인철강기업의에너지비용절감, 작업공정개선등을통해생산기업의경쟁력강화가기대됨 실증대상기업의생산시설에신재생에너지와조업환경을융합해빅데이터및 IoT 기반저비용맞춤형스마트에너지컨설팅솔루션개발및적용 8) 인더스트리뉴스, 박규찬기자 (2017.12.02.) 22

스마트공장 스마트센서, 4차산업혁명붐타고 날아올라 9) 최근스마트팩토리, 4차산업혁명의영향으로센서수요의증가는물론사용자의요구도다양해짐 - 프로세스오토메이션 (Process Automation, PA) 또는팩토리오토메이션 (Factory Automatin, FA) 의하위레벨에속한센서의성능이데이터의검출에서끝나지않고분석, 고속, 고정확도등기술적요소들에대한사용자요구가꾸준히증가하고있음 최근에는 IO-Link 기능을탑재한센서들이시장에확산 - 기존의필드버스레이어가리모트 IO, 상위 PLC, DCS 레벨까지는통신을통해상위로데이터를전송했다면, 센서와액추에이터가있는하위레벨에서는통신을하지않는사업장이많았음 - IO-Link가적용되면하단에있는센서, 액추에이터까지디지털화돼정보를주고통신을하게돼공장의스마트화에가속도가붙을것으로전망 현재 IO-Link 컨소시엄에는오므론, 터크, 발루프, 로크웰오토메이션, 아이에프엠, 슈나이더일렉트릭, 센시리온, 지멘스등 150개이상세계주요센서기업과산업용자동화기기제조업체가참여중 스마트공장의산업별차이관련논점 스마트공장의다양한혁신 Tool이산업에따라상당히다른혁신가치를가지기때문에각기업이속한산업에효과적인혁신 Tool을도입하는것이중요 산업별로스마트공장구현과혁신은상당히다른방식으로전개될수있으므로자사공장의혁신이슈에적합한스마트공장구축이중요 조립가공 ( 자동차 / 가전 / 부품 ) 산업은제품의빠른 Life Cycle 대응, 고객맞춤형생산, 노무비절감등이주요혁신이슈 프로세스장치산업은핵심공정의최적제어, 공정간연계제어, 설비유지보수를통한생산성향상등이주요혁신이슈 [ 스마트공장의산업별차이 ] 스마트공장 Tool 설비예방장비공정간연계제어전문가공정제어로봇자동화 조립가공산업 ( 자동차 / 가전 / 부품 ) 설비규모가작고, 여분의설비보유가능 개선 Impact 공정간상호작용제한적 개선 Impact 적용대상공정제한적 개선 Impact 높은노무비비중을대체가능한공정다수보유 개선 Impact 프로세스장치산업 ( 철강 / 화학 / 에너지 ) 설비고장손실이크므로핵심설비의고장방지필요 개선 Impact 공정간상호작용활발 개선 Impact 생산성핵심공정다수 개선 Impact 낮은노무비비중으로대체가능공정제한적 개선 Impact * 출처 : 포스코경영연구원, 스마트팩토리, 인공지능으로날개를달다 (2017) 9) 산업일보, 김원정기자 (2017.04.07) 23

전략분야현황분석 Connected Factory 연결관련논점 스마트공장도입을위한 Connected Factory 구축이선행되어야하지만막대한투자비를정당화할수있는혁신모델이확인되어야함 DB 구축비용이저렴해진것은사실이나수많은설비에서초단위로생산되는조업데이터를모두 DB화하는것은막대한비용이소요 설비 Maker 별로데이터포맷이달라데이터통합을위한 Middleware 개발에도상당한규모의투자가필요하고표준화를위한협의는아직도진행중 Pilot 공장을 Connected Factory로구축하여테스트하거나핵심제품 / 공정중심으로범위를한정한후필요한정보를연계하여테스트하는것이바람직 공정간연계제어를위해서 Connected Factory가필요하지만실제핵심적인제어인자는전체데이터에서극히일부분에불과 공정간상호작용이나상호작용하는인자를알지못하는상황에서는다수의공정과조업데이터에대한수집과분석이필요하지만일단파악한후에는해당조업데이터만연계관리하는것으로충분 운영모듈 (MRP/MES/SCM), 조업데이터와연계필요성관련논점 운영모듈에공장의조업데이터를통합하는것이어떤가치를가져올수있는지불분명함 삼성전자의 SCM 혁신, 기존 MRP의고질적인문제를해결한제3세대 MRP를비롯한운영모듈의혁신은 Level 1,2 조업데이터와의융합이아닌새로운운영프로세스를설계하고구현하는가운데탄생 3세대 MRP를제안한 Carol Ptak도정보의가시성만높여서는수요변동충격에더심하게노출될뿐이라며스마트공장을통한운영모듈혁신에부정적의견제시 데이터의가용성이확보되었다는이유로공장의 Level 1,2 데이터와운영모듈의통합을시도하기보다는기존에알려진혁신모델을추구 제조업의패러다임변화 스마트공장의기반이되는 4 차산업혁명기반기술의발전으로제조업계의생산과정이보다 유연해지고, PLM/MDM 기반의정보연결로맞춤형생산이가능해짐 제조업의산업특성상기계를활용해야하는부분이많았으며, 로봇기술의발달로사람이해오던역할을산업용로봇이대체할뿐만아니라정밀공정, 극한환경에서의작업에도로봇이대체투입되고있음 사물인터넷은스마트공장구축의필수요소로서사물이인터넷에직접연결되어작동하며각 연결고리에서인지적, 판단적기능을갖추게되어사물간연결된데이터가부가가치창출을 이루고, 실제물리적세계와사이버공간의융합이이루어져초연결화가실현될것임 24

스마트공장 사이버공간에서발생하는위협이증가함에따라사이버보안이중요해진한편, 클라우드형솔루션이보급화되면서클라우드및포그컴퓨팅보안이사이버보안의핵심이되었고, 스마트공장에대한오퍼레이션컨설팅중사이버보안에대한위험관리컨설팅이크게성장할것으로전망 과거여러부품소재를조립하여완제품을만드는조립산업이전체제조업에서큰비중을 차지했었으나, 3D 프린팅과양손로봇을통해한생산라인에서다양한부품소재의생산이 가능해졌고, 이에따라부품및소재의첨단화가더욱중요해질전망 25

전략분야현황분석 나. 핵심플레이어동향 해외업체동향 전통적인전문분야를기반으로하드웨어는상위응용영역까지, 소프트웨어는 IoT, 클라우드 등을접목한신규비즈니스영역으로확장하는추세이며, 글로벌시장지배력을무기로하여 글로벌선도기업들의독점이점차강화되고있음 독일지멘스의스마트공장 EWA(Electronics Works Amberg) 는현재까지가장성공적이라는 평가를받고있는스마트공장이며이공장은독일 인더스트리 4.0 의표준모델임 EWA에서는하루기준수집되는 5,000만건의정보를통해제조공정마다자동으로실시간작업지시를내리며이로인해작업및공정최적화가가능 이같은최적화로인해 EWA는전제품의 99.7% 를주문후 24시간내출하가가능하며급한설계변경에도유연하게대처할수있게되었고, 제품의불량률이 0.001% 수준으로급감함 공정의 75% 가자동화로진행되며이들기계설비들이네트워크로연결되어있어직원들의근무시간은평균 35시간이지만생산성은최고수준이고, 에너지소비역시기존공장대비 30% 정도낮아전체수익에기여 미국 GE 의대표적인스마트공장은멀티모달공장 (Multi-Modal Factory) 로 GE 의 생각하는 공장 (Brilliant Factory) 를처음으로적용한곳임 이공장에서는공장시설과컴퓨터가산업인터넷을통해실시간으로대화를나누고정보를공유하고품질유지와돌발적인가동중지를예방할수있는의사결정이가능 GE는스마트공장을이용해항공기엔진사업을단순판매에서고객사의성과창출을지원하는서비스형태로바꾸어가고있고, 스마트공장을지원하기위해클라우드기반의데이터분석서비스프레딕스 (Predix) 를출시하여데이터분석플랫폼을제공 지멘스의스마트공장 EWA GE 의 멀티모달공장 * 출처 : 융합연구정책센터, 4 차산업혁명과국내외스마트공장산업동향 (2017.02.06) [ 해외주요기업의스마트공장 -1 ] 26

스마트공장 일본로봇기업화낙은자동화시스템과지능형로봇을이용한대량생산뿐아니라다품종소량생산체제에도대응할수있도록기술을개발하고생산공정을설계함 화낙은조립공정의 80% 를로봇이처리하는등공장의자동화수준이높으며, 기계가공시스템은공작기계 6대와부품창고및라인을이동하는지능로봇 1대, 그리고작업자 1명만으로구성이되어 720시간연속가동이가능 중국의하이얼은 2015년가전업체로는세계최초로냉장고생산스마트공장을구축해원가절감과생산성향상을실현함 기존에 100미터에달하던전통생산라인을각 18미터에불과한네개생산라인으로교체하여원가절감을실현할수있었으며, 이를통해해당공장의인원 57% 를줄일수있었고, 생산라인의설비능력은 80% 높아졌으며주문생산및배송시간도 47% 단축시킬수있었음 화낙의 자가학습로봇 하이얼의스마트공장 * 출처 : KB금융지주경영연구소, KB지식비타민 -국내 외스마트팩토리동향 (2017.05.15) [ 해외주요기업의스마트공장-2 ] 아디다스는스마트공장을통해해외에서전량아웃소싱하던운동화제품을 2016 년부터 독일에서생산하여운동화 1 켤레의생산시간이기존몇주에서 5 시간으로축소되었고, 이 때문에아디다스는해당공장이름을 스피드팩토리 로명명함 아디다스는정부지원, 산학협력기반으로제조혁신과제를추진중이며, 산업용로봇적용등으로 생산자동화, 소비자맞춤형신발생산체계를구축함 Nobilia 는개인별맞춤사양과인건비부담을해소하기위해생산자동화를추진하였고, 생산성극대화로직원 1인당생산액이 5억원수준에이르렀으며이는인텔과유사한수준임 스마트공장프로세스를도입하여품질유지와생산비용절감으로국제적인가격경쟁력을유지하면서세계 70개국을대상으로제품을출하하고있음 전 ( 前 ) 공정에서는부품이나용도마다다른조립용의구멍위치를모두오라클로동작하는데이터웨어하우스로관리 후 ( 後 ) 공정에서는가공이완료된부품중 ERP MES를통해필요한부품을선정하고, 포장된부품에 RFID 태그 / 바코드를부착하여생산공정과 ERP가직결되어각부품마다아이덴티티를보유 공장은모든과정에걸쳐서자동화소프트웨어가작동하는 PC 컨트롤러로자동제어 27

전략분야현황분석 인텔 (Intel) 은사물인터넷을통해생산공정사전검증및실시간설비관리를하고있으며, 특정품목의시범적용으로 12 년 300 만달러의원가를절감 테슬라 (Tesla) 는용접, 조립, 절단등의공정에산업용로봇을적용해자동차이외의품목도 생산이가능한유연한생산체계를구축 로크웰오토메이션은센서장비, 제어장비와같은하드웨어와네트워크기술및소프트웨어같은 인프라및응용프로그램까지산업전분야에걸친자동화와정보솔루션을제공 Honeywell 은자동화기기, 제어기기, 전자통신제조업체로대형전자장치에서소형 온도조절기까지다양한제품을공급하고있으며데이터처리시스템과산업용애플리케이션 등소프트웨어솔루션으로사업영역확대 슈나이더일렉트릭은에너지관리분야글로벌기업으로빌딩자동화, 제어및전력모니터링 기술을바탕으로공장, 주택, 빌딩의에너지인프라와데이터및네트워크솔루션제공 국내업체동향 대기업중심으로 ICT 적용제조현장혁신을위한시도가일부진행되고있으나, 외산솔루션에대한의존도가높고, 국내기술의한계로민간투자는시작단계에불과함 재고관리의효율화와물류 유통의혁신을위해 RFID 사업을활발하게추진했으나, 공정및공급망전체에걸친 End-to-End 기술적용은미흡한수준임 MES, ERP등의솔루션은삼성 SDS, LG CNS, SK C&C와같은국내 SI업체들의활동으로글로벌기업과의경쟁에서다른요소기술에비해많이뒤처지지않는수준이지만, GE, 로크웰, 지멘스, Applied Materials등의해외기업들이다양한산업분야에강세를보이고있음 LS산전은수요예측시스템 (APS) 이적용된유연생산시스템방식의스마트공장체제를구축하여설비대기시간절반감축, 생산성 60% 향상, 에너지사용량 60% 이상절감, 불량률 6PPM( 백만불율 ) 급감등의성과를달성함 ICT와자동화기술융합을통해다품종대량생산은물론맞춤형소량다품종생산도가능한시스템변혁을구현 공장자동화시스템과스마트그리드기술을융합하여에너지최적화를위한통합제어관리시스템도입 포스코는 2015 년말부터광양제철소후판공장을시작으로주요공장의스마트화가진행되고 있으며, 이는자회사인포스코 ICT 가주관하고있음 포스코가추구하는스마트공장은제품생산현황을면밀히분석해생산을최적화하는데중점을 두고있으며, 이를통해원가절감, 품질불량감소, 설비장애감소를예상 28

스마트공장 현대위아는서산엔진공장에 IoT, 빅데이터솔루션을적용해 2019 년까지스마트공장을시범구축할예정으로여기에적용될스마트팩토리솔루션 (HWMMS) 을상용화해외부에판매하는방안추진중 공작기계에첨단 IoT 센서를붙여설비상태를실시간으로전송하는시스템을구축하고, 스마트팩토리구축으로고장예측 가동률최적화에의한생산량향상이기대됨 19년까지 500억원을대 중소기업협력재단에출연하여 ICT 역량이부족한중소협력사의스마트화를적극추진 삼성전자는경북창조경제혁신센터와함께경북지역에 100 개스마트공장구축을시작으로 17 년까지 400 개의스마트공장육성계획 LG CNS 는 LG 그룹사및외부 IT 서비스및컨설팅서비스를제공하고있으며, 특히 MES 같은소프트웨어나공정설계서비스와같이공장의전반적인솔루션을제공 자동차부품기업인전우정밀은스마트공장을도입하여원자재투입소요시간을 75% 단축하는등약 42억원의비용을절감함 제품불량률감소와제품제작시간단축등으로효율을극대화할수있었으며품질또한최고수준에이른것으로평가됨 신성이엔지의용인공장 ( 반도체클린룸공기주입장비생산 ) 은스마트공장도입을통해생산능력이이전음성공장생산능력보다 2배증가함 작업자들이라인에늘어서수작업으로제품을조립하는기존의공장들과달리생산라인에서기계들이자동으로제품을만들어포장및적재까지하고, 공장내자재운반도무인운반차 (AGV) 가담당 에이시에스는실시간생산정보화를위한컨설팅및시스템통합뿐아니라 MES 같은솔루션부터 IoT 센서및디바이스까지공장전반에걸친 IT 서비스를제공 29

전략분야현황분석 4. 시장동향및전망 가. 세계시장 전세계스마트공장시장규모는연평균 8.0% 씩성장하여 2018 년 2,461 억달러의경제적 가치를창출할전망 [ 스마트공장세계시장규모및전망 ] ( 단위 : 백만달러, %) 구분 16 17 18 19 20 21 CAGR 합계 210,991 227,870 246,100 265,788 287,051 310,015 8.0 * 출처 : 삼정 KPMG 경제연구원, 삼정 Insight 제 55 호 (2017.12.19.) [ 세계지역별스마트공장시장규모및전망 (ICT 시장 ) ] ( 단위 : 백만달러, %) 구분 16 17 18 19 20 21 CAGR 미주 4,830 5,180 5,570 5,977 6,413 6,881 7.3 유럽 4,340 4,620 4,930 5,246 5,581 5,938 6.4 아시아 4,510 5,010 5,560 6,160 6,826 7,563 10.8 중동 8,300 9,100 9,900 11,058 12,352 13,797 11.7 합계 14,510 15,720 17,050 18,465 19,998 21,658 8.3 * 출처 : Markets and Markets (2013) 의추정치 해외스마트공장시장은독일과미국, 일본이주요강국으로이들은모두공급산업에서의 경쟁력을바탕으로수요 공급산업이균형적으로발달함 미국은산업인터넷이라는이름으로클라우드중심의플랫폼을구축해인공지능과빅데이터해석등을접목시켜공장의지능을향상 독일은공급기술육성을위한테스트베드구축과대학생인력양성, 기술사업화및비즈니스모델발굴까지고려한종합적인전략수립및추진 주요선진국들은저출산고령화현상에따른생산가능인구감소에대응하기위한방안으로, 중국등신흥국은인건비상승에대한대응및제조업경쟁력강화측면에서스마트공장을 구축하고고도화해나갈전망 30

스마트공장 나. 국내시장 국내스마트공장시장규모는 2016년 3조 8천억원에서 2021년 6조 3천억원에이를전망 ICT 공급시장과디바이스공급시장이각각연평균 11.6%, 8.9% 씩성장해스마트공장보급확산속도가빨라질전망 그러나제조분야의외산솔루션도입비율이약 90% 에달하며, 특히하드웨어및소프트웨어를구성하는기초부품 컴포넌트연구, IT 원천기술확보가취약함 [ 스마트공장국내시장규모및전망 ] ( 단위 : 억원, %) 구분 16 17 18 19 20 21 CAGR 합계 38,290 42,349 46,838 51,803 57,294 63,367 10.6 * 출처 : 삼정 KPMG 경제연구원, 삼정 Insight 제 55 호 (2017.12.19.) 스마트공장적용기술관점핵심기술 R&D 지원정부투자를추적 분석한결과, 과제기준으로 2,568 억원규모 ( 10~ 15 년 ) 가투자되어왔으며, 그규모는지속적인증가추세중으로분석 문재인정부는대통령직속의 4차산업혁명위원회 를설치하며향후컨트롤타워로서의미래산업변화에대응하겠다는뜻을보임 산업부가지난해부터기반을다져온 12대신산업중심의산업구조고도화사업과의시너지기대 - 12대신산업연구개발지원강화, 5년간민관합동 7조원투입 - 기술제품중심부터서비스융합및사업모델실증까지全주기에대해통합지원 스마트공장사업은산업부발표기준, 2020년 2만개구축목표가 2025년 3만개구축으로확대 ( 17.04) 스마트공장의기반이되는 ICT 기술및기존생산제조기술의융합을통해주력산업의고부가가치화와신산업창출필요 주요선진국들의스마트공장관련연구개발에서는민관협력이강조되고있으며국내스마트공장관련정책에도산학연의긴밀한협력필요 반도체, 자동차, 전기전자산업은국내제조산업분야중가장많은영향을받고있으며, 산업별시장변화와새로운기술등장으로제조공정의체질개선이이루어지고있음 핵심기술로가상설계, 머신비전, 로봇기반자동화, 3D 프린팅등이적용되고있음 31

전략분야현황분석 5. 기술동향및이슈 가. 기술동향 제조공정의디지털화가진행되면서생산라인뿐만아니라공급사슬전공정에걸쳐 사물인터넷, 센서, 클라우드기반의초연결화가가능해지면서, 스마트공장의제조사와부품 공급업자간의유기적인연결성강화 사이버물리시스템 (CPS) 을구현하기위해서는모든사물들을연결시키는사물인터넷 (IoT) 과 데이터를통합적으로수집하는플랫폼, 자율적으로의사결정을지원하는빅데이터분석력, 인공지능기술등다양한기술요구 CPS 기술이활용된스마트공장의궁극적모습은디지털트윈 (Digital Twin) 으로가상의공간과현실공간의생산활동이완벽히동기화되는것을목표로함 제조공정현황, 물류및유통현황에대한모니터링뿐만아니라, 피드백을통한즉시적제어를목표로하는바, 이러한데이터에의한연결과신속분석, 즉시최적화피드백은제조혁신의밑바탕이됨 3D 프린팅은단일장비로다양한제품생산이가능하여공장의생산라인을간소화할수있고, 제품개발단계에서시제품의제작비용과시간을절감할수있음 미리재고를확보해둘필요가없고, 필요시맞춤형주문생산이가능하고, 다품종소량생산구현이가능해짐 실시간으로쏟아져나오는데이터의양이폭발적으로증가하여제조현장과지리적으로가까운 위치에클라우드환경을만들어주는포그컴퓨팅 (Fog Computing) 이등장 이는작고분산된컴퓨터로처리되어사물인터넷기기간연산, 저장, 네트워크서비스를보다효율적으로제공할수있는장점을가지고, 기존클라우드컴퓨팅의대체가아닌서로상호작용하는역할을할것으로기대 비슷한개념으로 IBM의엣지컴퓨팅 (Edge Computing) 도있음 애플리케이션의수평적 수직적통합이슈가화두 현재제조애플리케이션공급기업들은자사솔루션의영향력을늘리기위해서각자의독립된플랫폼만을제공하고있으며, 이러한애플리케이션은수평 수직적연계성이낮은문제점이있음 기존의엔지니어링소프트웨어공급기업들과비즈니스솔루션공급기업들도서비스하던솔루션의영역을넓혀가고통합하는추세 - 독일의 SAP는기존의 PLC MES ERP로수직구조화되어있는아키텍처에서 PLC와바로실시간인터페이스가가능한 MES와통합된 ERP를제공해생산환경의동적변화에보다유연하게대응할수있는솔루션제공 32

스마트공장 제조와 ICT가융합된형태의플랫폼개발및상품화 플랫폼전문기업들은산업용제조디바이스업체들이쉽게접근할수있는제조와 ICT가융합된형태의플랫폼과제조업지원솔루션을개발하고있음 - 독일지멘스의 TIA(Totally Integrated Automation) 와같은플랫폼은다양한제조디바이스들과의표준 IoT 기반연동과여러공장에대한광역연결성을지원하여단일공장을연결형공장으로확장시킬수있는기술제공 네트워크에연결가능한지능화된산업용스마트디바이스공급 네트워크로연결된산업용스마트디바이스공급은단순자동화에서벗어난센서를통한다양한기기상태정보전송, 실시간피드백, IoT 플랫폼을통한기기간제어및모니터링수행의상호운용성을극대화할수있음 - 독일의 FESTO는드라이브, 밸브, 센서등에컨트롤러, 무선통신기기등다양한기능을통합개발하여, 해당부품들의실시간상태모니터링및데이터통신제어를가능케하고장비부품간실시간커뮤니케이션구현 국내기술동향 현재우리나라의스마트공장기반산업관련국내공급사의기술경쟁력은선진국대비취약한상황 스마트공장시범사업을기준으로국내공급기술은중저가장비 부품중심이며, 고부가가치분야및설계 솔루션분야 ( 제품수명주기관리 (PLM), 컴퓨터지원설계 (CAD) 등 ) 는대부분해외의존 현재국내공급사의경우스마트공장필요기술중일부를단품으로공급하는소규모기업위주로, 전체가치사슬의국제적제조경쟁력이균등하도록구성된토탈패키지제공능력이부족함 국내공급사제품의신뢰성 안전성에대한실증기회가부족하다는것이시장진입및창출의주요장애물로지적되고있음 [ 국내스마트공장시범사업공급기술의국가별점유율 ( 14 년 ) ] 국가점유율 (%) 적용분야 일본 59.1 핵심제어모듈 한국 34.1 기타부품 미국 4.6 센서, 영상카메라 기타 2.1 전원부품등 * 출처 : KISTEP 한국과학기술기획평가원, 4 차산업혁명대응을위한스마트공장 R&D 현황및시사점 (2017.07.) 33

전략분야현황분석 * 출처 : NARS 국회입법조사처, 스마트공장관련정책의현황및개선과제 (2017.10) [ 주요국스마트공장기술수준비교 ] [ 국내스마트공장기술수준 ( 선진국 =100) ] 기초기술하드웨어소프트웨어 센서사물인터넷빅데이터산업용로봇공정제어디지털설계공정제어 75 82 77 40 20 20 70 * 출처 : 한국산업기술평가관리원, 산업통상자원부 (2015), KISTI 마켓리포트 (2016.10.31.) 재인용 * 출처 : 한국표준협회, 이슈리포트 -4 차산업혁명대응을위한스마트공장 R&D 현황및시사점 (2017.07) [ 스마트공장요소기술에대한우리나라수준 ] 우리나라는 2014 년국내 277 개사에스마트공장시범사업을지원하여불량률감소 (32.9%), 원가절감 (23.1%), 노동생산성향상 (14.5%), 납기단축 (27.0%), 매출증가 (16.8%) 성과달성 생산설비 (PLC), 센서, 기반 SW (ERP, MES, CAD) 등의솔루션은대부분글로벌기업에기술종속 컨트롤러, 서보모터 / 드라이브등핵심부품, High-End 의장비, 유연생산운용솔루션등스마트공장의 핵심요소대부분은독일, 일본, 미국으로부터수입 34

스마트공장 스마트공장은설비 기계 제조기업과 SW 업체간협력이전제되어야하며, 이러한상호운용및호환성을위해표준화가중요 국제표준화기구는 ISO/TC 184, IEC/TC 65, IEC/SMB SG8 등에서스마트공장에대한개념, 표준화범위, 표준화항목, 관련기존표준, 추가개발표준화항목, 표준화로드맵등에대한표준화기획연구단계 우리나라는중소제조업에서축적한다양한생산모델을통해공정중심의스마트공장표준화기반구축을할수있는기반을보유 정부는스마트공장의구성모델, 관련기능요소, 상호간의정보교환모델, 표준화항목, 표준화현황, 신규표준화항목등의전체표준화로드맵을개발하여표준화목표설정및표준화추진전략수립 - 국내개발기술의국제표준선점과원천기술의국제표준개발, 표준강국실현에필요한기반조성 [ 표준화관련정부지원과제 ( 16 년기준 ) ] 구분사업명과제 R&D 내용 과기정통부 ( 舊미래부 ) 산업부 SW컴퓨팅산업원천기술개발사업정보통신방송표준개발지원사업정보통신 방송기술개발사업 (CSF) 스마트공장고도화기술개발사업스마트공장고도화기술개발사업국가표준기술력향상사업국가표준기술력향상사업 CPS 미들웨어스마트공장연동 / 상호운용성표준화공정프로세스참조모델표준개발스마트공장보급 확산공통산업표준스마트공장수직 수평통합제품데이터및품질정량화정보통합및 RAPIEnet 표준화 * 출처 : 한국표준협회, 이슈리포트 -4 차산업혁명대응을위한스마트공장 R&D 현황및시사점 (2017.07) * 출처 : 전자부품연구원, 스마트공장수준비교보고서 (2014.12) [ 주요핵심요소제품의국내기술수준 ] 35

전략분야현황분석 민간의스마트공장자체도입의지와관련하여스마트공장자체도입에대해 정부의지원이 있으면도입예정 (83.5%) 이라는의견이압도적임 스마트공장도입시기대효과와관련하여 관리의용이성 (46.8%), 생산량증가 (21.1%), 인건비절감 (19.3%), 물류비용감소 (6.4%) 등의순으로나타남 기업의스마트공장도입동기는비용절감및공정관리개선에맞추어져있으며, 고객수요대응이나제품 기업의혁신에대한인식은매우낮은상태 스마트공장도입이기업이추구하는혁신과고객만족을이끌어신제품 신시장을창출하여기업에도움이된다는인식의공유가필요 이를위해서는스마트공장보급이장기적으로 중간2~ 고도화 수준의확산으로반드시연계 진행되어야함 ( 단위 : %) * 출처 : 한국표준협회, 이슈리포트 -4 차산업혁명대응을위한스마트공장 R&D 현황및시사점 (2017.07) [ 민간의스마트공장자체도입의지 ] 인력 장치에노하우가축적되어고도화되는제조업의특성상단기적 정량적목표는인력 자원의비효율적소모를야기할수있음 스마트공장의기술개발과보급 확산등다양한측면을고려하였을때기업수요와수준에대한면밀한파악이전제되지않은고도화추진은핵심기술의해외의존도가심화될우려가있음 미국및유럽등에서는 IoT 산업활성화와이용자보호를함께고려하는제도를시행및준비중 미국정부는공공및민간전문가의견을수렴해사이버보안강화정책을지속적으로추진, IoT 보안강화 EC는 IoT 보안기술개발과인증및표준화에초점을맞추어 IoT 보안권고사항및가이드라인형태의보안지침마련 중국정부는미래핵심산업으로 IoT 기술을육성시키고, IoT 핵심원천기술확보를위해 IoT 보안강화를추진 36

스마트공장 IoT 보안분야는아직초기시장진입단계로서아직선두주자가없는상황으로시장선점을위한 좋은기회가될것임 맥킨지앤컴퍼니 (2015) 에따르면, IoT 응용기술을생산공정에도입할경우, 10~20% 의에너지를절감할수있으며, 20~25% 의노동효율성을증가시킬수있을것으로예상 1인당생산량 생산능력, 납기준수율, 생산설비운영효율, 설비가동률, 고객만족도등향상 생산불량률, 제조원가, 의사결정시간, 불용재고, 생산설비장애발생건수등이감소 산업사물인터넷 (IIoT) 의세계규모는 16 년 1,092 억달러였고, 연평균성장률 27.8% 로 25 년 9,336 억달러에달할것으로예측 (Grand View Research) IIoT 는프로세스, 센서및기타기술과의적용으로더욱성장할전망 37

전략분야현황분석 나. 주요업체별기술개발동향 (1) 해외업체동향 사실상의표준을제정하여시장을주도하는요소기술기업으로는파낙, 미쓰비시, 야스카와등일본기업이중심을이루고있으며, 플랫폼서비스를제공하는응용기업으로는유럽과미국계기업들이중심을이루고있음 지멘스, 페스토, SAP( 독일 ), ABB( 스위스 ), 로크웰오토메이션, 에머슨 ( 미국 ) 등 독일지멘스는 CAD/CAE/CAM, MES에서드라이버까지폭넓은포트폴리오를바탕으로가장높은시장점유율을확보 로크웰오토메이션, ABB, 에머슨, 미츠비시등이뒤를잇고있음 CAD, SCADA, 이미지센싱등의솔루션또한전량지멘스와로크웰과같은해외제품ㆍ솔루션에의존중 GE 는산업생산품에대한제조운영기능들을클라우드기반으로제공하기위해프레딕스를 개발하였고, 이를바탕으로제트엔진, 가스터빈, MRI 스캐너등의개발 생산에적용 다쏘시스템은 3D 캐드, 3D 디지털목업, 기업간협업솔루션, 제조인텔리전스솔루션, PLM 솔루션을자동차및항공등다양한제조기업에제공 오라클은소프트웨어, 서버, 네트워크, 스토리지부문전문기업으로데이터베이스관리시스템, ERP, CRM 및공급망관리시스템인 SCM 소프트웨어제공 PTC 는 3D 캐드기반의 PLM 및서비스관리솔루션을보유하고있으며엔지니어링분야의 수치해석기반솔루션제공 SAP 는시스템, 애플리케이션, 데이터처리등의 IT 기술을바탕으로 ERP 와같이기업의 사업운영및고객관계를관리하는기업용소프트웨어제공 Cisco 는네트워크전문기업으로스위치, 클라우드, 스토리지네트워킹, 라우터, 소프트웨어등 다양한통신관련제품을보유하고있으며엔터프라이즈네트워크서비스, 클라우드서비스, 통합 컴퓨팅서비스등을제공 토요타 (Toyota) 는스마트공장을통해기존 JIT(Just in Time) 체계를고도화하여부품공급사, 물류업체등전공급망정보를통합관리함 38

스마트공장 미쯔비시전기 (Mitsubishi Electric) 의 e-f@ctory 자동화기술과인텔의사물인터넷기술이 접목된차세대공장자동화 (FA) 시스템개발을위해협력하고있으며, 이를통해조기고장예측 등을통한생산성향상을목표로하고있음 미쯔비시전기는로봇, 제어기, PLC 등공장자동화와관련된다양한기기및제어솔루션을보유하고 있으며공장전체를커버하는패키지형솔루션으로확대 세계각국은첨단센서의경쟁력을산업분야경쟁력의핵심요소로인식하여집중지원중이며, 첨단센서개발에필요한공공 R&D 인프라와상용화파운드리구축 운영 Bosch, Nova Sensor, Honeywell, Areescale, Analog Device 등글로벌기업들이센서및스마트센서 R&D를주도 인텔, 코닝, 하니웰, 제록스등의업체에서는 MEMS Industry Group 을신설하는등시장성을높이평가하고있으며 Nova Sensor, Motorola, Delphi 등의업체에서 MEMS 기술을이용한센서를생산, 판매중 (2) 국내업체동향 우리나라스마트공장시스템시장에서는로크웰오토메이션코리아, 슈나이더일렉트릭코리아, ABB 코리아, 터크코리아, 한국오므론제어기기, 한국요코가와전기, 한국훼스트, 힐셔코리아 등외국계기업이강세 우리나라에서도기존의산업용전기기계또는시스템통합개발기업들이스마트공장으로전환 LS산전, 두산인프라코어등이응용시스템과요소기술개발에주력하고있으며, SI기업인 SK C&C, LG CNS 등이스마트공장사업을적극적으로추진중이나, 요소기술개발상당수의핵심기술을해외에의존하고있는실정 삼성 SDS 는미라콤아이앤씨를인수하여 MES 뿐아니라설비자동화, 공장모니터링, 제조품질관리, 생산스케쥴링등의솔루션제공 유노믹은 OMA DM 기술을중심으로다양한솔루션을제공하였고, 국내공작기계제조사와 함께모바일기반공작기계제어소프트웨어개발, 2013 년부터북미표준제조기술규격인 MT Connect 및 OPC UA 를중심으로공작기계모니터링시스템개발 펜타시큐리티는펜타스마트팩토리시큐리티솔루션을적용, 스마트공장운영과정에서 발생할수있는보안위협을최소화하고, 데이터수집부터모니터링, 프로세스제어까지 가능하도록안전한스마트공장환경구축 39

전략분야현황분석 [ 스마트공장요소기술보유및고객서비스제공주요기업 ] 구분유형주요업체 디바이스 설비센서액추에이터 통신모듈송수신센서단말기 Rockwell, GE, CDS, Siemens PLM( 미국 ), ABB( 스위스 ), Siemens( 독일 ), Schneider( 프랑스 ), Invensys( 영국 ), SAP( 독일 ), Dassault Systems( 프랑스 ), Mitsubishi( 일본 ) 퀄컴, TI, 인피니온, GE, IBM, Apple, Google, 브로드컴, 미디어텍, ARM, 삼성, Cinterion, Telit, Sierra, SIMcom, E-divie, Teluar 소프트웨어플랫폼솔루션 Jasper, Axeda, Aeris, Pachube, 퀄컴, Inilex, Data smart, Omnilink, Data Technology Service, Cisco, Siemens, Bosch 서비스 통신사업 Verizon, Sprint, AT&T, Vodafone, T-mobile, NTT 토코모, SKT 서비스사업 Cross Bridge, Numerex, KORE 등 * 출처 : 국가기술표준원기술보고서제 78 호, 스마트공장기술및표준화동향 국내센서산업의경우삼성전자등일부대기업을제외하고는대부분의기업이영세 상당수의기업이수입된센서를기반으로제품의후 ( 後 ) 가공, 조립, 패키징에의한모듈생산에의존 일부품목을중심으로칩과프로토타입이개발되고있지만, 기술격차도상당한수준인것으로나타남 직접칩을개발해도시험 평가할수있는생산시설이나테스트기관이없는상황이며, 기술특허는양적 질적모두글로벌평균이하인상황임 40

스마트공장 다. 기술인프라현황 14년부터스마트공장의확산을통해제조업생태계를혁신하고제조업전반으로확산하고자 제조업혁신 3.0 전략 을수립하고추진 제조업혁신 3.0 전략 : 제조업과 IT SW, 서비스및타산업과의융복합및저비용 다품종 유연생산방식확산을주내용으로함 스마트공장보급 확산은 14 년도에산업부와중소벤처기업부 ( 舊중기청 ) 주관으로 280 개사에 대한시범사업으로시작 2017 년 4 월산업부는 스마트제조혁신비전 2025 를발표 기반산업경쟁력강화를위한기반기술역량확보, 보급 확산사업을통한시장창출, 공급기업의 해외시장진출을위한 스마트공장얼라이언스 를구축함 스마트공장을위한 R&D 지원도 ICT, 기계, 표준화등다양한분야에서진행되고있으며, 과학기술정보통신부, 산업통상자원부를중심으로요소기술 R&D 진행 스마트공장관련정부 R&D 과제는 11 년이후로지속증가해왔음 수행주체로는출연연 (36.7%), 중소기업 (32.3%) 중심으로지원비중이높고, 연구단계는개발 (53.2%) 가 중심으로기타, 응용, 기초단계순임 [ 스마트공장관련정부 R&D 주요투자내역 ] ( 단위 : 백만원 ) 부처명세부사업명 2016 년예산 산업통상자원부센서산업고도화전문기술개발사업 9,078 산업통상자원부로봇산업핵심기술개발사업 72,193 산업통상자원부스마트공장고도화기술개발 9,945 산업통상자원부산업기술융합기반구축 ( 스마트제조혁신 ) 75,481 산업통상자원부기계산업핵심기술개발사업 ( 제조생산시스템 ) 1,000 과학기술정보통신부사물인터넷융합기술개발 8,030 과학기술정보통신부 ICT 산업융합보안솔루션개발 2,850 과학기술정보통신부 USN 산업융합원천기술개발 1,497 합계 180,000 * 출처 : 한국표준협회, 이슈리포트 -4 차산업혁명대응을위한스마트공장 R&D 현황및시사점 (2017.07) 41

전략분야현황분석 국가연구개발지원사업 중소벤처기업부 - 중소기업기술혁신사업 - 제품서비스기술 / 공정 품질기술 / 산학연협력기술 / 상용화기술개발사업 - 중소기업 R&D 역량제고사업 - 지역특화산업육성 ( 융복합기술개발사업 ) - 기술혁신형중소기업연구인력지원사업 - 산업주도형기술교육혁신사업 - 혁신형일자리선도사업 산업통상자원부 - 전략핵심소재기술 / 산업융합원천기술개발사업 - 산업엔진프로젝트 (19대미래성장동력 ) 차세대스마트러닝산업지원센터구축사업 과학기술정보통신부는 2015년부터 2018년까지울산, 구미, 천안 3개지역에 사물인터넷제조융합테스트베드구축사업 추진 - 1차년도 (2015년) 의료기기용정밀모터기술테스트베드 ( 구미 ), 2차년도 (2016년) 개인용전자의료기기테스트베드 ( 울산 ), 3차년도 (2017년) 한국형스마트공장테스트베드 ( 천안 ) 등연차적구축 - 테스트베드를통한비즈니스모델구축이핵심으로스마트공장공급기술과테스트베드에대한인증체계를확립, 기능성평가와성능및신뢰성평가, 기능안전평가등평가업무수행 중소기업진흥공단 - 인력양성 ( 컨설팅지원사업 ) : 중소기업의특성에맞는맞춤형컨설팅을지원하여성장기 정체기기업의지속성장을위한근본체질강화및글로벌경쟁력확보 민관합동스마트공장추진단 - 보급사업을통해 2017년 11월말까지 4,889개의스마트공장구축을지원했고, 2025년까지 3만개의스마트공장을보급한다는스마트제조혁신비전 2025를발표 - 추진단이진행하는사업은크게세가지로보급및확산사업지원사업, R&D 지원사업, 표준진단서비스로이루어져있음 - 스마트공장 R&D 로드맵을수립해설계자동화, 품질고도화, SW 통합운영, 개방형산업 IoT 플랫폼등스마트공장보급과연계한 6대 R&D 과제를진행 - 민간의자발적인스마트공장확산을위해표준진단모델을개발, 자발적진단지원 제조업혁신 3.0 전략실행대책 - 생산현장의스마트화를통해획기적인생산성 경쟁력제고목표 - 개인맞춤형유연생산을위한스마트공장고도화와융합신제품생산에필요한 8대스마트제조기술개발추진 - 스마트공장자동화설비, 지능형로봇, 자율공정시스템등에복합센서연결및데이터수집 제어등에활용 42

스마트공장 정부에서는출연연과대학등에서개발된기술을중소기업에서활용할수있도록적극적으로지원 한국전자통신연구원은정보통신기술진흥센터등과함께중소제조기업및창업기업들의시제품생산등을적극지원하기위한 스마트팩토리기반개방형제조서비스실증테스트베드 개소 - 소량의제품을합리적비용으로생산유통할수있도록아이디어를신속하게제품화하는데필요한시제품및초도생산지원 정부에서는고가의시험, 개발장비를중소기업에서구매및활용하기어려운상황을 감안하여출연연이나대학에서국가과제로구매한연구장비를대여할수있는시스템을 만들어활용하고있음 수원대학교 ( 총장이인수 ) 가첨단기술연구센터 미래혁신관 을구축, 4차산업혁명시대를이끌실무형인재를양성하고자함 독일훼스토와협력해만든국내최초의스마트팩토리러닝센터에는독일 인더스트리 4.0 기술표준인훼스토의스마트공장 2개조립라인을미니어처형태로갖추고, 체험교육이가능해스마트공장을직접경험한인재들을배출해시장에서경쟁력을갖추고자하며, 학생뿐만아니라기업임직원의재교육학습장으로도사용될것 빅데이터를분석하고머신러닝과인공지능 (AI) 을통해향후개선점을제시하는데이터사이언스머신러닝센터도구축 가상현실 (VR) 증강현실 (AR) 혼합현실 (MR) 센터도마련되어있으며, 독일다국적소프트웨어기업인 SAP와협력해 디자인싱킹랩 (Designthingking Lab) 을만들것 정부는인공지능제품 서비스개발에활용되는핵심 원천기술개발에 2017년부터 2023년까지 1,278억원을투입하고 2018년에빅데이터전문센터 3곳을육성할계획 AI, SW 등에서전문인력을육성하기위해지능정보특성화대학원신설, SW 중심대학을현재 20곳에서 2019년 30곳으로확대 2022년까지지능정보분야에서최고급전문인력 6,000명, 핵심 SW 전문 융합인재 2만명양성 산학협력과정개발등을통해사이버보안전문인력 1만명, 나노기술고급인력매년 800명양성 43

전략분야현황분석 6. 중소기업시장대응전략 Factor 기회요인위협요인 정책 제조업혁신 3.0전략에서제조업과 IT SW 및타산업과융복합화 스마트공장의핵심기술선정 지원 스마트공장보급 확산정책시행 스마트공장기술개발과보급 확산정책간전략적연계부족 지식재산권등연구개발의결과물을적절히보호하기위한보호방안미흡 산업 고객만족과기업 경쟁력 확보를 위한 필수적 생산혁신으로부각 맞춤형생산으로의패러다임변화 제조공장의에너지소비증가로에너지비용절감에 대한제조기업의수요증가 스마트공장도입을위한 Connected Factory 구축에대한막대한투자비부담및확인된혁신모델부재 글로벌선도기업들의독점이점차강화됨 스마트공장구축을위한자금조달의어려움 시장 스마트공장핵심기술 R&D지원정부투자규모지속적증가추세 산업별시장변화와새로운기술등장으로제조공정의체질개선중 해외스마트공장시장들은공급산업에서의경쟁력을바탕으로수요 공급산업이균형적으로발달 ICT 등에서빠르게등장하는새로운기술활용에필요한인력부족및직원훈련한계 기술 제조공정의디지털화로스마트공장의제조사와부품공급업자간의유기적연결성강화 중소제조업에서축적한다양한생산모델을통해공정중심의스마트공장표준화구축기반보유 IoT보안분야는초기시장진입단계로시장선점의기회 국내스마트공장기반산업관련국내공급사의기술경쟁력이선진국대비취약함 생산설비, 센서, 기반SW 등의솔루션은대부분글로벌기업에종속되어있음 숙련기술자확보의어려움 제조업혁신 3.0 에너지비용절감 산업융합화 제조공정디지털화 생산패러다임변화 표준화구축 중소기업의시장대응전략 제조혁신 3.0전략에서 IT와소프트웨어융합을통한제조업혁신전략설계 기존대비고품질 / 고정밀자동생산, 소비자맞춤형유연생산, 효율적인생산자원관리, 공정비용절감, 새로운비즈니스창출등기대 다양한제조산업으로확산가능하도록스마트공장용공통생산, 조달 물류및안전기술개발 수요산업과의융합을통한내수시장확보및대기업동반진출을통한글로벌틈새시장공략 고효율, 고부가가치화기술확보를통한시장경쟁력강화 44

스마트공장 7. 주요기술개발테마 가. 기술개발테마별개요 기술개발테마 개요 센서및화상처리기술 기존센서에논리, 판단, 통신, 정보저장기능이결합되어데이터처리, 자동보정, 자가진단, 의사결정기능을수행하는고기능, 고정밀, 고편의성, 고부가가치센서 스마트제조애플리케이션 스마트공장의공정설계, 제조실행분석, 품질분석, 설비보전, 안전 / 증감작업, 유통 / 조달 / 고객대응등을실행하는애플리케이션 스마트제조 CPS 기업의정보시스템 (ERP, CRM, SCM, MES 등 ) 및컴퓨팅시스템 (PLC, CAD, CAM, 센서등 ) 과현실세계의사물 ( 기계, 로봇등 ) 들과네트워크로통합하여제어하는기술 제조빅데이터분석시스템 제조의全주기를빅데이터심층분석을통해정확한수요예측, 고객맞춤형설계, 심층적피드백반영, 라인효율최적화, 예방형장비교체, 선진적물류 / 유통체계, 장비효율극대화, 레고식맞춤형 / 주문형생산, 이상탐지기반고품질제품생산등을가능하게하는시스템 산업용고신뢰 / 저전력네트워킹 스마트공장환경에적합한네트워킹기술을제공하는제품및기술을개발하는것으로공장환경에적합한고신뢰성저전력의네트워킹기술을탑재한제품, 단위시간당전송속도뿐만아니라지연시간 (latency), 전력소모등종합적인성능의획기적개선이필요하며, 설치면적, 유연성, 신뢰성등에서도우수한특성을제공해야함 스마트공장플랫폼 글로벌기업이주도하고있는스마트공장플랫폼의국내실정에맞는중소기업형스마트공장공통플랫폼을의미. 센서, PLC, 설비등과의공통연결을지원하고표준화된데이터교환을가능하게하고, 응용프로그램및클라우드와통합등의기능을제공하는제품 3D 프린팅제조시스템 디지털디자인데이터를이용, 소재를적층 ( 績層 ) 해 3 차원물체를제조하는 기술로사용자요구에맞게다종소량제조에적합하고제조사의전체비용절감 효과를볼수있는제품 스마트제조 AR/VR 자동차 / 기계부품등의여러요소를입력하여산출된시제품의 AR/VR 영상을 검토하여보완, 정밀도등품질향상, 비용및시간절감을도모하게하는기술 45

전략분야현황분석 나. 기술개발테마별동향및전망 기술개발테마 동향및전망 센서및화상처리기술 우리나라의스마트센서기술수준은영상센서를제외하고선진기업과큰차이를 보이며, 대부분저가의단순센서위주의생산활동을펼치고있는것으로판단 8 대스마트센서분야의시장단계는도입기와성장기로분류 스마트제조애플리케이션 스마트공장의공정설계, 제조실행분석, 품질분석, 설비보전, 안전 / 증감작업, 유통 / 조달 / 고객대응등을실행하는애플리케이션 애플리케이션은디바이스에의해수집된데이터가시화및분석할수있는시스템으로구성 스마트제조 CPS CPS 관련기술개발현황은분야별차이가있으나대부분초기단계에머물러있음 중소기업에서는제조업도메인 ( 자동차, 조선, 항공등 ) 을위주로분야별특화된 모델링및시뮬레이션기술을개발해서생산시스템의효율화를진행중 제조빅데이터분석시스템 센서, 액츄에이터와의연결, 소재와제품의메모리사용으로유통데이터가기하급수적으로늘어나면서빅데이터처리기술과분석기술의중요성증대 데이터자체에대한수집, 보안, 운영등기능적관점의기술로빅데이터플랫폼의효율적 안정적운영과관리를위한기술이이슈화될것임 소프트웨어정의네트워킹 (SDN), 네트워크기능가상화 (NFV), 클라우드 산업용고신뢰 / 저전력네트워킹 스마트공장플랫폼 초연결시대를위한새로운인프라기술, 공통네트워크플랫폼을바탕으로다양한산업요구에맞춰네트워크를슬라이스해서제공할수있는기술개발 사이버테러에대한안전성보장, 데이터의신뢰성보장을위한암호화기술개발 클라우드시스템을통해유연성향상과즉각적이고정확한정보를수집하고제공함으로써데이터에기반한의사결정이가능 센터, 액츄에이터기술의발전을통해스마트공장의기초가되는데이터를수집하고활용하는근간을마련할수있음 3D 프린팅제조시스템 3D 프린팅의활용으로수시로변하는부품형상에맞추어반제품을실어나르는 Jigs&Fixures 를 3D 프린팅기술로생산함으로써경제적이고신속하게대응 장비 / 소재기술개발에머무르지않고, 수요산업과의연계를통한기술개발추진중 AR/VR 원격협업기술의다양한실현을위한다양한플랫폼에서의협업환경구축 스마트제조 AR/VR 현실세계의물체를가상객체로모델링할때상호작용을위한가시화기술 통신네트워크상의공격을방지하기위한보안채널유지기술개발 46

스마트공장 8. 중소기업기술개발테마 가. 중소기업기술수요 중소기업, 대기업 공기업등에대하여설문조사및방문조사를통하여기술수요조사를실시 주요기술분야별신청과제에대한내용을분석하여각분야별로중소기업이관심을갖는제품을파악 RFID/USN서비스분야에서는센서일체형무선네트워크기반 LED 시스템조명솔루션, RFID& Barcode를이용한실시간공정물류관리, 모바일기반시설및설비정보시스템, IoT 플랫폼, LoRa를이용한원격모니터링시스템등에대한수요가높은것으로나타남 RFID기술분야에서는 ID를부여하는초음파센서, 센서시스템, 품질검사시스템, RFID& Barcode를이용한실시간공정물류관리, 실시간데이터수집, 부품오투입방지시스템, 보안스티커를활용한스마트보안출입시스템, 통합형 RFID 리더등에대한수요가높은것으로나타남 SW솔루션분야에서는센서일체형무선네트워크기반 LED 시스템조명솔루션, 제조업생산관리자동화시스템, 모바일기반시설및설비정보시스템, 빅데이터가시화표등에대한수요가높은것으로나타남 System Integration 분야에서는 EPD(End Point Detector) system, 제조업생산관리자동화시스템, RFID&Barcode를이용한실시간공정물류관리, 모바일기반시설및설비정보시스템, IoT 플랫폼등에대한수요가높은것으로나타남 USN기술분야에서는센서일체형무선네트워크기반 LED 시스템조명솔루션, 모바일기반시설및설비정보시스템, FSW-Gateway, 무선통신을이용한구동제어및계측, LoRa를이용한원격모니터링시스템등에대한수요가높은것으로나타남 계측센서및부품분야에서는센서일체형무선네트워크기반 LED 시스템조명솔루션, 고정밀측정장치기술, EPD(End Point Detector) system, ID를부여하는초음파센서, 센서시스템, 실시간데이터수집, IoT 기반센서기기등에대한수요가높은것으로나타남 기타표면처리기술분야에서는반응성스퍼터링장비를이용한금속복합코팅기술, 사출금형등에대한수요가높은것으로나타남 물리보안분야에서는 ID를부여하는초음파센서, 실시간데이터수집, 모바일기반시설및설비정보시스템, FSW-Gateway, IoT 플랫폼, 보안스티커를활용한스마트보안출입시스템등에대한수요가높은것으로나타남 서비스및제어분야에서는조제자동계량및현장이송시스템, EPD(End Point Detector) system, 제조업생산관리자동화시스템, RFID&Barcode를이용한실시간공정물류관리, 실시간데이터수집, 모바일기반시설및설비정보시스템, 빅데이터가시화표, 제어시스템이상징후탐지시스템등에대한수요가높은것으로나타남 안전감시 / 진단계측제어기분야에서는고정밀측정장치기술, EPD(End Point Detector) system, 센서시스템, 실시간데이터수집, IoT 기반센서기기, 제어시스템이상징후탐지시스템, 무선통신을이용한구동제어및계측, LoRa를이용한원격모니터링시스템등에대한수요가높은것으로나타남 47

전략분야현황분석 유체제어계측기분야에서는고정밀측정장치기술, 센서시스템, 실시간데이터수집, IoT 기반센서기기, LoRa를이용한원격모니터링시스템등에대한수요가높은것으로나타남 융합보안분야에서는모바일기반시설및설비정보시스템, FSW-Gateway, 보안스티커를활용한스마트보안출입시스템, 지능형디바이스제어를위한미들웨어플랫폼등에대한수요가높은것으로나타남 임베디드 SW 분야에서는용접제품로봇자동화설비, IoT 기반센서기기, 통합형 RFID 리더, 산업용 COM (Computer On Module) 을이용한로봇제어시스템, 농업용임베디드 S/W 등에대한수요가높은것으로나타남 정보보안분야에서는모바일기반시설및설비정보시스템, 보안스티커를활용한스마트보안출입시스템, LoRa를이용한원격모니터링시스템, 지능형디바이스제어를위한미들웨어플랫폼등에대한수요가높은것으로나타남 활용서비스플랫홈및응용SW 분야에서는제조업생산관리자동화시스템, RFID&Barcode를이용한실시간공정물류관리, 실시간데이터수집, 빅데이터가시화표, 증강현실플랫폼, IoT 플랫폼등에대한수요가높은것으로나타남 [ 중소벤처기업부 R&D 지원사업신청과제현황 ] 주요품목 과제건수 14 15 16 합계 점유율 (%) 평균증가율 (%) RFID/USN서비스 58 68 60 186 3.1 1.7 RFID기술 13 23 11 47 0.8-8.0 SW솔루션 924 1266 1117 3307 55.5 9.9 System Integration 66 132 110 308 5.2 29.1 USN기술 41 61 43 145 2.4 2.4 계측센서및부품 51 41 42 134 2.2-9.3 스마트공장 기타표면처리기술 43 63 52 158 2.7 10.0 물리보안 45 36 19 100 1.7-35.0 서비스및제어 13 12 11 36 0.6-8.0 안전감시 / 진단계측제어기 78 76 69 223 3.7-5.9 유체제어계측기 7 15 10 32 0.5 19.5 융합보안 52 60 43 155 2.6-9.1 임베디드 SW 133 156 145 434 7.3 4.4 정보보안 125 130 116 371 6.2-3.7 활용서비스플랫홈및응용SW 114 121 85 320 5.4-13.7 합계 206 201 255 662 100 4.7 48

스마트공장 나. 중소기업기술개발테마 기술개발테마 개요 센서및화상처리기술 기존센서에논리, 판단, 통신, 정보저장기능이결합되어데이터 처리, 자동보정, 자가진단, 의사결정기능을수행하는고기능, 고정밀, 고편의성, 고부가가치센서 스마트제조애플리케이션 스마트공장의공정설계, 제조실행분석, 품질분석, 설비보전, 안전 / 증감 작업, 유통 / 조달 / 고객대응등을실행하는애플리케이션 스마트제조 CPS 기업의정보시스템 (ERP, CRM, SCM, MES 등 ) 및컴퓨팅 시스템 (PLC, CAD, CAM, 센서등 ) 과현실세계의사물 ( 기계, 로봇 등 ) 들과네트워크로통합하여제어하는기술 스마트공장 제조빅데이터분석시스템 산업용고신뢰 / 저전력네트워킹 제조의全주기를빅데이터심층분석을통해정확한수요예측, 고객맞춤형설계, 심층적피드백반영, 라인효율최적화, 예방형장비교체, 선진적물류 / 유통체계, 장비효율극대화, 레고식맞춤형 / 주문형생산, 이상탐지기반고품질제품생산등을가능하게하는시스템 스마트공장환경에적합한네트워킹기술을제공하는제품및기술을개발하는것으로공장환경에적합한고신뢰성저전력의네트워킹기술을탑재한제품, 단위시간당전송속도뿐만아니라지연시간 (latency), 전력소모등종합적인성능의획기적개선이필요하며, 설치면적, 유연성, 신뢰성등에서도우수한특성을제공해야함 스마트공장플랫폼 글로벌기업이주도하고있는스마트공장플랫폼의국내실정에맞는중소기업형스마트공장공통플랫폼을의미. 센서, PLC, 설비등과의공통연결을지원하고표준화된데이터교환을가능하게하고, 응용프로그램및클라우드와통합등의기능을제공하는제품 3D 프린팅제조시스템 디지털디자인데이터를이용, 소재를적층 ( 績層 ) 해 3차원물체를제조하는기술로사용자요구에맞게다종소량제조에적합하고제조사의전체비용절감효과를볼수있는제품 스마트제조 AR/VR 자동차 / 기계부품등의여러요소를입력하여산출된시제품의 AR/VR 영상을검토하여보완, 정밀도등품질향상, 비용및시간 절감을도모하게하는기술 49

기술개발테마현황분석 센서및화상처리 기술

센서및화상처리기술 정의및범위 스마트센서는스마트한제조환경을가능하게하는제조업에서의다양한정보를감지할수있는센싱소자와신호처리가결합하여데이터처리, 자동보정자가진단, 의사결정기능을수행하는 소형, 경량, 다기능, 고편의성, 고부가가치의센서 를의미 화상처리기술은영상카메라를활용하여제조환경에서의모니터링, 생산라인에서의제품위치파악, 제조환경조절을통하여생산에서의문제를최소화하고생산제품의불량률을최소화하기위한기술을의미 정부지원정책 산업통상자원부는 스마트제조혁신비전 2025 을통해 2020년까지총 2,154억원을 R&D에집중지원하여기술역량확보, 스마트공장보급사업을통해 18~ 25년간 2.5조원규모의시장창출지원 산업통상자원부는 첨단센서 2025 포럼 을발족하고, 첨단센서산업육성을위해 15~ 20년까지총 1,508억원을지원할계획 제조신기술의시생산이가능한테스트베드를구축하여우리나라대표스마트공장고도화를위한글로벌종합지원허브센터운영 중소기업시장대응전략 강점 (Strength) ( 환경 ) 유연한산업구조 ( 기술 ) 우수한 IT 인프라 ( 정책 ) 산업지원정책수립기회 (Opportunity) ( 환경 ) 제조패러다임의변화 ( 기술 ) 기반기술연구 개발 ( 정책 ) 정부와업계의높은니즈 약점 (Weakness) ( 환경 ) 영세한산업구조 ( 기술 ) 핵심원천기술미흡 ( 정책 ) 산업계연계미흡위협 (Threat) ( 환경 ) 생산지원인프라부족 ( 기술 ) 글로벌업체와의기술격차 ( 정책 ) 미시적 R&D 정책 중소기업의시장대응전략 나노 MEMS, SoC 기술, 비접촉 무선화, 기능화 자동화, 소형화 저가격화, 소재다변화등의기술을접목하여초소형, 고성능, 다기능 ( 지능형 ) 센서제품개발로시장대응 지능형카메라에적용하여생산공정에투입이가능한화상처리알고리즘개발

핵심요소기술로드맵

센서및화상처리기술 1. 개요 가. 정의및필요성 센서및화상처리기술이란스마트공장을가능하게하는습도, 온도, 진동, 기압, 영상정보등 스마트공장현장에서의다양한정보를전기적신호로변환하는소자부품과이미지센서를활용하여 스마트공장의현장상황을영상처리기술을적용하여스마트한제조환경을가능하게하는기술 센서란측정대상물로부터압력 가속도 온도 주파수 생체신호등의정보를감지하여전기적신호로변환하여주는장치를의미하고, 센서의구성은센서부, 신호처리부, 제어부로구성됨 인간이오감을통해주위환경을인지하고파악하는것처럼다양한전자기기는센서를통해정보를취득하고분석하므로센서는전자기기의감각기관역할을수행 센서부는목적대상물의신호정보를받아서이정보를신호처리부에서아날로그나디지털등의전기적신호로변환 변환된신호를제어부에서소프트웨어를사용하여필요한정보로활용하거나다른디바이스에연결하여정보를전달 센서는감지대상, 동작방식, 재료, 구현기술및집적도에따라다양하게분류되며, 목적에맞는기준으로혼용하여사용 디지털시장의성장으로인간과기기간의상호작용이심화되고있어서기기들의지능화되고있으며, 이에따라시장에서요구하는센서의기능도소형화, 복합화되고있음 센서는대부분세트제품의기능을다양화, 첨단화시키는핵심요소로편리 안전 인간과기기의원활한인터페이스를위해반드시필요 칩생산이중요하며, 패키지, 모듈은활용산업의혁신제품개발에영향 MEMS 기술의도입으로센서가더욱소형화되고있으며, 단일센서모듈 복합센서모듈 one-chip 복합센서로복합화가진전되고있으며, 지능화된서비스를제공 다품종 소량생산으로응용분야에따라재료기술, 설계기술, 공정기술등이다르기때문에글로벌전문기업육성에적합하며, 주로대기업인수요기업과의상생협력이중요한분야 기반산업, 융합기술, 첨단지식산업의특성으로양질의일자리창출등창조경제생태계조성에적합한업종 산업현장에있어서산업재해를방지하기위한센서들도필요성이증대되고있어서산업안전용센서들에대한연구개발이활발히진행되고있음 위험지역감지센서는십억분의일의낮은농도의가스도감지하여채광현장에서사고발생으로인한물적인적피해를방지하기위한센서 55

기술개발테마현황분석 유체및화학물질누출감지센서는독성의산업화학물질또는유기화합물같이산업현장에서노동자들의안전을위태롭게하는물질을인지하여사고를방지하는센서 차량충돌방지센서는창고및제조업에서지게차등사내운송을위하여사용하는센서로운전자가장애물을인지하지못하여발생하는인적, 물적사고를방지하기위한센서 센서산업은센서제조를위한소재산업, 이소재를사용하여센서의기능이구현되어있는소자산업, 여러개의소자를원칩으로모듈화한 SoC 및시스템형산업을포함하는고부가가치를창출하는산업 센서산업은칩, 패키지, 모듈, 시스템의단계를거쳐서여러산업부문에활용되고있으며, IoT 시대의도래에따라연관산업의활용도가대폭증대되고있는융복합산업 화상처리기술은열악한생산환경으로인해이미지처리에한계가있으며, 그이유는대부분핵심설비들이 case안에들어있고, 열악한환경 ( 연기, 물, 불등 ) 으로이미지촬영이쉽지않아서핵심설비에대한정보를정확하게표현하기어려운상황 그러나화상처리기술의고도화와생산환경에서의카메라디바이스와센서의지능화로생산공정에서의최적화와제조상황에대한자율교정이가능하게됨 산업환경에서제조상황에대한조절, 생산불량을최소화할수있도록제조기기의자율적동작교정이가능하도록오류상황을센싱하고, 실시간모니터링할수있는기술 생산공정의최적화를위하여각공정의상황과각생산물의위치와현황을실시간으로파악할수있는실시간인지기술 생산환경디바이스 센서의지능적기능을강화하여자체적생산환경에대한지능적자가진단이가능하도록하여생산무인화 자동화를위한고신뢰성보장형, 다기능스마트디바이스용경량 OS기술 스마트커넥티드시스템이란유 무선네트워크통신을기반으로센서들과홈서버간의통신을통해상황에맞는동작을수행하는통합적인시스템임 RFID, 블루투스, 와이파이, 지그비등의통신기술, 센서의보상과데이터처리기술, 사용자알람기술, 상황인지를통해알맞은대처를수행하는인공지능기술이포함됨 사물에부착된센서에의해수집된정보를초소형무선장치기술에접목하여먼거리에서사물및변화하는환경의정보를먼거리에서획득하는네트워킹시스템은정보를송신하는태그와정보를수신하는판독기로구성 - 현재무선통신네트워크의기술단점보완및기술의표준화작업이진행중 무선통신기술중하나인 RFID는대용량의메모리를탑재하고있고, 반영구적으로사용가능한판독기는다수의태그의정보를동시인식이가능하기때문에관리측면에서우수하며, 데이터의신뢰도가높음 센서에부착된마이크로프로세서는원치않는노이즈를걸러내고, 신호를디지털화하기전에센서에서발생한오류를보상하며, 통신인터페이스를통해감지한정보를전송하는역할을수행 - 신호를사전에처리하여서버와보다빠르고많은정보의통신이가능 56

센서및화상처리기술 복합스마트커넥티드기술을통해효율적인에너지관리가가능해지고, 사용자를위한헬스케어기술, 홈케어기술, 화재경보와같은재난경보기술등의복합적인기능을수행하며, 센서의유지보수기능을포함 홈센서의칩제작산업, 원자재산업뿐아니라 IoT용스마트단말생산, 서비스시스템관리의융복합적가치창출이가능 다수의센서로부터정보를종합하여상호보완적으로상황을판단하고유연한대처가가능하도록하는 SW 시스템설계기술이포함 57

기술개발테마현황분석 나. 범위및분류 (1) 제품분류관점 스마트센서는감지대상, 동작방식, 제작재료, 구현기술등에따라다양하게분류되며, 사용하고자하는대상과목적, 취득하고자하는정보의종류에따라혼용하여사용하고있으며, 스마트공장시장성장과사물인터넷기술발전과더불어적용범위가점점확대되고있는기술분야임 모니터링센서기술은수집하려는정보의목적에따라재난감지, 보안, 에너지및환경관리센서기술로분류 스마트센서에사용되는주요핵심기술은 MEMS 기술, SoC(System-on-Chip, 여러가지기능을 가진시스템을하나의칩에모아만든비메모리반도체 ) 기술, 임베디드소프트웨어등이있음 센서융합기술은반도체, MEMS, 나노등의결합을통해활용 [ 제품분류관점기술범위 ] 기술개발테마제품분류관점세부기술 MEMS 기술 각속도, 가속도, TPMS, 압력센서등 미세전자기계시스템 기반기술 SoC 기술 Nano 기술 CIS(CMOS image sensor), 온습도, 조도센서등 바이오센서, 셀기반, 나노모터, Nano-FET 가스센서 물질을 10 억분의 1 미터단위로제작, U- 헬스케어의핵심기반 센서및화상처리기술 임베디드소프트웨어 센싱기능에데이터처리, 의사결정, 통신기능등이결합 자동보정, 상황판단, 네트워킹등이가능 물리센서 압력센서, 가속도센서, 각속도센서, 온도센서등 화학센서 가스센서, CO 2 센서, 스모크센서등 바이오센서 혈당센서, 단백질센서, DNA 센서, 세포칩등 58

센서및화상처리기술 (2) 공급망관점 스마트센서는 IT 융합과초연결시대의핵심기반기술로주목을받고있음 미래지능형산업, 초연결시대를열어갈최첨단소자로서, 제조, 환경, 모바일, 의료 헬스케어, 자동차, 우주, 항공, 군수등다양한응용산업에적용 나노 MEMS, SoC 기술, 비접촉 무선화, 기능화 자동화, 소형화 저가격화, 소재다변화등의기술이접목되면서초소형, 고성능, 다기능 ( 지능형 ) 센서로발전하고있어, 사물인터넷 (IoT) 의핵심기반 [ 공급망관점기술범위 ] 기술개발테마공급망관점세부기술 스마트공장 스마트공장내의다양한센서및디바이스정보수집, 분석을통하여이벤트를처리하고, 가상시스템설계를통한시뮬레이션환경구축, 고장예지보전, 실시간모니터링이가능한스마트공장구축에필요한핵심센서들과관련기술 자동차 거리및공간스캔기능을갖는센서를융 복합화하여 3차원공간을정밀스캐닝하며, 높은거리분해능력을가지는광학시스템설계기술 장애물검출을위한고속영상처리기술등의융합기술이집적된첨단센서 센서및화상처리기술 모바일 / 게임디바이스 모바일기기용복합모션감지가가능한 10 축 (3 축가속도 자이로 지자계 + 1 축압력 ) 초소형저전력스마트콤보센서로최근스마트모바일 기기인터페이스구현의핵심센서 헬스케어 생체정보인식, 환자상태실시간센싱, 동작센싱등의정보를유무선 통신기능을통하여전달하고분석하여서비스에활용하는데 사용되는관련센서 보안 소형화된스마트센서의등장으로언제어디서나, 전문가가아닌개인도쉽게사용할수있는진단 검사기기의개발이가능하며, 바이오 나노기술과의융합은센서의민감도 (sensitivity) 및측정의정확도를향상시켰고, 반도체및 MEMS 기술의도입으로초소형의, 독자적판단력을지닌센서가등장 59

기술개발테마현황분석 2. 외부환경분석 가. 산업환경분석 (1) 산업의특징 센서산업은센서제조를위한소재산업, 소재를이용하여고유기능이구현된소자산업, 여러개의소자를사용하여조립한모듈및시스템형산업을포함하는융복합산업영역임 센서산업은칩, 패키지, 모듈, 시스템의단계를거쳐대부분의산업에활용되고있으며, IoT 시대의도래에따라산업적활용도는대폭증가할전망 인간과기기간상호작용심화에따라모든기기가지능화되고있으며, 이에따라센서의기능도소형화 복합화되고있음 저가형센서단가경쟁을통한후진국형경쟁구도를벗어나, 첨단기기에사용되는지능화된센서의개발과국산화를통해세계시장에서안정적으로발전할수있는전략수립이필요 센서는사물인터넷시대의핵심기기로스마트홈 시티 카적용확산되어글로벌센서시장은자동차산업과가전산업을변화시키고있으며, 센서라이제이션 (sensorization) 이라는말이나올만큼센서혁명이발생 유형별로이미지센서, 압력센서, 바이오센서, 온도센서, 습도센서, 가스센서, 노크센서등으로분류 적용분야별수요시장은자동차산업, 장치산업, 소비재산업, 의료산업외에도기계및제조업, 건설산업, 항공기및선박건조등다양한산업분야에센서적용이확대되고있음 기반산업, 융합기술, 첨단지식산업의특성으로양질의일자리창출등창조경제생태계조성에적합한업종 센서란측정대상물로부터압력 가속도 온도 주파수 생체신호등의정보를감지하여전기적신호로변환하여주는장치를의미 인간이오감을통해주위환경을인지하고파악하는것처럼다양한전자기기는센서를통해정보를취득하고분석하므로센서는전자기기의감각기관역할을수행 MEMS 기술의도입으로센서가더욱소형화되고있으며, 단일센서모듈 복합센서모듈 one-chip 복합센서로복합화가진전되고있으며, 지능화된서비스를제공 센서는감지대상, 동작방식, 재료, 구현기술및집적도에따라다양하게분류되며, 목적에맞는기준으로혼용하여사용 칩생산이중요하며, 패키지, 모듈은활용산업의혁신제품개발에영향 센서는대부분세트제품의기능을다양화, 첨단화시키는핵심요소로편리 안전 인간과기기의원활한인터페이스를위해반드시필요 다품종 소량생산으로응용분야에따라재료기술, 설계기술, 공정기술등이다르기때문에글로벌전문기업육성에적합하며, 주로대기업인수요기업과의상생협력이중요한분야 60

센서및화상처리기술 세계센서시장은 IT 융합의진전으로센서사용이급증하고센서의첨단화추세에따라 시장이급성장하고있으나, 국내산업의경쟁력은선진국대비매우취약한상황 IT융합의진전으로센서가대부분기기의핵심부품으로대두되어센서산업의경쟁력확보가국가산업경쟁력강화의필수요소 우리나라의경우센서핵심기술수준이선진국대비매우낮은수준으로, 13년기준글로벌센서시장에서시장점유율은 2.1% 수준에불과 고효율고품질스마트공장센서및화상처리기술의경우, 선진국과의기술격차가매우커서해외제품에대한의존도가높고, 그결과센서적용제품의고가화가발생하여다양한분야의제품에대한가격경쟁력하락 중소기업들의원천기술개발에대한투자는가격경쟁력에대한부담으로원천기술개발진행이어려우며, 시장수요의강한 Needs에의해개발투자가가능하지만정부지원과정책과제를통하여개발환경여건조성이절실히필요함 스마트공장센서및화상처리기술산업은장치위주의산업으로고가의제품이라도품질의신뢰도가높고시장에서검증된측면에서선진국제품을구매하고자하는경향이강함 저가격고효율고성능제품은해외수입의존도가높으므로세계최고수준의제품국산화와원천기술의확보를통한다양한분야에파급력을높여야하며, 이를통해품질경쟁력확보및수출경쟁력확보가능 * 출처 : ZDnet [ 스마트센서적용도메인 ] 61

기술개발테마현황분석 (2) 산업의구조 센서산업은개별시장마다독과점구조가강하고신규진입이매우어려움 소자설계부터부품생산까지밸류체인을통합한 IDM(Integrated Device Manufacturer) 업체들이시장을장악 센서산업의 4 단계성장모형에따르면 4 번째단계 (Balance & Alliance) 에진입할경우시장진입이어려움 * 출처 : YOLE Developpement(2015.9 월 ), 한국전자통신연구원 (2015), 포스코경영연구원김영훈 (2017.07.13) 재인용 [ 센서산업의 4 단계성장모형 ( 좌 ) 및스마트폰센서 Top3 시장점유율 ( 우 ) ] 센서산업육성이시급하며산업재편이일어나려는지금이진입적기로생산업체를주축으로 수요 설계 SW 업체가동반성장하는산업생태계구축이필요 후방산업은스마트센서에사용되는주요핵심요소기술인 MEMS 기술, SoC 기술, 임베디드소프트웨어등이있음 스마트센서는마이크로센서기술에반도체 VLSI(Very Large Scale Integration) 기술을결합하여컴퓨터가갖는데이터처리능력, 판단기능, 메모리기능, 통신기능등을보유 증폭회로, ADC(Analog to Digital Conversion)/DAC(Digital to Analog Conversion), MCU등의반도체회로와결합한형태로개발 MCU 내장, 나노 MEMS 기반 4세대스마트센서로진화 센서융합기술은반도체, MEMS, 나노등의결합을통해활용 62

센서및화상처리기술 전방산업은자동차전장, U-헬스케어, 모바일 / 게임디바이스, 보안, 스마트공장등으로구성 자동차전장분야의하나인타이어공기압자동감지시스템애플리케이션 (Tire Pressure Monitoring System, TPMS) 의시장성장률은타이어펑크로인한치명적사고가많이발생한후관심이매우높은상황이며, 타이어압력이외에타이어온도및센서모듈의배터리전압을측정하고, 가속센서는시스템을모니터링하고휴지상태의물리적동작을보고함 모바일 / 게임분야는모바일핸드폰, 자동차자세제어, 로봇, 군수 ( 미사일 ), 우주항공등에응용되고있으며, 최근게임, 스마트폰등에서폭발적으로수량이급증하고있고, 특히 2013년부터자동차에 ESC( 자세제어 ) 가의무장착됨에따라시장확대 ( 국내 1,000만대 / 년 ) 생체정보인식, 환자상태실시간센싱등에활용되고있으며, 최근국내대기업과스타트업은스마트헬스케어의성장성에기대를걸고관련기술개발과서비스에집중하고있음 - 2017년전세계적으로 1억 6,950만개의웨어러블기기가판매되고, 그중헬스케어관련기기가 50% 를차지할것으로전망 (ABI리서치) 하고있고, 국내헬스케어시장규모는 3조원규모에육박할것으로추산 ( 보건산업진흥원 ) 보안분야에있어서는소형화된스마트센서의등장으로언제어디서나, 전문가가아닌개인도쉽게사용할수있는기기의개발이가능하며, 바이오 나노기술과의융합은센서의민감도및측정의정확도를향상시켰고, 반도체및 MEMS 기술의도입으로초소형의, 독자적판단력을지닌제품개발이가능 스마트공장분야에있어서는다양한센서및디바이스들을통해수집되는대량의데이터를처리 분석하고, 센싱정보융합기반가상센서기술을활용하여이종센서정보들의데이터변환및연결기술을활용하여스마트공장제어공정의신뢰성향상및결합내성을향상시킴 - 각종센서와디바이스들의등록및서비스를효율적으로지원하기위한스마트공장자원관리, 공정자동제어기술, 인지형스마트디바이스를활용한생산환경의지능적자가진단이가능한솔루션제품 센서산업은센서핵심부품의기술력이완성품의기능과성능을결정하고, 타산업에적용되어 기술들간융합의매개체역할을함으로써기존제품의성능과서비스를첨단화하고부가가치를창출 최신스마트폰에는이미지센서, 터치센서, 마이크로폰, GPS, 모션센서, 지자기센서, 조도센서, 근접센서, 지문센서등 10 종이상 20 개의센서, 자동차의경우에는 30 종이상 160 개의다양한센서가사용 [ 센서및화상처리기술분야산업구조 ] 후방산업센서및화상처리기술분야전방산업 반도체설계제조, 나노, 바이오설계, 소재, 임베디드소프트웨어 가속도센서, 온습도센서, 스마트관제, 바이오센서, 영상처리센서, 데이터분석및이종센서데이터링크 U- 헬스케어, 자동차전장, 게임 / 모바일, 스마트공장구축, 보안 63

기술개발테마현황분석 나. 시장환경분석 (1) 세계시장 전세계센서시장은 2016 년 51 억달러에서 2021 년약 63 억달러로성장전망 현재매년 10 억개의센서가출하되며, 생산량은연평균 50% 이상증가하는추세이며 10 년전후로 매년 1 조개가생산될것으로예상 [ 센서기술세계시장규모및전망 ] ( 단위 : 백만달러, %) 구분 16 17 18 19 20 21 CAGR 합계 5,100 5,330 5,569 5,820 6,082 6,356 4.5 * 출처 : Markets and Markets analysis (2014), KISTI 마켓리포트스마트팩토리 (2016) * 출처 : Trillion Sensor Summit, LG 경제연구원 (2014) 재인용, 포스코경영연구원김영훈 (2017.07.13.) 재인용 [ 주요기업의센서글로벌수요전망 ] 센서산업은기술진입장벽이높아선진국과일부기업이산업의경쟁력을확보하고과점하고있는 상황으로미국, EU, 일본이세계시장의 70% 를점유하고있음 * 출처 : 첨단센서 : 투명유연센서, ETRI 2012 [ 글로벌센서생산현황및전망 ] 64

센서및화상처리기술 세계유형별센서시장은이미지센서와압력센서그리고바이오센서순으로비중이큰것으로나타남 가장큰비중을보이는이미지센서는주로스마트기기, 디지털카메라, 방송촬영용카메라, 의료영상기기등에사용되고, 12년기준 13% 의비중인바이오센서는 19년에는압력센서를제치고 15% 의비중을차지할것으로전망 압력센서는압력계, 진공계, 소방시설, 급수장치, 냉동기, 기타산업현장등넓은응용분야에서사용 세번째로큰비중을보이는바이오센서의경우특정원인검출및검사장치로서주로혈당 ( 압 ), 심전도, 임신유무등의의료용장비에가장많이사용되고있음 이미지와화학관련센서가 16년 33조원에서 21년 60조원으로연 13% 의높은성장이예상되며, 바이오센서및지문인식센서는 16년 27조원에서 21년 50조원으로연 13% 의성장전망 무선가스검지시장은 2023 년까지연평균 16.03% 씩성장해 2023 년에는 30억달러규모에이를것으로전망 설비업체와부품업체간기존의경쟁구도에추가로소프트웨어업체, 전문생산업체, 사용자 그룹이진입하면서하드웨어에소프트웨어가연계된 제조 - 서비스화 전략이강화될것으로예상 센서가격이하락하면서기존강자들이범용화되고있는제품생산을아웃소싱하려는니즈가증가하였고, 전문생산업체 (Foundry) 들이축적된생산노하우를기반으로새롭게시장에진입 종합반도체업체 (IDM) 들이첨단센서설계업체를대상으로위탁생산서비스를확대, 자사포트폴리오에서점차범용화되고있는제품의생산을위탁생산업체에맡기면서원가절감 ( 출처 : 4차산업혁명을이끄는센서, 포스코경영연구원 ) * 출처 : YOLE Developpement (2015.09), 포스코경영연구원김영훈 (2017.07.13) 재인용 [ MEMS 센서평균가격 ( 좌 ) 및 15 년시장 Top30 업체매출규모 ( 우 ) ] 65

기술개발테마현황분석 (2) 국내시장 센서관련국내시장규모는 2016 년 799 억원에서 2021 년 1,316 억원으로성장전망 [ 스마트환경센서국내시장규모및전망 ] ( 단위 : 억원, %) 구분 16 17 18 19 20 21 CAGR 합계 799 883 976 1,078 1,191 1,316 10.5 * 출처 : KISTI 마켓리포트스마트환경센서 (2017) 국내수요기업은국내제품의신뢰성, 첨단센서의성능문제등으로센서수요를해외기업으로부터주로조달 센서수요기업은성능 신뢰성등을이유로해외제품을사용하고국내센서기업은영세성과기술력부족등으로혁신을회피하는악순환형성 센서제품중스마트폰의이미지센서 ( 국내자급률약 50%), 가스및수질을측정하는화학센서 (5~10%), 광섬유를이용하여건물안전을진단하는등의광학센서 (5~10%) 를제외한나머지센서들 ( 압력, 관성, 자기, 영상, 레이더 ) 은거의전량을수입에의존하고있음 신제품개발시에도신뢰성평가를위한기반부재와마케팅역량부족등으로시장진입이곤란한상황이며, 센서제품 기술의신뢰성평가를위한시험 테스트지원이가능한국내기관이없어해외기관에의존 국내스마트폰, 자동차산업의성장에따라일부센서생산업체의매출이동반상승하는효과가발생했지만, 생산제품의핵심소자, IC 등은수입에의존하고있어신제품개발과고부가가치창출이곤란하며, 수요가증가하는첨단센서의경우거의 100% 를수입에의존 국내센서기술수준은낮은수준이며, 특히첨단센서의기술수준은더욱미흡한수준 국내센서의기술수준은선진국대비 65% 수준이며, 첨단센서에대한기반기술의부족으로혁신제품개발에한계 첨단센서의가장중요한분야인소자 신호처리부에대한기술은거의전무한실정 66

센서및화상처리기술 (3) 무역현황 센서및화상처리기술의무역현황은센서품목단위의무역현황을살펴보았음 수출현황은 12년 207만 8천달러에서 16년 327만 5천달러수준으로소폭증가하였으나, 13년에 1,634만 3천달러를기록한후다시감소하여평균을유지하고있으며, 수입현황은 12년 289만 6천달러에서 16년 483만 1천달러수준으로증가하였고, 13년을제외하고무역수지적자폭이증감하고있는것으로나타남 최근 5년 ( 12~ 16년) 간연평균성장률을살펴보면수출금액은 12.0% 로증가하였으며, 수입금액은 13.6% 로증가하였으나전체무역수지는 17.4% 감소한것으로나타남 무역특화지수는 12 년 (-0.16) 과 16 년 (-0.19) 이유지되고있어조사기간동안의대부분을 수입특화상태를유지하고있는것으로나타났으며, 센서와관련하여해외시장진출보다 수입이활발하게이루어지고있는것으로분석 [ 센서및화상처리기술관련무역현황 ] ( 단위 : 천달러, %) 구분 12 13 14 15 16 CAGR 수출금액 2,078 16,343 3,130 2,387 3,275 12.0 수입금액 2,896 2,892 5,371 4,269 4,831 13.6 무역수지 -818 13,451-2,241-1,882-1,556 - 무역특화지수 * -0.16 0.70-0.26-0.28-0.19 - * 무역특화지수 = ( 상품의총수출액 - 총수입액 )/( 총수출액 + 총수입액 ) 으로산출되며, 지수가 0 인경우비교우위는중간정도이며, 1 이면완전수출특화상태를말함. 지수가 -1 이면완전수입특화상태로수출물량이전혀없을뿐만아니라수입만한다는뜻 * 자료 : 관세청수출입무역통계 HS-Code (9024901000) 활용 67

기술개발테마현황분석 다. 기술환경분석 (1) 기술개발트렌드 연구개발동향 센서기술은크게시스템의요구사항에따라발전하여왔으며, 기존의산업용센서는벌크형 센서 (Discrete) 로크기에상관없이특정기능만구현함 모바일 IT 시대가도래하면서무엇보다도초소형센서 (CMOS, MEMS) 가요구됐으며, 이후 벌크형센서와초소형센서가하나의반도체칩안에집적화된 imems 센서, 하나의칩으로 동시에구현하거나두가지센서를하나로통합하는융복합센서 (Combo, Multi) 로발전 센서들은기계조작과창고관리, 공정제어등제조업에중요한역할을담당하고, 기계조작및창고관리에있어서충돌사고와위험지역예방용으로센서기술의수요가높음 비접촉식감지센서는센서를오염에노출시키지않고측정하는데사용됨 - 수동적외선 (Passive Infrared Rays, PIR) 센서는목표물로부터방출된적외선과움직임을감지하는비접촉식센서 신크라 (Synkera) 의전자코 (Electronic Nose, E-nose) 나노센서는식품안정성및산업가스누출감지를위해사용되는 8x8 어레이로 64개의센서가하나의어레이형태로종합적인가스정보를감지하는제품 - 다양한산업부문에서위험한가스누출감지를위해가스센서가필요함 센시리온 (Sensirion) 의온습도센서는온도센서기능을하는 CMOS 위에폴리머로된습도센서구조체를함께통합해온도와습도를동시에측정하는제품 신기능터치센서는기존멀티터치에서더나아가여러신호를필터하고 RISC(Reduced Instruction Set Computer) 로소프트웨어를처리해기능을구현 최근에는플렉서블과웨어러블이란기술적화두로섬유형이나인쇄형센서기술이결합되고있음 적외선센서기술 적외선센서는주변환경의물체를감지하는데사용되는전자감지기기로적외선을발사하거나물체로부터적외선을감지함 장애물감지, 가스측정및감지, 온도및습도측정에활용되기도하고, 지게차같은운송수단에적외선센서를활용해창고내부에서의충돌을방지 가공업에서온도모니터링및조절을위해주로사용되며, 움직이는물체의열을측정하는등광범위하게활용됨 적외선분광광도계 (FTIR) 는매우민감해윤활유의낮은습도도감지가능 68

센서및화상처리기술 나노센서기술 나노센서는나노크기 (10억분의 1미터 ) 의구조물을이용해제작됨 나노센서는 ppb( 미량함유물질농도단위 ) 범위에서화학 / 가스물질의미세입자를감지할수있을만큼민감도가매우높음 나노센서기술은화학산업에서오일및가스, 화학물질누출감지에상당한잠재력을보유 민감도가매우높은초소형의나노센서는더높은휴대성과신뢰성을제공하고, 대규모모니터링네트워크환경에설정되어산업안전에상당히큰기여를할것임 광전센서기술 광전센서는리시버로부터반사되거나난반사되는빛을감지하는 LED와포토다이오드가내는빛을보유 물체의근접정도 ( 거리 ) 및존재유무, 색깔등다양한감지모드를보유하고있음 장거리에서도감지할수있어생산중인제품들의움직임도효과적으로제어할수있음 라이다 (LIDAR) 센서기술 원격광학감지기술인라이다는목표물체를비추기위해레이저진동을이용하고광검출기를활용해물체에서되돌아오는시간을측정함 물체의거리와위치, 모양, 높이, 너비를정확하게측정하고이렇게얻은데이터들을바탕으로주변환경을고해상도로상세하게보여줌 수차흡수형라이다 (Differential Absorption LIDAR, DIAL) 기술은탄화수소가매우높은지역의오일및가스분자함량을감지하는데사용됨 라이다기술은산업계획과감시용 3D 표면지도를만드는데사용되어표면지도화가가능하게함 고해상도이미지로광석의존재를감지하는채광조사와터널을자세히분석하고모델링하는데사용됨 웨어러블센서기술 웨어러블센서기술은감지, 통신, 컴퓨팅활동과같은다양한기능들을수행하는인체착용형전자기기로센서와초소형전자공학 (Microelectronics), ICT가융합된기술 센서및통신기술융합은산업분야에서실시간개인모니터링을가능하게함 가스센서기술 가스센서기술은산업보건및안전성, 산업공정제어용으로사용됨 산업용가스감지기술의주요방식에는전기화학센서, 금속산화물반도체센서, 적외선센서, 촉매비드센서, 광이온화센서가있음 자동차배기가스, 보일러자동제어, 채광, 소방 / 감지, 실내외대기오염모니터링등광범위하게사용됨 69

기술개발테마현황분석 최근자동차, 모바일, 웨어러블등에활용되는대표적인핵심 8 대센서에대한관심이 집중되어있고국가적차원의지원과산업화가집중적으로진행중 [ 8 대핵심스마트센서분야 ] 센서분야중분류주요기능및적용제품 ( 시스템 ) 레이더센서 2D 레이더영상레이더 전방충돌방지시스템자동차, 군수, 보안 물체형상인식센서 PMD 라이더 FPA 라이더 3 차원거리측정첨단 UI/UX 기술, 게임기, 로봇, 가전 자기 IC 센서스마트자기센서 회전속도, 각도측정배터리감시, 전력모니터링 자이로센서 MEMS 자이로센서 3 축자이로센서, MEMS 패키징, 9 축모션 SoC 통합형 압력센서 MEMS 압력반도체압력 자동차용압력센싱나노센서고압 / 고감도반도체식 압력트랜스듀서 영상센서 광센서 다파장영상센서초소형영상센서 WDR 영상센서 적외선 Optics Fiber Optics 바이오 Optics 적외선 / 가시광 WDR 영상센서로봇비전용초소형영상센서초광대역이종접합영상센서 적외선감지건축물안전진단, 전력기기진단산업, 항공, 전력, 의료 바이오메디컬센서 암진단센서마이크로유체칩모바일용진단칩 Digital X-ray 폐암진단마이크로유체칩휴대형저전력소모형바이오센서 디지털 X-ray 바이오센서 * 출처 : IT 융 - 복합산업혁신을위한스마트센서산업육성사업예비타당성조사보고서 센서기술의주요이슈는센서와회로, 시스템기술로구분할수있고, 센서는감지방식과감지구조가핵심으로, 주요이슈로는고성능화 ( 기계 / 전기식, 광 / 전자센서 ), 소형화 (MEMS 센서 ), 다기능화 ( 복합센서 ), 저전력화 ( 나노센서 ) 등이있음 시스템분야는소형화와대량생산화등의패키지분야의이슈가크며, 벌크시스템형태에서 SiP(System in Package) 로발전하여패키지를층층이쌓는 MCP(Multi-Chip Package) 가등장 앞으로는 SoC 형태의 MEMS와 CMOS를직접집적하는 imems가등장할것이며, 나노기술이접목되면서소형화및멀티센서로진행될것으로전망 우리나라의스마트센서기술수준은영상센서를제외하고선진기업과큰차이를보이며, 대부분저가의단순센서위주의생산활동을펼치고있는것으로판단 주요스마트센서 ( 대분류 8대센서 ) 의시장단계는도입기 ( 레이더, 관성, Optics, 바이오메디컬 ), 성장기 ( 물체형상인식, 자기 IC, 압력, 영상 ) 로분류 미래융 복합산업의경쟁력저하는물론, 국내주력산업성장이센서수입을부추기는부작용으로나타날가능성이높은것으로예상 주력산업의지능화와미래신산업수요에필수적인스마트센서시장변화에대응할수있는체계마련및 R&D 투자강화필요 70

센서및화상처리기술 [ 8 대스마트센서분야별국내기술개발동향 ] 센서분야레이더센서물체형상인식센서자기IC센서자이로센서압력센서영상센서 동향 일부센서소자분야에서는국내연구개발역량을확보하고있으나아직핵심센서는수입중심으로추진됨 아이폰이후모든스마트폰에사용될만큼많이쓰임에도불구하고전량수입되며, 국내에서수년간개발을시도했지만상용화되지못함 ST 마이크로, Bosch, ADI, Murata 등이시장을주도하고있으며, 국내자기IC센서는전량수입에의존하며, 대기업에서연구를진행하여시작품을제작한바있으나양산에성공하여상용화된사례는없음 ST 마이크로, Bosch, ADI, Murata 등이시장을주도하고있으며, 국내자이로센서는전량수입에의존하며, 대기업에서연구를진행하여시작품을제작한바있으나양산에성공하여상용화된사례는없음 국내업체에서일부국산화를진행하기는하였으나, 집적화및모듈화를진행하는케피코등의경우센서는수입에의존함 영상센서의경우삼성전자와하이닉스의기술수준이해외선두업체인 Micron technology, Omni vision 등과격차가거의없음 국내에서화소의크기기준으로 1.4 micron까지개발되고, BSI방식의최신기술출시 광센서 바이오메디컬센서 기타 국내광섬유센서기술력은학술적으로는거의선진국수준에근접해있으나상용화와 관련된기술력은많은차이가있음 국내광섬유센서시장이작아서벤처기업에서시작된몇몇중소기업에서만광섬유센서개발에참여 스마트바이오메디컬센서와관련한국내연구개발역량은세계최고의선진국연구개발 역량과비교할때 20% 수준 ( 나노기술수준평가, KISTI) 으로조사되고있음 아날로그회로설계는전문인력이부족하고주요공정설계에필요한반도체 IP 기술을 보유하지못해대부분해외전문업체에용역을의뢰함 생산공정은최근에송도등의신규설비에서시험생산은가능하나, 대량생산의경우 해외선진업체의국내법인에위탁생산하는실정임 * 출처 : IT 융 - 복합산업혁신을위한스마트센서산업육성사업예비타당성조사보고서 71

기술개발테마현황분석 (2) 기술환경분석 스마트센서의응용분야중가장큰비중을차지하는것은스마트폰임 스마트폰은기존가속도나각속도, 지자기, 오토포커스, 지능인식센서등이이미탑재됐으며스마트폰으로직접영상을쏘는피코프로젝터 (Pico Projector), 헬스케어기능을위한바이오케미컬, 자외선을측정하는 UV 센서, 홍채인식센서등이탑재 향후에는에너지저장이나적외선 (IR) 센서, 라이다 (LIDAR) 등이탑재될전망 자동차분야에서도스마트센서의비중이커지고있고, 크게파워트레인과안전, 바디로구성되며그중에서도안전분야가스마트센서의주타깃임 기존자동차는안전분야에주로벌크형센서를사용해왔지만최근에는가속도와각속도등의관성센서와압력센서, IR 센서, RF 센서가다양하게탑재 제조업분야에서 90년대공장자동화에서발전하여현재의스마트제조에이르기까지스마트센서에대한관심과중요도가증대 MEMS 가속도계를이용해오작동을일으킬수있는베어링결함이나그외의일반적인원인을조기감지연구가활발함 스마트센서와상위시스템이교신할수있는 아이오링크 (IO-Link) 표준확산 아이오링크는센서와액추에이터를위한인터페이스솔루션으로스마트센서가상위제어시스템과직접통신할수있도록함 아이오링크를사용하는스마트센서는생산라인진단정보를모니터링해실시간으로상위시스템에제공하여빠른데이터확보가가능함 기존에는센서와액추에이터같은하위단계까지는통신을하지않는경우가많았지만아이오링크가적용되면센서레벨가지디지털화돼통신이가능해지면서스마트공장구현에유리함 산업통상자원부는 제조업혁신 3.0 전략 실행의일환으로센서산업을미래주력산업으로 육성하기위해산 학 연 관을포함한 첨단센서 2025 포럼 을발족함 포럼은운영위원회와스마트기기, 자동차, 사물인터넷 (IoT) 웨어러블, 산업용 스마트공장등 4 개분과위원회로 구성되며, 각위원회별로센서수요기업, 센서기업, 학계, 연구계인사들로구성 2025 년까지센서 4 대강국 ( 현재 7 위 ) 진입 을목표로센서산업계, 학계 연구계전문가들이뜻을 모아긴밀한네트워크를구축하고, 협력의장을마련함 - 산업부는첨단센서산업육성을위해 15~ 20 년까지총 1,508 억원을지원할계획 - 10 대핵심센서소자를개발 국산화하고, 센서전문중견기업육성등을통해글로벌경쟁력을확보한다는계획 * 10 대핵심센서소자 : 영상센서, 자기센서, 관성센서, 압력센서, 레이더센서, 환경센서, 광학센서, 적외선센서, 음향센서, 바이오의료센서 - 산업부가추진중인 13 대산업엔진프로젝트 중자율주행자동차, 웨어러블디바이스등첨단센서 산업과관련성이높은사업들과연계성을높여나간다는계획임 72

센서및화상처리기술 이번사업이정부차원에서첨단스마트센서를본격육성하기위한최초의시도인만큼, 향후업계및 학계의의견을적극반영하여사물인터넷 (IoT) 시대를대비한미래먹거리산업으로발전시켜나갈계획 [ 13 개산업엔진프로젝트 ] 시스템산업 웨어러블스마트디바이스 자율주행자동차 극한환경용해양플랜트 고속 - 수직이착륙무인항공기 국민안전 건강로봇 첨단소재가공시스템 소재 부품산업창의산업에너지산업 탄소소재 첨단산업용비철금속소재 * 출처 : 산업통상자원부 개인맞춤형건강관리시스템 생체모사디바이스 가상훈련시스템 고효율초소형화발전시스템 직류송배전시스템 센서산업발전의기반을조성하기위해시험 신뢰성평가, 시제품제작등을지원하는 ( 가칭 ) 센서산업화지원센터 구축을별도로추진 나노종합기술원, 전자부품연구원, 한국전자통신연구원등센서관련장비를보유한기관을지역거점으로지정 활용 스마트센서전문기업이수요 ( 세부분야, 기술수준등 ) 를제시하면이를바탕으로국내대학이이에맞는인재를양성하는 기업맞춤형고급센서인력 ( 연간 60여명 ) 양성 도본격적으로추진할계획 센서산업고도화전문기술개발사업 - 산업기술경쟁력강화를위해산 학 연이공동활용할수있는핵심산업기술분야의장비 시설조성을지원 - 부품무역및제조창업기반구축, 특수목적형자동차튜닝클러스터, 스마트제조혁신기반구축 - 제조신기술의시생산이가능한테스트베드를구축하여우리나라대표스마트공장고도화를위한글로벌종합지원허브센터운영 센서산업의경제적기대효과를분석한결과, 15년기준 4조원의생산유발, 1조 1천억원의부가가치유발및 13,800 명정도의고용유발효과창출전망 산업부의계획대로국내생산액이증대될경우를가정하면, 20년기준으로는약 8조 3천억원의생산유발, 2조 3천억원규모의부가가치유발및 2만 8천명정도의고용유발효과를가져올것으로분석됨 73

기술개발테마현황분석 3. 기업분석 가. 주요기업비교 해외업체 GE의센서-솔루션비즈니스 13년가동중단된이탈리아북부키바소복합화력발전소주요설비에 1만개센서를부착하고실시간으로데이터를수집, 산업인터넷소프트웨어솔루션인 디지털파워플랜트 를제공하고발전소성능에영향을미치는정보를분석해키바소발전소가동시간이 2.5배향상되면서전력수급을효율적으로조정하게되었고수익성이대폭개선됨 구글은 2017 년 4 월 수퍼센서 역할을하는구글렌즈를공개 렌즈로꽃을센싱하면꽃임을식별하는데그치지않고구글의정보플랫폼을통해품종까지판별하는 등이미지센서기능과인터넷을통해인공지능과결합하면서실제수만개의가상센싱기술을구현 물류기업 Fedex는기온, 습도등에취약한물품을안전하게배송하는노하우를결집하고 Senseaware 라는기기를개발 환경및위치센서로구성된 Senseaware는배송하는물품에부착되어실시간으로정보를수집하고이상징후발견시에즉각적으로조치할수있는솔루션비즈니스와연동 아이나노바이오 (INanoBio Inc.), 미국 2007 년에설립된아이나노바이오는가스누출감지용나노와이어센서를기반으로한전계효과트랜지스터 (Field Effective Transistor, FET) 센서를개발중임 - 이나노센서기기는외부기준전극과재측정이필요한기존의 ph 감지기기를대체할수있음 산업연료와공정제어시스템에서낮은농도의수소와산소를감지할수있음 산업연기와배기가스감지를위해높은온도를견뎌낼수있는나노센서개발을계획중 나노엔지니어드애플리케이션 (Nano Engineered Applications Inc.), 미국 2010년에설립된나노엔지니어드애플리케이션은고체상태의전기감지와나노물질을결합시킨칩으로가스를감지할수있는 누마 (Nuuma) 를개발중 누마통합칩플랫폼은비행중실시간으로가스를 ppb농도로감지할수있고, 누마칩기기는차세대나노기술기기로, 가스를감지하기위한단일벽탄소나노튜브를포함하고있음 누마칩은실시간으로대기오염수준을감지하기위해스마트워치와같은스마트웨어러블에통합될수있고, 칩기반의가스감지는위험지역산업근로자들에게가스누출또는방출을실시간으로감지할수있게하는웨어러블시스템을강화시킴 74

센서및화상처리기술 N5 센서스 (N5 Sensors), 미국 2012년에설립된 N5 센서스는안전한작업및보안을위해실시간으로산업환경에서의일산화탄소와이산화탄소를감지하는가스센서칩을개발중 N5의가스센서칩에통합할새로운가스감지모듈인블루 (Blue) 를개발하고있고, 이모듈은일반환경에서가스를실시간으로모니터링하기위해스마트폰기기와연결될수있음 레이시스템 (RaE Systems Inc.) 미국 레이시스템은 Honeywell 계열사로서산업가스누출의위협및보안용가스감지솔루션시스템에있어선두기업임 레이시스템은광이온화탐지기와무선방사선탐지기술을개발하고있고, 독성의산업가스와휘발성유기화합물 (VOCs) 을감지하는무선휴대용모니터및다중위협감지시스템인에이리어레이플러스 (AreaRAE Plus) 를개발함 이제품은 1미터범위내에서 108dB 의다중신호를보내며, 위험모니터링알고리즘인알로하 (ALOHA) 로구성된실시간모니터링시스템을통해무선으로결과데이터를지속적으로기록함 스마트캡테크놀로지 (SmartCap Technologies Pty Ltd), 오스트레일리아 2009년에설립된스마트캡테크놀로지는근로자의피로상태를측정해알려주는스마트웨어러블기술인스마트캡을개발하였고, 여기에는사용자피로도를측정하기위해향상된센서알고리즘과통합이동식스마트프로세서가장착됨 이제품은데이터가동기화되지않아도실시간으로데이터를저장시킴 OPGAL 옵트로닉스인더스트리 (OPGAL Optronics Industries Ltd.), 이스라엘 1983년에설립된 OPGAL 옵트로닉스인더스트리는산업용적외선카메라와열이미지안정성시스템을개발하고, 오일및가스산업의열악한환경에서일시적인유독가스방출및누출을감지하기위한 EyeCGAs 라는소형광학가스이미징카메라를개발중임 EyeCGAs 는가스누출위치를확인하기위해이미지에 GPS 데이터가포함되며, 오일및가스산업에서정유공장, 채광, 지하저장탱크, 전송파이프, 해양석유굴착장치를모니터하는데사용됨 세계센서시장은 IT 융합의진전으로센서사용이급증하고센서의첨단화추세에따라시장이 급성장하고있으나, 국내산업의경쟁력은매우취약한상황 국내기업은첨단센서에대한기술력부족과일반센서의가격경쟁력취약으로인해선진기술보유국과가격경쟁력을앞세운중국의중간에위치한샌드위치상태 센서기술은미국, 독일등일부선진국을중심으로스마트센서에대한연구가활발하게진행되고있으며, 첨단센서의경쟁력을타산업분야경쟁력의핵심으로인식하여집중지원하고있음 국가별기술수준은미국 독일 일본등이최고수준을보유 75

기술개발테마현황분석 [ 국가별센서기술수준분석 ] 구분 소재 설계 설비 양산 핵심 평균 미국 100.0 100.0 90.0 85.0 100.0 95.0 유럽 100.0 100.0 95.0 95.0 100.0 98.0 일본 100.0 95.0 90.0 100.0 100.0 97.0 한국 55.5 72.4 70.0 69.7 55.8 64.7 * 출처 : CHO Alliance, IoT 시대에주목받는스마트센서유망분야시장전망과개발동향 (2015) 스마트센서가대부분기기의핵심부품으로확대되면서센서산업의경쟁력확보가국가산업경쟁력강화의필수요소가되고있음 센서산업자체만으로도향후 IoT 진전으로높은성장이예상되며, 센서산업은타산업분야에미치는파급이커서전략산업으로육성할필요가있음 국내센서산업현황, 높은기술장벽, 센서기술보호주의강화등으로시장기능만으로는한계가있어국가차원의적극지원이필요 우리나라의경우센서핵심기술의수준이선진국대비 55.8로매우낮은수준으로, 특히수요가급증하는첨단센서는낮은기술력으로인해국내수요의대부분 ( 약 80% 이상 ) 을수입에의존 76

센서및화상처리기술 [ 제품분류별주요기업 ] 구분해외업체국내업체응용분야 압력 모토로라, 덴소, 보쉬, 델파이, 인피니언, TI KEC, 케피코 자동차, 의료, 자동화공정, 가정 / 사무기기, 모바일기기 가속도 Analog Device, 보쉬, 덴소, 모토로라, TI, VTI 현대오토넷, 케피코, 마이크로인피니티, 카스 자동차, 자동화공정, 가정 / 사무 각속도 보쉬, Silicon Sensing System, 파나소닉, 지멘스 현대오토넷, 케피코, 마이크로인피니티, 카스 자동차, 자동화공정, 가정 / 사무 토크 보쉬, BI-Tech, TRW, SSI-Tech,Hella, 발레오, Koyo, NSK 대성전기, LG 이노텍 자동차, 자동화공정, 가정 / 사무 물리센서 레벨 Hella, AISHIN, WABCO 현대오토넷 유량 / 유속 온도 Intelligent Controls, McMillan, Namco Controls, Hanatek Sensivision, Kamstrup, Auxitrol, Temperature Specialists 아이에스텍, 두온시스템 오토닉스, 코닉스, 엠에스티 자동차, 자동화공정, 가정 / 사무 자동차, 자동화공정, 의료, 환경 자동차, 의료, 자동화공정, 가정 / 사무 습도 Sensivision, Able Instruments&Control 엠에스티 자동차, 의료, 자동화공정, 가정 / 사무 광 Gems Sensors, ENDRICH, Mikoelektronik Gmbh 고덴시, KEC 의료, 환경, 자동화공정, 가정 / 사무, 보안 이미지 Agilent, OmniVison, Toshiba, Sharp, Sony, Kodak, Micron, Mastusita, Nikon, Mistubishi 삼성전자, 매그나칩, 한성엘컴텍 자동차, 의료, 환경, 자동화공정, 가정 / 사무, 보안, 모바일기기 화학센서 가스 Figaro, Fis, Nemoto, Riken Keiki, Monox 동보무역, 신우전자, 한국에머슨프로세스, 센코, 센텍코리아 자동차, 의료, 환경, 자동화공정, 가정 / 사무, 보안, 모바일기기 바이오센서 혈당센서 단백질센서 DNA 센서 산쿄제약, Sontra, Medical 아이센스, 올메디쿠스의료, 바이오 Ciphergen, Genome Solutions Affymetrics, 캐피털바이오, Caliper Technologies 프로테오젠, 파나진 굿젠, 디스진, 마이크로젠 환경, 의료, 보안, 바이오 환경, 의료, 보안, 바이오 세포칩 마쯔시타전기, Cephied, Applied Biosystems 바이오니아 가정 / 사무, 환경, 의료, 바이오 77

기술개발테마현황분석 국내업체및기술동향 국내중소기업사례 두온시스템 ( 주 ) 은국내최초신기술인산업용지능형차압전송기를개발하여 300만불수출탑을수상 ( 국표원 2017 신기술실용화촉진대회 ) 하였고, 벡스코 (BEXCO) 2016 부산국제원자력산업전 에참가해자체개발한지능형압력전송기 ART3500을선보였으며, 경기도유망중소기업에선정되었고, 산업통상자원부장관표창을수상 (2016) 하이큐브시스템은제조공장에쓰이는화학용액누수를사전에감지하는 센서필름 을개발하였고, 이제품은내산성필름과전도성플라스틱제품을적층한구조로기존외산제품의케이블형태와다르게테이프형태로개발되었고, 산화현상이없고, 전도성낙하물질구별및제품의재사용이가능하며, IoT를접목한원격자동제어가가능해관리의효율을높임 주식회사시티기어는 2015 COEX 사물인터넷국제전시회에참여하여 LED 거리측정광센서 를선보였고, 2017 캐나다 Big Drone Show (Toronto) 국제전시회에참여하여 Multi-cell silicon photo detector 와 거리측정광센서 를선보이고, 2016년 ETRI( 한국전자통신연구원 ) 과 1060nm Multi-cell silicon photo detector 기술이전계약을체결함 알앤에스랩은대량생산이가능한구조로가격과크기를획기적으로줄인이산화탄소 일산화탄소센서를개발하였고, 대덕벤처파트너스의대덕특구스타트업액셀러레이팅지원사업의투자지원을받고, 최근연구개발특구진흥재단이중국에서개최한 투자유치로드쇼 에참가 (2017) 센코는국내유일의전기화학식가스센서양산기술을보유한업체로전기화학식가스센서원천기술로개발한자사의가스검지기가 40여개국에출시되었고, 휴대용단일가스검지기 (SGT) 와휴대형복합가스검지기 (MGT) 의개발및인증작업을완료하고국내에출시하였으며, 센서소형화기술도지속적으로개발중 터크코리아가자체개발한 FCS-M18-LIX 가스유량센서는센스, 프로브, 프로세싱유닛이모두한개의센서에통합되어좁은공간에도설치가가능한원통형하우징의소형유량센서로열량측정법을이용하고, 온도변화에의한영향을센서디자인과얼라인피팅을통해센서의정밀도를높여극복함 로크웰오토메이션코리아 ( 주 ) 는산업자동화와정보솔루션을제공하는세계적인기업으로범용솔루션은물론통합아키텍처시스템을통해데이터가시성을제공하는 IO-Link 모델을포함하여제공하며, IO-Link는기존센서역할을넘어서가장하위부터상위레벨까지통신으로연결해데이터를수집하고빠른의사결정이이뤄지도록함 - 로크웰은자체스마트팩토리구현을통해생산성은 4~5% 증가했고, 재고는 120일치에서 82일치로감소하고, 납품적시율도 82% 에서 98% 로오르고, 비용부분도상당히절감되었음을보임 78

센서및화상처리기술 [ 주요중소기업비교 ] ( 단위 : 백만원, %) 국내업체자산총계매출액 매출액증가율 영업이익율당기순이익율 R&D 집중도 두온시스템 ( 주 ) 20,953 7,626-14.0 29.4 21.1 7.2 하이큐브시스템 1,620 822 49.4 3.8 0.9 33.6 주식회사시티기어 88 21-59.3-473.2 20.0 229.7 알앤에스랩 10) 2,163 19-72.9-1,088.0-980.7 314.3 센코 14,320 10,042 23.7 7.4 3.7 7.9 터크코리아 11) 4,462 9,709 22.8 5.5 3.3 - 로크웰오토메이션코리아 ( 주 ) 39,738 82,014-16.6-1.2 1.1-10) 알앤에스랩 R&D 집중도는 2015 년기준으로작성하였음 11) 터크코리아재무정보는 2015 년기준으로작성하였음 79

기술개발테마현황분석 나. 주요업체별기술개발동향 (1) 해외업체동향 Bosch, Novasensor, Honeywell, Areescale, Analog Device 등글로벌기업들이센서및 스마트센서 R&D 를주도 자동차용센서의경우, Bosch, Freescale, Analoge Device, BEI Tech 등현재약 40개이상의글로벌기업이경쟁하고있으며, 가격, 신뢰성, 크기, 정밀도등이주요경쟁요소 의료용센서의경우, Novasensor, Honeywell, Measurement Specialities 등의기업이전세계시장의 50% 이상을차지하고있으며, 안전승인, 장수명, 신뢰성, 정밀도, 가격등이주요경쟁요소 항공 / 군수용의경우, Honeywell, BEI Tech, Colibrys 등현재약 15개이상이 R&D 및생산에참여하고있으며, 검출범위, 충격방지, 저전력, 장기안전성등이주요경쟁요소 민수용센서의경우, Analog Device, ST Micro, Freescale, Hitachi, Bosch 등현재약 15개이상의글로벌기업이경쟁하고있으며, 가격, 정밀도, 크기등이주요경쟁요소 세계각국은첨단센서의경쟁력이산업분야경쟁력의핵심요소로인식하여집중지원중이며, 첨단센서개발에필요한공공 R&D 인프라와상용화파운드리구축 운영 인텔, 코닝, 하니웰, 제록스등의업체에서는 MEMS Industry Group 을신설하는등시장성을높이평가하고있으며 Nova Sensor, Motorola, Delphi 등의업체에서 MEMS 기술을이용한센서를생산, 판매중 아시아와아프리카시장이빠르게성장하는가운데아시아의경우열처리서비스와장치의새로운시장이형성되기시작하였으며향후신흥공업국시장에서스마트공장센서및화상처리기술열처리장비판매를위해고효율장비의국산화요구 토비테크놀로지 (Tobi Technology) 는사용자의시선을센싱하여커서를움직이게하는새로운입력장치를개발중 NTT 도코모는기계가인간의음성을인식하고의미를해석하여사용자와대화할수있도록하는 말하는컨시어지 서비스를출시 ( 中深 郞, 2013) USC(University of South California) 의 Viterbi 연구팀이개발한촉각센서는 117개의재료를 95% 수준에서구분가능함 80

센서및화상처리기술 [ IBM 이전망한 5 년후컴퓨터의오감인식 ] 감각 정보이용예시 이미지와동영상데이터에서의미를찾아내는형태로센싱능력발전 시각 의료영상혹은이미지에서특정상황정보를인식하여정보를제공하거나솔루션을제공할수 있으며음식사진에서질량을인식하여칼로리를계산하는등의어플리케이션을제공 소리를정밀하게인식하여현재의상황을제시 청각 산이나바다의미세한소리로부터산사태, 해일등을미리감지할수있으며, 가깝게는집안의 특정 ( 충격 ) 소리를측정하여화재나침입등감지가능 단맛, 짠맛, 신맛등여러가지맛이나는물질을감지하여정보를제시 미각 개인별로선호하는맛이다르므로특정음식과관련된정보에대해호불호를표시함으로써여러 음식들중가장적절한음식을권유할수있음 공기중에떠있는여러가지물질들의정보를이용하여다양한어플리케이션을제공 후각 가스센서가대표적이며인간의호기중에질소, 이산화탄소, 산소, 수소, 메탄, 휘발성유기화합물등 100 종류이상이있으며특정질병이발생했을때관련물질이호기중에기준치이상발생하므로 이를통해질병진단및현재상황등에관한정보를제공할수있음 촉각 온라인쇼핑등을모바일기기로할경우특정질감을직접만지지않고느낄수있도록할수있음 * 출처 : IBM(2012), 이치호 (2013) 등의내용을수정및재정리함 (2) 국내업체동향 국내센서산업의경우삼성전자등일부대기업을제외하고는대부분의기업이영세 상당수의기업이수입된센서를기반으로제품의후가공, 조립, 패키징에의한모듈생산에의존 일부품목을중심으로칩과프로토타입이개발되고있지만, 기술격차도상당한수준인것으로나타남 직접칩을개발해도시험 평가할수있는생산시설이나테스트기관이없는상황이며, 기술특허는양적 질적모두글로벌평균이하인상황임 휴대폰용이미지센서가선방해세계센서시장생산량의 1.7% 를차지했지만이후새로운성장동력이없는실정 국내의경우바이오센서기술개발은주로기초중심의연구가대부분인것으로확인됨 바이오센서연구는 1999년부터 2013년까지총 752건이며그중시스템측면에서접근한종합적성격의연구는 71건으로 10% 의수준임 바이오센서시스템연구는 2001년부터시작되었으나바이오센서를구성하는시스템에관한연구로이것이실제제품화하는측면까지고려되지않았으며, 현재까지도기술개발이가장긴혈당측정기구와관련된제품이제대로출시되지않는상황임 2004년에중소벤처기업부 ( 舊중소기업청 ) 의중소기업기술혁신개발사업으로 바이오센서를이용한무채혈혈당측정시스템개발 이수행되었으나해당연구기업 ( 엘바이오 ) 는무채혈혈당측정제품을상용화하지못한것으로조사됨 81

기술개발테마현황분석 2008년에 KMH 社는무채혈혈당측정기를식약청으로부터허가를받았지만실제로제품이판매되지않았고, 2009년감사의견의견거절에의해유가증권시장상장폐지됨 2005년교육과학기술부에서주관하고대구경북과학기술원설립사업에 FET형의료용바이오센서및시스템개발 과제를수행하였으나연구결과물은없는것으로나타남 [ 주요바이오센서시스템관련기술개발동향 ] 부처사업명과제명과제기간총연구비 산업통상자원부 광역경제권선도산업육성 복합기능현장검사시스템및바이오센서개발 2013~2015 10 억원 ( 지속과제 ) ( 구 ) 교육과학기술부한국과학기술연구원연구운영비지원 MEMS 기반신경자극시스템및초고감도바이오센서개발 2010~2013 50억 4,000만원 ( 구 ) 교육과학기술부글로벌프론티어사업스마트바이오센서시스템 2011~2020 14 억 4,800 만원 ( 지속과제 ) ( 구 ) 교육과학기술부한국과학기술연구원연구운영비지원 분자수준의초고감도나노바이오센서시스템기술개발 2008~2009 28억 8,800만원 ( 구 ) 지식경제부 IT 원천기술개발 나노입자를이용한고성능바이오센서시스템 2006~2008 39 억원 ( 구 ) 교육과학기술부 대구경북과학기술원설립 FET 형의료용바이오센서및시스템개발 2005~2007 13 억 1,900 만원 * 출처 : 1999 년부터 2013 년까지 NTIS( 국가 R&D 사업관리 ) 에서나타난바이오 & 센서 & 시스템검색결과 82

센서및화상처리기술 [ 국내외중요기업동향 ] 회사명국가설립연도관련동향 프랑스이탈리아 1987 2014년 MEMS 시장매출 3위 애플아이패드에어와 HTC원에 MEMS마이크공급 차량용가속도센서 (AIS3624DQ) 출시 2014년 MEMS 시장매출 1위 독일 1886 주력시장은차량용 MEMS 센서 애플아이폰 5S, 5C, 아이패드에어가속도센서공급 가속도및자이로스코프를통합한 6축센서를양산, 소니, 삼성전자, HTC에공급하고있음 애플아이폰 6 시리즈에모션센서공급 미국 2003 미국 1993 일본 1980 한국 2001 한국 2005 한국 1998 한국 1997 한국 1982 2013년아나로그디바이스 (ADI) 의 MEMS 마이크사업인수 2013년한국에디자인 R&D센터설립 자이로스코프센서를활용해관련애플리케이션과기기의개발을돕는모션앱스라는소프트웨어플랫폼개발 2012년모바일디바이스부문 3축가속도계 MEMS 센서시장점유율 2위 Micro-Amp Magnetic Gyro(KMX61G) 가 2013 센서엑스포 & 컨퍼런스에서 2013 년최우수혁신상수상 아이폰 5S, 6에지자기센서공급 2012년모바일디스바이부문의세계 MEMS센서매출액 2위 항법센서전문기업으로로봇청소기와자동차내비게이션등민수용항법시장에진출 국산무인기 ( 드론 ) 와유도탄개발에자체개발한군수용항법센서와시스템적용을목표로기술개발진행중 군수분야국산화가필요한 MEMS( 자이로, 가속도계, 압력센서 ) 와관성측정장치 (IMU) 개발에역량을집중 삼성전기에서분사한 MEMS 관성센서전문업체 유도무기항법및탐색기안정화용자이로, 가속도계개발생산 MEMS 블로메타타입적외선센서개발 방산업체로민수, 수출, 방산용적외선센서양산 국내산업용센서, 제어기기부문 1위기업 근접센서, 포토센서, 광화이버센서, 압력센서등다양한센서를제공 산업용자동제어시스템및전기, 전자제품수입 / 제조 / 판매업체 기술제휴를통해타이머, 근접센서등을국산화하고있음 83

기술개발테마현황분석 4. 기술개발현황 가. 기술개발이슈 센서수요증가및사용자의요구다양성으로인해스마트공장하위레벨에속한센서의성능이데이터의 검출에서끝나지않고, 분석, 고속, 고정확도등기술적요소들에대한사용자요구가꾸준히증가 스마트센서의경량화및복합화 스마트센서는기능이단순하고정밀도가낮으며사용이불편한이전의센서에비해센싱소자와신호처리가결합하여데이터처리, 자동보정, 자가진단, 의사결정기능을수행하는 소형, 경량, 고성능, 다기능, 고편의성, 고부가가치의센서 를의미 - 스마트센서는기존의센서가발전하여지능화된센서 (intelligent sensor) 로측정대상물의물리 화학적정보를감지하는일반센서기술에나노기술또는 MEMS기술을접목하여데이터처리, 자동보정, 자가진단, 의사결정, 통신등의신호처리기능을내장 - 주변환경정보를전기적정보로전환하는변환원리에따라압력및가속도등의물리센서, 이미지, 적외선, 조도등의광센서, CO 2 와 NOx, ph 등의화학센서, DNA와단백질등의바이오센서등크게 4가지로분류되며센서의첨단화를통해미래산업의스마트화가가능 스마트센서는컴퓨터가갖는우수한데이터처리, 판단기능, 메모리기능, 통신기능등을내장하고있어 IT 융합과초연결시대의핵심기반기술로주목을받고있음 - 스마트센서를효과적으로보여준대표적예인스마트폰이외에도지능형자동차, 스마트홈시스템, 웨어러블전자기기, 원격진료시스템, 대규모의환경감시시스템, 사물인터넷등으로영역을확대중 - 나노 MEMS, SoC 기술, 비접촉 무선화, 기능화 자동화, 소형화 저가격화, 소재다변화등의기술이접목되면서초소형, 고성능, 다기능 ( 지능형 ) 센서로발전하고있어, IoT의핵심기반기술로주목 센서산업은센서핵심부품의기술력이완성품의기능과성능을결정하고, 타산업에적용되어기술들간융합의매개체역할을함으로써기존제품의성능과서비스를첨단화하고부가가치를창출 - 최신스마트폰에는이미지센서, 터치센서, 마이크로폰, GPS, 모션센서, 지자기센서, 조도센서, 근접센서, 지문센서등 10종이상 20개의센서, 자동차의경우에는 30종이상 160개의다양한센서가사용 - MCU 내장, 나노 MEMS 기반 4세대스마트센서로진화 - 1세대 Discrete Sensor 2 세대 Integrated Sensor 3 세대 Digital Sensor 4 세대 Smart Sensor로진화 - MEMS, 나노기술, 반도체집적기술의진보로센서의소형화, 지능화, 무선화가가능 센서가받는빅데이터들을처리하는다양한기술들과센서의데이터들을전송하는기술및공장인프라보안관련연구가활발 각센서레벨을엮는과정에서무선에대한요구증가 유선이나설비에대한제약조건이있는곳에서무선을통해간편한통신의요구가있고, 공장을설계할때기구적 설계적인어려움을개선하는데무선통신이용이하게사용됨 현재까지온도, 압력, 유량등에대해모니터링하는분야에무선도입이많이적용됐고, 컨트롤분야의도입도점진적증가추세 84

센서및화상처리기술 나. 특허동향분석 센서및화상처리기술분야특허상주요기술 주요기술 기존센서에논리, 판단, 통신, 정보저장기능이결합되어데이터처리, 자동보정, 자가진단, 의사결정기능을수행하는고기능, 고정밀, 고편의성, 고부가가치센서에관한기술로서 MEMS 기술, SoC 기술, Nano 기술, 물리, 화학, 바이오센서등이포함됨 분류요소기술설명 이벤트처리분석 실시간센싱데이터수집및검증기술 수집데이터고속필터링및연관매칭기술 메모리기반의비정형데이터고속분석기술 센서를이용한부품및장비의상태데이터를실시간으로수집하고실제상태와매칭 / 확인하는기술 IoT 플랫폼을통해수집되는연속데이터들을실시간분류 / 매칭하는고속필터링및연관매칭기술 비정형 Factory-Thing 참조데이터를메모리기반저장및고속분석처리하여실시간으로의사결정을지원하는메모리기반의비정형데이터고속분석기술 센싱정보링크 센싱정보융합기반가상센서기술 이종센서간통합및연결기술 다양한센서들의정보를융합하여필요로하는정보만을추출하여제공하는기술 다양한이종센서들정보의수집 / 처리 / 분석및외부로전송하는통신기능을통합한 IoT 센서플랫폼기술 영상센서화상처리기술 비파괴결함센싱및자가진단기술 화상처리기반제품품질모니터링및위치관리센싱기술 고주파전기신호등을이용하여제품의내부적인결함을비파괴적으로탐지하고고장여부를스스로진단하는기술 생산품및생산설비의상태, 작업자위치등을화상처리기반으로모니터링하고이상유무를감지하는기술 Factory-Thi ng 자원관리 소프트웨어정의 FCM 제어기술 소프트웨어정의기반의 FCM(Factory Control Middleware) 을통하여팩토리생산디바이스의제어를유연하게처리하는 FCM 기술 자율교정을위한인지형스마트디바이스 ( 영상 )/ 센서기술 산업환경에서제조상황에대한조절, 생산차질및불량률을최소화할수있도록제조기기의자율적동작교정을할수있도록하여비정상적상황을센싱하고모니터링하는기술 인지형스마트디바이스 생산공정서비스 / 상황 / 위치인지용디바이스 ( 영상 )/ 센서기술 생산공정최적화를위하여각공정의상황과각생산품위치를실시간으로파악할수있는생산세부공정에따른재료및제품들의위치와현상태등의인지기술 스마트디바이스및센서용내장형 OS 기술 다양한센서의통합및센싱데이터수집 / 분석 / 처리가가능한경량 OS 개발 85

기술개발테마현황분석 세부분야별특허동향 주요기술별국가별특허동향 센서및화상처리기술의요소기술별주요국가별특허정보데이터입수하였으며, 최근 10 년간의특허데이터를비교분석함 분류요소기술한국미국일본유럽계 이벤트처리분석 실시간센싱데이터수집및검증기술 수집데이터고속필터링및연관매칭기술 메모리기반의비정형데이터고속분석기술 256 317 56 59 688 센싱정보링크 센싱정보융합기반가상센서기술 이종센서간통합및연결기술 249 320 112 90 771 영상센서화상처리기술 비파괴결함센싱및자가진단기술 화상처리기반제품품질모니터링및위치관리센싱기술 157 174 71 23 425 Factory-Thing 자원관리 소프트웨어정의 FCM 제어기술 0 3 1 1 5 인지형스마트디바이스 자율교정을위한인지형스마트디바이스 ( 영상 )/ 센서기술 생산공정서비스 / 상황 / 위치인지용디바이스 ( 영상 )/ 센서기술 스마트디바이스및센서용내장형 OS 기술 319 250 65 42 676 합계 981 1,064 305 215 2,565 국가별요소기술별특허동향에서미국이가장활발한연구개발을하고있으며, 그다음으로는한국, 일본, 유럽순으로나타남 이벤트처리분석기술분야에서는미국이가장많은비중을차지하고있으며, 일본이상대적으로적은출원량을보유하고있음 센싱정보링크기술은미국이가장많은비중을차지하고있으며, 그다음으로는한국, 일본, 유럽순으로특허를많이출원하고있음 영상센서화상처리기술분야에서는미국이가장많은출원을하고있으며, 유럽이상대적으로적은출원량을보이고있음 Factory-Thing 자원관리기술은전체적으로관련특허출원실적이미미함 인지형스마트디바이스기술분야에서는한국이가장많은출원을하고있으며, 유럽이상대적으로적은출원량을보이고있음 86

센서및화상처리기술 주요기술별출원인동향 분류 요소기술 기술집중도 주요출원인 국내특허동향 실시간센싱데이터수집및검증기술 Intel 공공연구기관중심 이벤트처리분석 수집데이터고속필터링및연관매칭기술메모리기반의비정형데이터고속분석기술 Dexcom 한국전자통신연 구원 한국전자통신연구원, 전자부품연구원, 케이티등 센싱정보링크 센싱정보융합기반가상센서기술이종센서간통합및연결기술 삼성전자 Dexcom Google 대기업중심 삼성전자, 한국전자통신연구원, 케이티등 영상센서화상처리기술 비파괴결함센싱및자가진단기술 화상처리기반제품품질모니터링및위치관리센싱기술 Sharp 삼성전자 Digimarc 대기업중심 삼성전자, 한국전자통신연구원 등 Factory-Thing 자원관리 소프트웨어정의 FCM 제어기술 Vital Connect Vigilo Networks 관련국내특허없음 자율교정을위한인지형스마트디바이스 ( 영상 )/ 센서기술 Digimarc 인지형스마트디바이스 생산공정서비스 / 상황 / 위치인지용디바이스 ( 영상 )/ 센서기술 한국전자통신연 구원 공공연구기관중심 한국전자통신연구원등 스마트디바이스및센서용내장형 OS 기술 Google : 50 건이상, : 30~49 건, : 20~29 건, : 10~19 건, : 10 건미만 이벤트처리분석기술분야주요출원인동향 이벤트처리분석기술분야는 Intel 이가장많은특허를보유하고있으며그다음으로는 Dexcom 과 한국의공공연구기관인한국전자통신연구원순으로다수의특허를보유함 센싱정보링크기술분야주요출원인동향 센싱정보링크기술분야는삼성전자가가장많은특허를보유하고있으며그다음으로는 Dexcom, Google 등이많은특허를출원하고있음 영상센서화상처리기술분야주요출원인동향 영상센서화상처리기술분야는 Sharp 가가장많은특허를보유하고있으며, 그다음으로는삼성전자, Digimarc 등이많은특허를보유하고있음 87

기술개발테마현황분석 Factory-Thing 자원관리기술분야주요출원인동향 Factory-Thing 자원관리기술분야는 Vital Connect 이가장많은특허를보유하고있으며. 그다음으로는 Vigilo Networks 가다수의특허를보유함 인지형스마트디바이스기술분야주요출원인동향 인지형스마트디바이스기술분야는 Digimarc 가가장많은특허를보유하고있으며그다음으로는 한국전자통신연구원, Google 등이많은특허를출원하고있음 센서및화상처리기술분야의주요경쟁기술및공백기술 센서및화상처리기술분야의주요경쟁기술은이벤트처리분석기술, 센싱정보링크기술, 인지형스마트디바이스기술이, 공백기술은 Factory-Thing 자원관리기술로나타남 센서및화상처리기술분야에서센싱정보링크기술이가장경쟁이치열한분야이고, Factory-Thing 자원관리기술분야는아직까지출원이활발하지않은공백기술분야로나타남 분류요소기술기술집중도 실시간센싱데이터수집및검증기술 이벤트처리분석 센싱정보링크 영상센서화상처리기술 Factory-Thing 자원관리 인지형스마트디바이스 수집데이터고속필터링및연관매칭기술메모리기반의비정형데이터고속분석기술센싱정보융합기반가상센서기술이종센서간통합및연결기술비파괴결함센싱및자가진단기술화상처리기반제품품질모니터링및위치관리센싱기술소프트웨어정의 FCM 제어기술자율교정을위한인지형스마트디바이스 ( 영상 )/ 센서기술생산공정서비스 / 상황 / 위치인지용디바이스 ( 영상 )/ 센서기술스마트디바이스및센서용내장형 OS 기술 : 50 건이상, : 30~49 건, : 20~29 건, : 10~19 건, : 10 건미만 88

센서및화상처리기술 최신국내특허기술동향 분류요소기술최근핵심기술동향 이벤트처리분석 실시간센싱데이터수집및검증기술 수집데이터고속필터링및연관매칭기술 메모리기반의비정형데이터고속분석기술 센서네트워크의대규모데이터수집장치기술 플랜트관리네트워크에서의관리네트워크장치및데이터처리기술 센서데이터처리기술 센싱정보링크 센싱정보융합기반가상센서기술 이종센서간통합및연결기술 복수의센서데이터를처리하는데이터처리장치및상기장치를포함하는데이터처리시스템기술 스마트디바이스및센서노드통합응용프로그램업데이트장치기술 피어-투-피어통신방식의플러그앤플레이센서네트워크시스템및이를이용한응용서비스제공기술 영상센서화상처리기술 비파괴결함센싱및자가진단기술 화상처리기반제품품질모니터링및위치관리센싱기술 이미지센서모듈, 제조방법및이를포함하는이미지 처리시스템기술 영상데이터처리방법및이를지원하는전자장치기술 Factory-Thing 자원관리 소프트웨어정의 FCM 제어기술 관련국내특허없음 인지형스마트디바이스 자율교정을위한인지형스마트디바이스 ( 영상 )/ 센서기술 생산공정서비스 / 상황 / 위치인지용디바이스 ( 영상 )/ 센서기술 무선센서네트워크에서분산적인위치인식기술 무선센서네트워크에서의비컨스케줄링기술 스마트디바이스및센서용내장형 OS 기술 국내특허동향을살펴보면대기업은센싱정보링크기술을, 공공연구기관은이벤트처리분석기술과인지형스마트디바이스기술을집중적으로연구개발하고있는것으로나타남 이벤트처리분석기술에서는센서네트워크의대규모데이터수집장치기술, 플랜트관리네트워크에서의관리네트워크장치및데이터처리기술, 센서데이터처리기술등이공공연구기관을중심으로집중연구개발되고있음 센싱정보링크기술분야는복수의센서데이터를처리하는데이터처리장치및상기장치를포함하는데이터처리시스템기술, 스마트디바이스및센서노드통합응용프로그램업데이트장치기술, 피어-투-피어통신방식의플러그앤플레이센서네트워크시스템및이를이용한응용서비스제공기술등이대기업을중심으로연구개발되고있음 영상센서화상처리기술에서는이미지센서모듈, 이의제조방법, 및이를포함하는이미지처리시스템기술, 영상데이터처리방법및이를지원하는전자장치기술등이연구개발되고있음 89

기술개발테마현황분석 Factory-Thing 자원관리기술분야는전체적으로관련특허가거의없는분야로서관련한국특허역시없음 인지형스마트디바이스기술에서무선센서네트워크에서분산적인위치인식기술, 무선센서 네트워크에서의비컨스케줄링기술등이공공연구기관을중심으로연구개발되고있음 중소기업특허전략수립방향및시사점 센서및화상처리기술분야의공백기술분야는 Factory-Thing 자원관리기술이고중소기업의시장진입상대적으로수월한분야는이벤트처리분석기술과 Factory-Thing 자원관리기술로나타남 센서산업은센서제조를위한소재산업, 소재를이용하여고유기능이구현된소자산업, 여러개의소자를사용하여조립한모듈및시스템형산업을포함하는융복합산업영역으로서칩, 패키지, 모듈, 시스템의단계를거쳐대부분의산업에활용되고있으며, IoT 시대의도래에따라산업적활용도는대폭증가할전망임 인간과기기간상호작용심화에따라모든기기가지능화되고있으며, 이에따라센서의기능도소형화-복합화되고있음 향후중소기업은대기업들의경쟁이치열한센싱정보링크기술보다는시장진입이상대적으로용이한이벤트처리분석기술과 Factory-Thing 자원관리기술분야에집중하여연구개발하고특히공공연구기관의연구개발이활발한이벤트처리분석기술분야에서는기술매입이나라이센싱등을통해부족한연구개발능력을보완하는것이바람직할것으로사료됨 90

센서및화상처리기술 5. 연구개발네트워크 가. 연구개발기관 / 자원 연구개발기관 센서및화상처리기술분야주요연구개발기관 UNIST 스마트센서연구센터 ( 센터장김재준교수 ) - 스마트센서인터페이스, 스마트센서소자및소재, 웨어러블스마트센서등 3개분야를융합연구 - 자동차, 모바일, 산업방재등분야별로특화된사업중심의기술개발 - 관련중소기업의제품설계에서부터양산까지적극지원 중앙대학교나노바이오전자연구실 ( 김선국교수 ) - 차세대고이동도박막물질인 2차원전이금속칼코겐화합물대면적합성및전자소자연구, 스마트센서기술을접목하여인체, 디스플레이, 농업, 건축, 스마트공장등다양한부분에적용시도 전자부품연구원 - 첨단소재부품연구본부스마트센서연구센터에서나노 /MEMS 기반스마트센서, 차세대입력디바이스및내츄럴 UI/UX, 집적광학센서및소자, 환경 / 바이오센서및소자, 무선전력등자립형디바이스기술, 스마트센서응용시스템을개발중 - 융합시스템연구본부의 SoC 플랫폼연구센터에서융복합스마트센서신호처리기술등을연구개발중 한국기계연구원 4차산업혁명 R&D센터 POSCO - ICT 요소기술적용시도 ( 빅데이터를활용한제품불량및압연기고장사전예측, 냉연, 열연코일, GPS, Bluetooth 및센서를활용한작업자안전관리, 공장신설및증설시가상현실을통한검증등 ) 연구개발자원 국가연구개발지원사업 중소벤처기업부 - 중소기업기술혁신사업 - 제품서비스기술 / 공정 품질기술 / 산학연협력기술 / 상용화기술개발사업 - 중소기업 R&D 역량제고사업 - 지역특화산업육성 ( 융복합기술개발사업 ) - 기술혁신형중소기업연구인력지원사업 - 산업주도형기술교육혁신사업 - 혁신형일자리선도사업 91

기술개발테마현황분석 산업통상자원부 - 전략핵심소재기술개발사업 - 산업융합원천기술개발사업 - 산업엔진프로젝트 (19대미래성장동력 ) 차세대스마트러닝산업지원센터구축사업 - 센서산업고도화전문기술개발 중소기업진흥공단 - 인력양성 ( 컨설팅지원사업 ) : 중소기업의특성에맞는맞춤형컨설팅을지원하여성장기 정체기기업의지속성장을위한근본체질강화및글로벌경쟁력확보 민관합동스마트공장추진단 - 보급사업을통해 2017년 11월말까지 4,889개의스마트공장구축을지원했고, 2025년까지 3만개의스마트공장을보급한다는스마트제조혁신비전 2025를발표 - 추진단이진행하는사업은크게세가지로보급및확산사업지원사업, R&D 지원사업, 표준진단서비스로이루어져있음 - 스마트공장 R&D 로드맵을수립해설계자동화, 품질고도화, SW 통합운영, 개방형산업 IoT 플랫폼등스마트공장보급과연계한 6대 R&D 과제를진행 - 민간의자발적인스마트공장확산을위해표준진단모델을개발, 자발적진단지원 제조업혁신 3.0 전략실행대책 - 생산현장의스마트화를통해획기적인생산성 경쟁력제고 - 개인맞춤형유연생산을위한스마트공장고도화와융합신제품생산에필요한 8대스마트제조기술개발추진 - 스마트공장자동화설비, 지능형로봇, 자율공정시스템등에복합센서연결및데이터수집 제어등에활용 K-ICT 스마트디바이스육성방안 - 제조업혁신 3.0전략실행대책의후속조치 - 성장성 경쟁력등을고려해 10대스마트디바이스부품 모듈기술및스마트센서핵심성능구현을위한공정 회로설계기술개발 - 스마트디바이스제품개발 제작 테스트를위한단계별맞춤형지원및공통시설 장비등제작지원환경구축 - 투자유치 마케팅진행및해외시장진출지원 - 스마트디바이스분야의석 박사급전문인력양성및디바이스제작프로그램개발 보급등저변확대 중소기업대상시설및장비지원 중소기업전용연구시설 (Rental Lab) ( 한국생산기술연구원 ) - 공동연구수행및장비를효율적으로이용하고자하는중소기업에게연구공간을제공 - 연구원인프라 ( 인력, 장비등 ) 를활용한근접지원 - 지원내용은크게시설지원, 장비지원, 기술및공동연구지원으로구성되어있음 92

센서및화상처리기술 공통서비스인프라구축 운영사업 ( 한국전자통신연구원 ) - 정보통신중소기업이 R&D 및상용화제품개발에필요한애로기술지원, 시험측정장비지원및고주파시험시설을활용한시험지원등에대한통합기술을지원 - 시험지원은고주파부품, 모듈등의고주파특성, PIMD, 신뢰성시험지원및민간시험시설공동활용을통한민간시험시설을지원 - 장비지원은고가의시험 측정장비를 IT 중소기업에게임대 연구장비공동활용지원사업 ( 중소벤처기업부 ) - 주관기관이보유한연구시설과장비, 소프트웨어를중소기업이공동활용하도록지원 - 연구개발과설계및디자인, 시제품제작, 성능평가, 양산및마케팅에이르는원스톱지원 - 중소기업이첨단고가연구장비를쉽게이용할수있도록지원 시제품제작을위한시설및제작장비공동활용 (K-ICT 디바이스랩 ) - 지역인프라와 K-ICT 디바이스랩의장비와시설현황을공유하고연계활용추진 - 旣구축된시제품제작지원시설을연계 활용및웨어러블특화장비 ( 유연소재 3D프린터등 ) 추가구축을통해웨어러블특화시제품제작 첨단스마트센서거점센터구축사업 (( 재 ) 경북IT융합산업기술원 ) - 경북지역내중소 중견기업중스마트센서기업및업종다각화희망기업대상 - 스마트센서관련제품개발및조기상품화를위한시제품설계지원 - 회로설계, 전자기파간섭해석, 소비전력해석 SW 지원 경기도나노공동연구플랫폼지원사업 ( 한국나노기술원 ) - 경기도내 15개기업을선정, 나노기술개발을위해장비지원 93

기술개발테마현황분석 나. 연구개발인력 센서및화상처리기술분야는 ( 재 ) 경북 IT 융합산업기술원, UNIST 스마트센서연구센터, 한국기계연구원, 한국전자통신연구원, 전자부품연구원에서주로연구개발을진행하고있음 정부는스마트센서전문기업이수요 ( 세부분야, 기술수준등 ) 를제시하면이를바탕으로국내 대학이이에맞는인재를양성하는 기업맞춤형고급센서인력 ( 연간 60 여명 ) 양성 추진예정 [ 센서및화상처리기술분야주요연구조직현황 ] 기관소속연구분야 UNIST 스마트센서연구센터 초연결을위한 IoT 통신 / 네트워크및스마트센서 핵심원천기술 한국전자통신연구원 초연결통신연구소 ICT 소재부품연구소소재부품원천연구본부실감소자연구본부 IoT연구본부 ICT소재연구그룹 : 열파기반생체센서, MEMS 공정기반센서등 융복합센서연구그룹 : 나노소재기반의고감도센서소재, MEMS 공정기반의초소형 MEMS 센서소자, 센서소자등 전자부품연구원 융합시스템연구본부 SoC 플랫폼연구센터에너지 IT 융합연구센터첨단소재부품연구본부스마트센서연구센터 프로세서와메모리간융합기술, 융복합스마트센서신호처리기술 스마트센서태그 나노 /MEMS 스마트센서, 차세대입력디바이스및내추럴 UI/UX, 스마트센서응용시스템 94

센서및화상처리기술 다. 기술이전가능기술 (1) 기술이전가능기관및세부내용 센서및화상처리기술의요소기술은크게기반기술, 응용기술의두개의분류로구분됨 기술이전이가능한기관은한국전자통신연구원등이있음 [ 센서및화상처리기술관련이전기술 ] 기관이전기술내용 한국전자통신연구원 실시간작업자안전모니터링시스템기술 실시간으로작업자와작업환경정보를수집하고작업자의위치, 작업환경, 작업자의역할, 작업종류등에따라서필수착용해야하는개인보호장비를실시간으로판단하여필수착용개인보호장비착용여부를모니터링함으로써안전사고를미리예방할수있도록함 한국전자통시연구원 지능형산업시설물관리시스템기술 환경에적합한무선네트워크기술, 저전력임베디드 플랫폼기술, 스마트센서기술들을활용하여산업시설물을 지능화하고, 능동적이고입체적으로관리하기위한기술 95

기술개발테마현황분석 6. 기술로드맵기획 가. 중소기업핵심요소기술 (1) 데이터기반요소기술발굴 [ 센서및화상처리기술분야키워드클러스터링 ] [ 센서및화상처리기술분야주요키워드및관련문헌 ] No 주요키워드연관도수치관련특허 / 논문제목 클러스터 01 클러스터 02 smart-sensor 8 intelligent-se nsor 7 1. Smart manufacturing through sensor based efficiency monitoring system (SBEMS) 2. The smart sensor in the process and manufacturing industry 1. Development of an intelligent sensor based inspection robot for closed environment 2. Using a Virtual Plant to Support the Development of Intelligent Gateway for Sensors/Actuators Security 96

센서및화상처리기술 No 주요키워드연관도수치관련특허 / 논문제목 1. Signal Processing in Cyber-Physical MEMS Sensors: Inertial 클러스터 03 sensor-syste m 6 Measurement and Navigation Systems 2. Multi-sensor based autonomous planning for robotic manufacturing systems 1. Programming abstractions and middleware for building control 클러스터 04 sensor-netwo rk 4~5 systems as networks of smart sensors and actuators 2. Modeling and compensation for capacitive pressure sensor by RBF neural networks 클러스터 05 low-power 4~5 1. Low-Power MCU with Embedded ReRAM Buffers as Sensor Hub for IoT Applications 2.Power gating multi-modal design approach for autonomous low power circuits with sensors 클러스터 06 image-sensor 5~7 1. Overcoming adverse weather conditions with a common optical path, multiple sensors and intelligent image fusion system 2. A CMOS image sensor with in-pixel ADC, timestamp, and sparse readout 1. Improving fast velocity and large volume data processing in 클러스터 07 data-processi ng 4 IoT/M2M platforms 2. In-memory data grid system for real-time processing of machine sensor data in a smart factory environment 클러스터 08 image-proces sing 4 1. Laser based displacement measurements using image processing 2. Machine learning-based imaging system for surface defect inspection 1. Screen printing of a capacitive cantilever-based motion sensor on 클러스터 09 motion-senso r 6 fabric using a novel sacrificial layer process for smart fabric applications 2. Performance evaluation of textile-based electrodes and motion sensors for smart clothing 1. Signal Processing in Cyber-Physical MEMS Sensors: Inertial 클러스터 10 signal-proces sing 4~5 Measurement and Navigation Systems 2. Advanced IT methods of signal processing and decision making for zero defect manufacturing in machining 97

기술개발테마현황분석 (2) 요소기술도출 산업 시장분석, 기술 ( 특허 ) 분석, 전문가의견, 중소기업기술수요를바탕으로로드맵기획을 위한요소기술도출 [ 센서및화상처리기술분야요소기술도출 ] 분류요소기술출처 센싱정보융합기반가상센서기술 기술 / 시장분석, 기술수요, 전문가추천 센싱정보링크 이종센서정보변환및연결기술 기술수요, 특허 / 논문클러스터링 이종센서간통합및연결기술 기술수요, 특허 / 논문클러스터링 비파괴결함센싱및자가진단기술 기술수요, 특허 / 논문클러스터링 화상처리기반제품품질모니터링및위치관리센싱기술 기술 / 시장분석, 전문가추천, 특허 / 논문클러스터링 인지형스마트디바이스 이벤트처리 ž 분석 스마트디바이스및센서용내장형 OS 기술자율교정을위한인지형스마트디바이스 ( 영상 )/ 센서기술생산공정서비스 / 상황 / 위치인지용디바이스 ( 영상 )/ 센서기술수집데이터고속필터링및연관매칭기술실시간센싱데이터수집및연관매칭기술 기술수요, 타부처로드맵 기술 / 시장분석, 기술수요, 특허 / 논문클러스터링 기술 / 시장분석, 기술수요, 특허 / 논문클러스터링 기술 / 시장분석, 기술수요, 특허 / 논문클러스터링, 전문가추천 기술 / 시장분석, 기술수요, 특허 / 논문클러스터링 메모리기반의비정형데이터고속분석기술 기술 / 시장분석, 전문가추천, 특허 / 논문클러스터링 Factory- Thing 자원관리 소프트웨어정의 FCM 제어기술 기술수요, 특허 / 논문클러스터링 98

센서및화상처리기술 (3) 핵심요소기술선정 확정된요소기술을대상으로중소기업에적합한핵심요소기술선정 [ 센서및화상처리기술분야핵심요소기술 ] 분류핵심요소기술개요 실시간센싱데이터수집및연관매칭기술 센서를이용한부품및장비의상태데이터를실시간으로수집하고실제상태와매칭 / 확인하는기술 기반기술 센싱정보융합기반가상센서기술 다양한센서들의정보를융합하여필요로하는정보만을추출하여제공하는기술 이종센서간통합및연결기술 다양한이종센서들정보의수집 / 처리 / 분석및외부로전송하는통신기능을통합한 IoT 센서플랫폼기술 비파괴결함센싱및자가진단기술 고주파전기신호등을이용하여제품의내부적인결함을비파괴적으로탐지하고고장여부를스스로진단하는기술 응용기술 화상처리기반제품품질모니터링및위치관리센싱기술 생산품및생산설비의상태, 작업자위치등을화상처리기반으로모니터링하고이상유무를감지하는기술 스마트디바이스및센서용내장형 OS 기술 다양한센서의통합및센싱데이터수집 / 분석 / 처리가가능한경량 OS 개발 99

기술개발테마현황분석 나. 센서및화상처리기술기술로드맵 최종중소기업기술로드맵은기술 / 시장니즈, 연차별개발계획, 최종목표등을제시함으로써 중소기업의기술개발방향성을제시 100

센서및화상처리기술 다. 연구개발목표설정 핵심요소기술별최종목표는아래와같이기술요구사항과연차별개발목표로제시함 [ 센서및화상처리기술분야핵심요소기술연구목표 ] 분류핵심요소기술기술요구사항 연차별개발목표 1 차년도 2 차년도 3 차년도 최종목표 실시간센싱데이터수집및연관매칭기술 물리적매칭률 (%) 90% 이상 95% 이상 - 수집데이터분류 / 매칭기술개발 기반기술 센싱정보융합기반가상센서기술 센싱정확도 (%) 80% 이상 90% 이상 - 다양한센서들의정보통합 이종센서간통합및연결기술 연결성공률 (%) 70% 이상 80% 이상 90% 이상 이종센서의정보변환및연결기술개발 비파괴결함센싱및자가진단기술 자가진단성공률 (%) - 80% 이상 90% 이상 설비자가진단기술개발 응용기술 화상처리기반제품품질모니터링및위치관리센싱기술 상황인지율 (%) - 80% 이상 90% 이상 공정별상황과생산품의위치, 상태를인지하는기술개발 스마트디바이스및센서용내장형 OS 기술 OS 완성율 (%) 90% 이상 95% 이상 99% 이상 다기능성스마트디바이스경량 OS 기술 101

기술개발테마현황분석 라. 핵심요소기술심층분석 실시간센싱데이터수집및연관매칭기술 기술개발필요성 생산라인및설비관리시스템에서의위험요소발생시신속한처리필요 생산설비에대한실시간모니터링을통해용이한설비관리및개선된근로환경을제공 제품불량에대하여복수의공정들을연계한추적분석필요 충전식배터리를탑재한무선센서기술개발 기술개발전략 산업용이더넷을기저망으로구축하고, 여기에자동화제어서버를구성하고, 각관리및공정마다유비쿼터스센서네트워크를결합한유무선통합제어시스템개발 사용자인터페이스를구비하여관리자가설비에대한실시간모니터링을진행함에있어보다편리하고용이하게설비의현재상태를점검 고유의진단프로그램을탑재한소프트웨어모듈개발 No 명칭출원인 1 스마트모니터링제어시스템티엘씨테크놀로지 2 무선센서네트워크를이용한설비예지진단시스템테크와이드 3 유닛별로그정보및센서데이터를이용한반도체장비의실시간데이터프로세싱장치및방법 ( 주 ) 에스티글로벌 관련특허현황 4 로그분석및특징자동학습을통한위험감지및접근제어자동화시스템 ( 주 ) 아이와즈 5 유비쿼터스센서네트워크를기반으로한산업용자동화네트워크시스템및그실시간동기화방법 광양만권유아이티연구소 6 이동형센서를이용한 IoT 환경의공장및물류창고재난및침입감지시스템 중앙대학교 7 스마트팩토리를위한실시간빅데이터처리시스템포스코아이씨티 8 지능형위험전조패턴분석모델을이용한에너지플랜트의실시간위험전조예측방법및예측시스템 한국가스안전공사 적용가능분야 생산설비자동화 작업장안전관리 관련기업 국내 : 티엘씨테크놀로지, 로체시스템, 바인테크 해외 : Dexcom, Battelle Energy Alliance, BAE Systems 102

센서및화상처리기술 센싱정보융합기반가상센서기술 기술개발필요성 다양한센서들의정보를융합하여필요로하는정보만을추출 센싱데이터수집장치가센싱정보를수집할때전송되는센싱데이터의용량을줄일수있어 효율적인센싱정보의관리및전송 수집된데이터를분석하고판별하는알고리즘개발 기술개발전략 하나이상의센서로부터출력되는센싱정보각각에대하여식별자를정의하고, 상기식별자및 센싱정보를매핑하여저장하며, 상기저장된식별자를기준으로센싱데이터로부터센싱정보를 추출하는기술개발 No 명칭출원인 1 센싱데이터수집방법및장치엔젠소프트 2 자가발전비콘스캐너와진동센서데이터기반머신러닝을이용한공장작업안전과모터관리시스템 썬에이치에스티 3 사물지능통신을기반으로하는재난대응시스템및방법바인테크 관련특허현황 4 모바일센서네트워크를이용한도로정보수집시스템및방법케이티 5 스마트정보전달장치를이용한건설현장의기술안전통합관리시스템및이의실행방법 대우건설 6 센서네트워크시스템및센서데이터를처리하는방법한국전자통신연구원 7 복수의센서데이터를처리하는데이터처리장치및상기장치를포함하는데이터처리시스템 삼성전자 적용가능분야 공장자동화 작업장및건설현장안전관리, 재난대응시스템 관련기업 국내 : 현대모비스, 케이티, 엔젠소프트, 바인테크, 썬에이치에스티, 글로비트 해외 : IBM, Google, Honeywell, BAE Systems 103

기술개발테마현황분석 이종센서간통합및연결기술 기술개발필요성 다양한이종센서들정보의수집 / 처리 / 분석및외부로전송하는통신기능 통합된 IoT 센서플랫폼기술 유비쿼터스센서네트워크환경에서모든장치들이어떠한센서정보도감지하여이용 기술개발전략 수집되는센서데이터를시간동기화하여저장하고, 저장된센서데이터를시간동기화하여 제공하는가상센서노드개발 무선스마트디바이스와네트워크게이트웨이보안에관련된기술개발 No 명칭출원인 1 이종센서의융복합을위한가상센서네트워크시스템현대자동차 2 이종센서네트워크에서이종데이터를처리하기위한시스템, 장치및방법 군산대학교 관련특허현황 3 복수개의이종이미지센서를이용하는멀티미디어디바이스및그제어방법 엘지전자 4 사물인터넷에서스마트디바이스또는스마트센서와네트워크게이트웨이사이의안전한데이터전달을위한통신시스템 문종섭 5 이종센서네트워크에서의클러스터링방법케이티 적용가능분야 공장자동화, 스마트공장 시설물안전관리, 군사용로봇 관련기업 국내 : 현대자동차, 기아자동차, 엘지전자, 삼성전자, 케이티 해외 : IBM, Apple, Dexcom, The Boeing Comppany 104

센서및화상처리기술 비파괴결함센싱및자가진단기술 고주파전기신호등을이용하여제품의내부적인결함을비파괴적으로탐지 기술개발필요성 고장여부를스스로진단하는기술 센서응용시스템의목적과대상, 장소, 상태 / 조건, 시기, 방법등을고려하여해당기술에특화된 기능부여 기술개발전략 센서가수집한정보중에서불필요한데이터를제거하고, 유의미한정보만을선택하는기술개발 미약한것은증폭하고, 목적에따라연산및필요로하는곳에전송하는것등의센서응용시스템개발 No 명칭출원인 1 2 전자기유도센서를활용한비파괴피로검사장치및그검사방법 전자기유도센서를활용한철도레일비파괴검사시스템및그검사방법 라디안 라디안 관련특허현황 3 오븐의자가진단청소장치및그제어방법동부대우전자 4 에어콘의자가진단신고장치대유위니아 5 자가진단냉장고삼성전자 6 자가진단에따른고장표시방법한온시스템 차량의자가진단 적용가능분야 전자기기의자가진단 선박, 차량, 철도, 대형건물등의피로도측정 관련기업 국내 : 엘지전자, 삼성전자, 현대자동차, 라디안, 한온시스템 해외 : Dexcom, The Boeing Comppany, Allegro Microsystems 105

기술개발테마현황분석 화상처리기반제품품질모니터링및위치관리센싱기술 기술개발필요성 생산품및생산설비의상태, 작업자위치등을화상처리기반으로모니터링하고이상유무를감지 재난방재, 환경감지및영상감시, 홈네트워크및유비쿼터스농장분야등에있어서보다정확하고 예측가능한시스템구축 기술개발전략 복수의화소데이터를다양한화소수의압축포맷으로변환한후, 규정 ( 規定 ) 의전송포맷으로 변환하여전송하는기술개발 이미지정보처리방법및장치개발 No 명칭출원인 1 작업자행동기반안전관리시스템및방법포스코아이씨티 2 통합영상처리원테크놀로지 관련특허현황 3 생활건강을위한실감미디어기반의원격관리시스템및방법피아이씨티코리아 4 바이너리씨디엠에이통신기반유에스엔을이용한다목적지능형감시장치 메가스틸코리아 5 하이브리드센서기반의인간행동감지시스템및방법아주대학교 6 CCTV 를이용한지능형감시시스템및지능형감시방법싸이언테크 생산설비모니터링, 품질관리 적용가능분야 관련기업 교통안전정보모니터링, 재난현장실시간검지 작업자안전관리 건강진단네트워크시스템 국내 : 삼성전자, LG전자, 포스코아이씨티, 피아이씨티코리아 해외 : Digimac, Sony, General Electric 106

센서및화상처리기술 스마트디바이스및센서용내장형 OS 기술 기술개발필요성 다양한센서의통합및센싱데이터수집 / 분석 / 처리가가능한경량 OS 스마트기기또는센서를제어할수있는가벼운 OS 호스트프로세서에결합된임베디드컨트롤러개발 기술개발전략 임베디드컨트롤러와결합된센서유닛개발 센서노드상에동작하는임베디드소프트웨어개발 No 명칭출원인 1 소형컨트롤러일체형비접촉적외선온도센서에스브이 2 임베디드소프트웨어의자가적응형설계방법한국전자통신연구원 관련특허현황 3 터치모니터일체형멀티 OS 제로클라이언트시스템디앤시스 4 스마트구조물의유지관리를위한 EST 기반단일계측시스템건양대학교 5 실행가능한센서네트워크프로토타입자동생성방법한국전자통신연구원 적용가능분야 스마트기기, 센서네트워크 생산공정모니터링 관련기업 국내 : 삼성전자, 에스브이, 디앤시스 해외 : Microchip Technology, Microsoft, Sensovation AG 107

기술개발테마현황분석 스마트제조 애플리케이션

스마트제조애플리케이션 정의및범위 스마트공장의전체적인공정설계, 제조실행분석, 품질분석, 설비보전, 안전 / 증감작업, 유통 / 조달 / 고객대응등을실행하는애플리케이션 스마트공장 IT 솔루션의최상위소프트웨어시스템으로 MES(Manufacturing Execution System), ERP(Enterprise Resource Planning), PLM(Product Lifecycle Management), SCM(Supply Chain Management) 등의플랫폼상에서각종제조실행을수행하는애플리케이션정부지원정책 정부는개인맞춤형유연생산을위한스마트공장고도화와융합신제품생산에필요한 8대스마트제조기술개발을추진 (2015. 3, 과기정통부 산업부합동 ) 하고있음 또한, 정부에서는스마트공장보급 확산이위기의한국제조업을살리고, 국내중소기업이글로벌제조경쟁력을확보하는핵심솔루션이라는판단하에 2015년 6월, 스마트공장총괄기관으로 민관합동스마트공장추진단 을설립하여, 2017년까지약 5,000개공장을구축, 지원하고있으며, 이를통해생산성 23% 향상, 불량률 46% 감소의효과를거둠 2017년 스마트제조혁신비전 2025 을발표하고, 2025년까지스마트공장 3만개보급 확산및시장창출, 스마트공장고도화촉진, 기반기술역량확보, 해외시장진출을위한 Alliance 구축, 창의융합형인재양성등의정책을추진하고있음중소기업시장대응전략 강점 (Strength) ( 환경 ) 유연한산업구조 ( 기술 ) 우수한 IT 인프라 ( 정책 ) 산업지원정책수립기회 (Opportunity) ( 환경 ) 제조패러다임의변화 ( 기술 ) 기반기술연구 개발 ( 정책 ) 정부와업계의높은니즈 약점 (Weakness) ( 환경 ) 영세한산업구조 ( 기술 ) 핵심원천기술미흡 ( 정책 ) 산업계연계미흡위협 (Threat) ( 환경 ) 생산지원인프라부족 ( 기술 ) 글로벌업체와의기술격차 ( 정책 ) 미시적 R&D 정책 중소기업의시장대응전략 다양한장비의인터페이싱과데이터통합기술개발로스마트제조기반솔루션제공 실시간불량분석, 설비수명예측, 조기경보, 가상계측등제조업에서사용가능한통합예측분석솔루션을이용한해외시장진출 다양하고복합적인분석알고리즘을사용하여최적의분석결과제공 MES, ERP 등의다양한전산시스템과의연동으로분석결과를실시간으로제조공정에반영

핵심요소기술로드맵

스마트제조애플리케이션 1. 개요 가. 정의및필요성 스마트제조애플리케이션이란스마트공장 IT솔루션의최상위소프트웨어시스템으로제조실행관리 (MES, Manufacturing Execution System), 전사적자원관리 (ERP, Enterprise Resource Planning), 제품수명주기관리 (PLM, Product Lifecycle Management), 공급사슬관리 (SCM, Supply Chain Management) 등의플랫폼상에서각종생산제조관리를수행하는애플리케이션 애플리케이션은디바이스에의해수집된데이터가시화및분석할수있는시스템으로구성 응용분야로공정설계, 제조실행분석, 품질분석, 설비보전, 안전 / 증감작업, 유통 / 조달 / 고객대응에응용 - 기존의공장자동화응용소프트웨어를통합하고스마트공장의효과를증대시키기위한응용 SW가확대 스마트공장의기술은제조업, 하드웨어, 소프트웨어등의융합기술로이루어지며, 기존의 PLM, SCM, MES, ERP 등의시스템과인공지능, 빅데이터등의신기술과제조기술이융합된 유연자율생산시스템, CPS 기반생산시스템등의응용소프트웨어가스마트제조애플리케이션이됨 스마트공장이고도화될수록제조애플리케이션시스템구축및통합활용의필요성이더욱 증가하고있고, 시스템간의유연성, 지능성, 실시간성에대한요구도증대 * 출처 : 한국생산기술연구원, 중소 중견제조기업의스마트팩토리구축을위한제언 (2016.05) [ 스마트공장의범위 ] 113

기술개발테마현황분석 나. 범위및분류 (1) 제품분류관점 수요맞춤형공정및운영최적화기술 고객의다양한제품 부품수요에유연하게대응하고설계-생산으로신속하게연계할수있도록맞춤형공정 운영최적화기술필요 고객맞춤형공정설계자동화기술을바탕으로레이아웃, 라인밸런싱까지통합설계하는플랫폼을구성하고, 가상모델-실운영데이터연계를통한운영단으로연계되는공정설계애플리케이션개발 실시간 4M1E 상태모니터링및피드백제어기술을바탕으로공정설계시뮬레이터와연동된다품종라인에대한동적생산계획플랫폼을구성하여에너지데이터까지고려된생산운영애플리케이션개발 예측기반품질및설비고도화기술 대규모의품질리콜과설비이상에의한라인중단에사전대응할수있도록설비 공정상태와연계한예측기반품질 설비고도화기술필요 대용량제조데이터에대한분석 마이닝기술을바탕으로공정품질예측및출하후제품수명예측모델을개발하고예측결과를실시간으로공정단에피드백하여제어할수있는품질분석애플리케이션개발 설비상태에대한실시간데이터를바탕으로설비고장을진단하고유지 보수하는보전기술과이를보전계획으로연계하는운영기술을통합하여설비건전성을관리하고지식화하는설비보전애플리케이션개발 인간중심안전및작업지원기술 작업자가공장내위험 불편상황에처하지않고편안하고효율적인작업환경에서일할수있도록인간중심안전 작업지원기술필요 가상현실 증강현실기술을바탕으로업무환경을지원하는작업자지원애플리케이션과공장공간정보에대한표준모델을바탕으로위치인식기반의작업자상태를사전감지 대응하는안전애플리케이션개발 지능형유통및조달물류기술 가치사슬전체에서실시간으로자재 부품 제품의흐름을추적관리하고실물-시스템을일치시킬수있도록지능형유통 조달물류기술필요 실시간데이터분석을바탕으로한지능형창고운영기술과공급사슬리스크대처기술을개발하고가치사슬을연계한물류최적화플랫폼에탑재하여지능형물류조달애플리케이션개발 스마트공장통합운영및서비스기술 스마트공장애플리케이션들에대한효과적인운영환경을제공할수있도록애플리케이션간통합, 하위플랫폼및디바이스와의연계및기타관련시스템들과의연동을위한운영및서비스기술필요 대용량제조데이터를연동한스마트공장애플리케이션의통합운영프레임워크를개발하고, 실시간데이터기반가상모델생성기술과제조지식화기술을탑재하여확장된운영및서비스환경구축 114

스마트제조애플리케이션 [ 제품분류관점기술범위 ] 기술개발테마제품분류관점세부기술 수요맞춤형공정및운영최적화기술 실시간생산정보기반 4M1E 상태가시화 분석 피드백제어기술 에너지절감형동적생산공정운영기술 생산프로세스마이닝기술 맞춤형공정설계자동화기술 딥러닝기반영상처리품질분석기술 예측기반품질및설비고도화기술 설비상태기반공정설비운영과피드백제어 설비상태기반품질예측기술 실시간데이터기반출하후예측기반품질및제품관리기술 설비건전성을관리하고지식화하는설비보전애플리케이션개발 스마트제조애플리케이션 인간중심안전및작업지원기술 가상현실 증강현실기반공정데이터연계형작업지원기술 공장공간정보모델링및표준화기술 작업자이상 유해상황감지및사전대응기술 지능형유통및조달물류기술 실시간데이터기반지능형창고운영기술 데이터분석연계공급사슬리스크관리기술 가치사슬연계물류흐름추적관리및물류운영최적화기술 스마트공장통합운영및서비스기술 기기제어시스템인터페이싱및데이터연동기술 스마트공장통합운영및상호운용성지원서비스기술 제조지식 노하우체계화및서비스화기술 115

기술개발테마현황분석 (2) 공급망관점 스마트제조애플리케이션은제품분류관점의분류외에기본적으로산업용제어시스템, 제조실행관리 (MES, Manufacturing Execution System), 전사적자원관리 (ERP, Enterprise Resource Planning) 등의주요시스템과관련정보기술시스템등으로구분 [ 공급망관점기술범위 ] 기술개발테마공급망관점세부기술 SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition) 산업용제어시스템 PLC and DCS(Distributed Control System) 제어기와의인터페이스기술 공정제어및품질제어기술 스마트제조애플리케이션 MES(Manufacturing Execution System) ERP(Enterprise Resource Planning) 생산이력및품질추적기술 실시간생산실적관리및진도관리기술 작업자 설비 시스템통합관리기술 MDM(Master data management) MRP(Material resource planning) 등생산관리시스템기술 FRM, MRM, HRM 정보기술시스템 PLM(Product Lifecycle Management) MOM(Manufacturing Operation Management) 소프트웨어 116

스마트제조애플리케이션 2. 외부환경분석 가. 산업환경분석 (1) 산업의특징 제조업에종사하는노동력감소및기능공이나숙련공의고령화가속 출산율저하및고령층경제활동증가등의영향으로선진국의제조업생산인구는급감하고고령화되는반면, 중국 인도등개도국은탄탄한노동력을보유 - 제조강국일본 독일의제조업종사자는 90년부터감소세가지속, 중국도 10년이후감소세로전환되었지만속도는빠르지않은상황이나, 인도는 40년까지도생산인구비중이계속증가세를유지할전망 글로벌화 도시화 인구구조의변화, 에너지형태의전환이라는지구규모의끊임없는사회적변화는이에대응하는솔루션발견을위한기술적원동력을촉구 - 빠르게고령화되고있는제조숙련공들의노하우를공유하고전수하는시스템을설계함으로써생산인구감소를극복하고생산성향상필요 * 출처 : 보건사회연구원 (2014) [ 주요국가별인구고령화속도 ] [ 주요국의생산인구비중 ] ( 단위 : %) 국가 1990 2000 2010 2020 2030 2040 미국 65.8 66.3 67.1 64.3 61.0 60.4 일본 69.7 68.2 63.8 58.8 57.1 53.3 독일 68.9 68.1 65.8 64.0 58.7 55.7 한국 69.4 71.7 72.7 70.7 63.0 56.8 중국 64.9 67.5 73.5 70.1 68.0 63.4 * 출처 : UN 인구통계국, 생산가능인구 15~65 세미만대상 117

기술개발테마현황분석 전통적인제조분야 ( 생산직 ) 에대한업무기피및제조업의공동화심화 도시화의진전, 소비문화확산, 저임금의제조업기피, 서비스업선호등에따라서비스업중심의경제구조로전환되면서제조업취업의매력도는갈수록저조 제조업이값싼노동력을찾아개도국으로이전하면서제조업전반의노동가치가하락하고있고, 제조업의공동화현상이급속히진전 제조강국의세대교체가속화, 상품수출과기술서비스접목활성화 브릭스 (BRICs) 국가를중심으로제조경쟁력상승세가지속되는반면, 미국 독일 일본 한국등전통제조강국의순위는하락하는추세 - 저가공세와저렴한인건비, 기술개발노력등이맞물리면서중국의상품수출비중은 2012년에 10% 를돌파하는등제조최강국지위유지 - 제조강국은생산성과기술력측면에서여전히경쟁력이있지만, 브릭스국가에비해임금과제조비용, 그리고전력가격에서는격차가확인 선진국들이상품수출국을대상으로지적재산권판매및라이센싱, 기술정보및서비스를확대함으로써수출경쟁력하락을방어 - 단일제조상품만판매하던방식에서벗어나상품수출과기술서비스를접목 - 독일정부는 2006년부터제품판매와기술서비스의융합을확대하면서서비스수출과세계화에집중 주요순위하락국미국 (3 5) 독일 (2 4) 영국 (15 19) 한국 (5 6) 대만 (6 7) 일본 (10 12) 주요순위상승국브라질 (8 3) 터키 (20 16) 러시아 (28 23) 인도 (4 2) 인도네시아 (17 11) 베트남 (18 10) * 출처 : 딜로이드, 월드뱅크 [ 글로벌시장에서주요상품수출비중 ( 좌 ), 제조업경쟁력지수순위변동 ( 우 ) ] 사물인터넷의개화와제조생태계의네트워크화 ICT를기반으로모든사물이인터넷으로연결되어사람과사물, 사물과사물간의정보를교환하고상호소통하는사물인터넷이신성장동력으로부상 - 센싱이나데이터취득이가능한사물에인터넷을연결하는기술인사물인터넷의발전은우리의생활뿐만아니라제조업의생산방식으로 180도로바꿔놓을전망 공장내부 ( 설비 반제품 작업자 ) 는물론, 공장외부 ( 고객 조달 유통 재고부문 ) 와의네트워크가강화되면서제조생태계차원에서의공정최적화달성 118

스마트제조애플리케이션 제조생태계와초연결사회간의실시간연계 소통이가능 모든것이네트워크화되는초연결사회에서제조업은단순생산프로세스의변화나최적화를초월해포괄적 편재적인 HMI(Human-Machine Interface) 를형성 모바일 소셜네트워크 클라우드등의 ICT가통합 연계되면서스마트공장, 스마트홈, 스마트시티등의생활을실시간으로연결하는것이가능 - 원격업무지도 ( 스마트홈 ), 안전사고발생시지자체안전관리망과연계해즉시조치 ( 스마트공장 시티 ), 완제품이송시지능형교통시스템과연동해물류비용최소화 선진국의제조업부활정책총공세및제조업의중요성재조명 2008 년글로벌금융위기이후선진국을중심으로제조업르네상스정책이강화되고있으며, 선진국들은 첨단제조업에집중 - 서비스업중심의시장경제시스템이경제성공방정식으로받아들여졌으나, 글로벌금융위기와유럽 재정위기로이러한방정식에의문제기 - 2008 년금융위기를겪은선진국중제조업이강한국가의경기가빠른속도로회복됨에따라, 제조업이탄탄한국가 ( 독일 중국등 ) 이위기에강하다는인식확산 - 해외생산품의운송비용, 지적재산권침해, 지지부진한공정혁신, 상승하는인건비등여러이유로 해외공장들의리쇼어링 (Reshoring) 분위기확산 * 리쇼어링 : 싼인건비등을찾아해외로생산기지를옮기는 오프쇼어링 (Offshoring)' 의반대개념으로, 해외에나가있는자국기업을각종세제혜택과규제완화등을통해자국으로불러들이는정책 미국과일본을중심으로세제혜택강화, 제조 R&D 강화및제조업효율화를위한에너지정책등 제조업중심의혁신체계구축노력가시화 - 서비스업으로경쟁력을강화하려했던선진국부터, 산업기간확충을도모하는신흥국까지제조업의 육성을기반으로한국가성장전략을추진 - 아베정부도제조업경쟁력을강화하기위해 2020 년까지 GDP 600 조엔달성을위한액션플랜 성격의일본재흥전략을세우고추진중 독일은다가올 4 차산업혁명을주도하고, 미래제조업의경쟁력을선점하기위해인더스트리 4.0 을 플랫폼인더스트리 4.0 으로개정 EU 는유럽제조업의부활을성공시키기위해기업과정부가공통의행동계획 ( 커먼어젠다 ) 을 수립하고, 향후 15 년에걸쳐연간약 900 억유로를투자할계획 119

기술개발테마현황분석 [ 미국의재산업화전략 ( 좌 ), 일본의산업재흥플랜 6 대전략 ( 우 ) ] 구분 내용 구분 내용 긴급구조개혁프로그램 기업 법인세 35% 에서 28% 로인하 제조업에대한실질세율이 25% 를초과하지 않도록조정 해외진출기업중국내이전기업에인센티브확대 기업 : 과소투자, 과잉규제, 과당경쟁해소 중소기업및소규모사업자확신 : 창업활성화 4.5% 에서 10% 로 과학기술혁신추진 혁신에너지 첨단제조업강화전략 제조혁신연구소 45 개건립추진으로혁신 허브구축 청정에너지개발에 79억달러펀딩 에너지부문의창업과고용창출 혁신기타 : WEF 이노베이션순위 1위달성 세계최고수준의 IT 사회구현 고용제도개혁및인재양성 : 20~64세취업률개선 입지경쟁력강화 : 산업기반강화, 업무환경개선 * 출처 : 현대경제연구원, 독일의창조경제 : 인더스트리 4.0 의내용과시사점 (2014) 해외스마트공장관련전략동향 독일정부는현재직면하고있는국가적과제를해결하기위해인더스트리 4.0이라는산 관 학 연전략을추진하고, 통신네트워크를통해공장안팎의사물과서비스들을연계하여새로운가치를창출하고비즈니스모델을구축하고자함 - 자동차, 기계등제조업에 ICT를접목해모든생산공정, 조달및물류, 서비스까지통합적으로관리하는스마트공장구축을목표로 IoT, CPS, 센서등의기반기술개발및생태계확산에집중 미국정부는지난 2006년부터국립과학재단 (NSF) 을통해 CPS 프로젝트진행을통해물리적시스템이었던기존공정과정과 ICT의가상적시스템을하나로융합해초연결시스템을구축하고자함 - 스마트공장뿐만아니라운송, 전력망, 의료및헬스케어, 국방등에이르기까지광범위한분야에걸쳐시스템개발이진행중 일본은지난 2000년부터경제산업성과도쿄대가협력해 강력한제조업 을지칭하는모노즈쿠리프로젝트를진행하며, 과거값싼노동력을얻기위해중국, 동남아등지로공장을옮겨야했던문제를제조산업에 ICT를도입함으로써해결하고있음 - 많은제조업들이다시본국으로회귀하고일본정부는제조업부흥에대한큰기대를걸고있으며 2000년 모노즈쿠리기반기술진흥기본법 을제정, 금형등 6대분야를 20개부문으로세분화해적극적인지원을펼치고있음 중국도 12차 5개년계획내 7대전략사업분야가운데생산장비고도화및정보통신진흥을위한계획을수립하고 IoT센터를설립해 CPS연구등에 1.17억달러를펀딩하는등적극적입장 120

스마트제조애플리케이션 (2) 산업의구조 후방산업은공정설계플랫폼, 제조실행분석플랫폼, 품질분석플랫폼, 설비보전플랫폼, 안전 / 증감작업플랫폼, 조달 / 고객대응플랫폼으로구성 후방산업에있어모든제조공정의전과정을자동화하는플랫폼기술이발전하고있음 전방산업은기존의센서산업, 임베디드디바이스산업, 휴대폰디지털 TV, 가전, 자동차, 첨단무기등으로구성 전방산업의자동화공정요구에따라기존기계장치, 디바이스등의 IoT 결합을위한 CPS 등기술수요증가 [ 스마트제조애플리케이션분야산업구조 ] 후방산업스마트제조애플리케이션분야전방산업 공정설계플랫폼, 제조실행분석플랫폼, 품질분석플랫폼, 설비보전플랫폼, 안전 / 증감작업플랫폼, 조달 / 고객대응플랫폼 스마트제조애플리케이션 SW, MES(Manufacturing Execution System), ERP(Enterprise Resource Planning), PLM(Product Life-Cycle Management), SCM(Supply Chain Management) 등 센서산업, 임베디드디바이스산업, 스마트제조산업, 휴대폰디지털 TV, 자동차, 첨단무기등 121

기술개발테마현황분석 나. 시장환경분석 (1) 세계시장 전세계제조애플리케이션시장규모는연평균 4.3% 씩성장하여 2018 년 1 조 1,966 억달러 규모로성장할전망 대표적애플리케이션인 ERP 와 SCM 은각각연평균 5.9%, 5.5% 정도의성장세를보일것으로전망 [ 제조애플리케이션세계시장규모및전망 ] ( 단위 : 백만달러, %) 구분 16 17 18 19 20 21 CAGR 합계 1,100,000 1,147,300 1,196,634 1,248,089 1,301,757 1,357,733 4.3 * 출처 : 소프트웨어정책연구소, 2016 SW 산업연간보고서 (2016) 주요선진국들은저출산고령화현상에따른생산가능인구감소에대응하기위한방안으로, 중국등신흥국은인건비상승에대한대응및제조업경쟁력강화측면에서스마트공장을 구축하고고도화해나갈전망 스마트공장공급산업은대부분유럽, 미국, 일본의글로벌기업들이점유하고있으며, 국내 기업체는전무한실정 * 출처 : Markets and Markets Analysis (2012) [ 스마트공장글로벌시장점유율 ] 122

스마트제조애플리케이션 (2) 국내시장 국내제조애플리케이션시장규모는 2018 년 11 조원, 2021 년에는 13 조원에이를전망 그러나제조분야의외산솔루션도입비율이약 90% 에달하며, 특히하드웨어및소프트웨어를 구성하는기초부품 컴포넌트연구, IT 원천기술확보가취약함 스마트공장구현을위한엔지니어링산업의경우, 대기업하청분야로전락해관련기술개발 보다는대부분독일, 일본등선진기술을활용하는수준임 국내중소 중견제조기업의경우, 수십년동안쌓아온해당분야의경험을기반으로공장을계획 설치 운영 [ 제조애플리케이션국내시장규모및전망 ] ( 단위 : 억원, %) 구분 16 17 18 19 20 21 CAGR 합계 113,000 116,277 119,649 123,119 126,689 130,363 2.9 * 출처 : 소프트웨어정책연구소, 2016 SW 산업연간보고서 (2016) 대표적애플리케이션인 ERP와 SCM의국내시장규모는세계시장대비 0.4~0.6% 정도이며, 각각 7.2%, 5.0% 정도의성장세를보일것으로전망 제조업에서 ICT를활용한운영관리솔루션 ( 애플리케이션 ) 사용현황의현재수준은기초수준에도못미치는 도입 단계가대부분이며, 품질관리, 설비관리및공급망관리솔루션의경우에도유사하게 도입 단계의비율이 66.6%, 66.1%, 68.7% 의수준임 제조업에서제조애플리케이션을구축하여활용하는비율도 ERP 를제외하면크지않은상황임 * 출처 : 한국생산기술연구원, 한국제조업의정보통신기술적용산업실태및활성화방안연구 (2015.12) [ 국내제조애플리케이션구축현황 ] 123

기술개발테마현황분석 (3) 무역현황 스마트제조애플리케이션으로품목단위의무역현황을분석하는데한계가있어수출품목중애플리케이션소프트웨어와관련된컴퓨터소프트웨어의무역현황을살펴보았으며, 수출량에비해수입량이훨씬많은것으로나타남 수출현황은 12년 146만 3천달러에서 16년 314만 9천달러수준으로소폭증가하였으며, 수입현황은 12년 1,532만 6천달러에서 16년 1,489만 3천달러수준으로약간감소한것으로나타남 최근 5년 ( 12~ 16년) 간연평균성장률을살펴보면수출금액은 21.1% 로증가하였으며, 수입금액은 0.7% 로감소하였고, 전체무역수지는 4.1% 로감소한것으로나타남 무역특화지수는 12 년 (-0.83) 부터 16 년 (-0.65) 까지증가한것으로나타나점차수출특화 상태로국내기업의수출량이증가하고있는것으로나타났으며, 국내의컴퓨터소프트웨어 제품관련해해외시장진출이조금씩이루어지고있는것으로분석 [ 스마트제조애플리케이션관련무역현황 ] ( 단위 : 천달러, %) 구분 12 13 14 15 16 CAGR 수출금액 1,463 635 1,316 1,848 3,149 21.1 수입금액 15,326 8,650 10,183 9,255 14,893-0.7 무역수지 -13,863-8,015-8,867-7,407-11,744 - 무역특화지수 * -0.83-0.86-0.77-0.67-0.65 - * 무역특화지수 = ( 상품의총수출액 - 총수입액 )/( 총수출액 + 총수입액 ) 으로산출되며, 지수가 0 인경우비교우위는중간정도이며, 1 이면완전수출특화상태를말함. 지수가 -1 이면완전수입특화상태로수출물량이전혀없을뿐만아니라수입만한다는뜻 * 자료 : 관세청수출입무역통계 HS-Code (8523512110) 활용 124

스마트제조애플리케이션 다. 기술환경분석 (1) 기술개발트렌드 제조공정의가상화및제조설비와시스템간의연동을통해최적화생산및제어, 에너지절감기술 공정기기의센서로부터수집된정보를가상화시켜다양한센서기반의응용서비스또는사전에많은가능성들을타진해볼수있게하는기술로써, 실제물리적충돌또는움직임중첩, 재연이어려운상황을소프트웨어로연출하여발생가능한문제점을예측하여혁신적비용절감을실현할수있게해줌 PLC와같은제어기를통해프로그래밍, 확장성등과같은기능을제공하고각종설비제어는물론센서들로부터다양한정보를받아들여전체공정을제어할수있도록함 PLC 인터페이스기술의발전을통해물리적기기들을신속하고확장성있게통합제어하여스마트공장을구축하는데큰역할수행 제조공정의디지털화가진행되면서생산라인뿐만아니라공급사슬전공정에걸쳐사물인터넷, 센서, 클라우드기반의초연결화가가능해지면서, 스마트공장의제조사와부품공급업자간의유기적인연결성강화 현재제조애플리케이션공급기업들은자사솔루션의영향력을늘리기위해서각자의독립된플랫폼만을제공하고있으며, 이러한애플리케이션은수평 수직적연계성이낮은문제점이있음 기존의엔지니어링소프트웨어공급기업들과비즈니스솔루션공급기업들도서비스하던솔루션의영역을넓혀가고통합하는추세 - 독일의 SAP는기존의 PLC MES ERP로수직구조화되어있는아키텍처에서 PLC와바로실시간인터페이스가능한 MES와통합된 ERP를제공해생산환경의동적변화에보다유연하게대응할수있는솔루션제공 ICT 를바탕으로실시간으로연동 피드백되는데이터를효율적으로처리 저장 관리하고다양한 제조업무에최적으로활용할수있는고도화된애플리케이션에대한산업요구증대 125

기술개발테마현황분석 (2) 기술환경분석 현재우리나라의스마트공장기반산업관련국내공급사의기술경쟁력은선진국대비취약한상황 스마트공장시범사업을기준으로국내공급기술은중저가장비 부품중심이며, 고부가가치분야및설계 솔루션분야 ( 제품수명주기관리 (PLM), 컴퓨터지원설계 (CAD) 등 ) 는대부분해외의존 스마트공장관련기술의상대수준을보면한국은미국, 유럽, 일본에이어 4위이나, 1~3위까지의기술수준차이에비해 3위와 4위의기술수준차이는큰편임 ( 출처 : 한국과학기술기획평가원, 2017.05) 생산설비 (PLC), 센서, 기반 SW(ERP, MES, CAD) 등의솔루션은대부분글로벌기업에기술종속 컨트롤러, 서보모터 / 드라이브등핵심부품, High-End 의장비, 유연생산운용솔루션등스마트공장의 핵심요소대부분은독일, 일본, 미국으로부터수입 스마트공장기반산업중솔루션 SW 의국내공급사기술경쟁력은선진국대비취약한상황 현재국내공급사의경우스마트공장필요기술중일부를단품으로공급하는소규모기업위주로, Legacy System 에대응할수있는토탈패키지제공능력부족 [ 스마트공장기반산업중솔루션 SW 의국내공급사기술경쟁력 ] 구분주요현황기술수준 MES 지역적이점을기반으로국내경쟁력을유지하고있으며, 관련반도체는해외수출중 70% ERP 중소기업은국산, 대기업은주로외산사용 60% PLM 전문인력부족및높은기술장벽으로국내기술취약 20% SCM 국내기업의제품이경쟁력보유 90% * 출처 : 배경한등, 스마트공장보급확산사업현황, KEIT PD Issue Report (2017.05) 주요정부부처에서는대학및연구기관이보유한첨단연구장비를공동활용할수있도록지원하는연구장비공동활용지원서비스를운영 중소벤처기업부산하중소기업기술정보진흥원을통해대학및연구기관이보유한연구장비를소프트웨어의중소기업공동활용을지원하여국가장비활용도제고와중소기업기술경쟁력향상을도모 과학기술정보통신부국가연구시설장비진흥센터는기반구축형연구장비의효율적운영체계마련을목적으로장비활용종합포털사이트 ZEUS 를통해국가연구시설 장비의활용극대화를위해필요한정보를체계화하고모두가편리하게이용할수있도록최상의서비스를제공 산업통상자원부, 한국산업기술평가관리원, 한국에너지기술평가원, 한국산업기술진흥원에서는산업기술개발장비공동이용시스템인산업기술개발장비시스템 e-tube 를통해산업기술 R&D에필요한연구장비를보다쉽고, 빠르고, 편리하게이용할수있도록적극지원 126

스마트제조애플리케이션 국내스마트공장기술동향 산업부와과기정통부는 8대스마트제조기술간유기적연계와전략적투자를촉진하기위한스마트제조 R&D 중장기로드맵수립 시장선점및수요창출유망분야에대해단계적기술확보전략을제시하고, 스마트제조 R&D 중장기로드맵에기반하여그간산발적으로투입되어온정부 R&D 자금을전략적, 효율적으로투자할계획 한국정부는 제7차무역투자진흥회의 를열고 2017년까지민 관공동으로 24조원을스마트공장등제조업혁신에투입하기로함 8대스마트제조기술을활용한산업화와비즈니스촉진을위해주요기술별투자펀드조성을추진 스마트공장개념정립및산업계확산을위한국가표준 (KS) 세건이 2016년 6월에제정됨 - KS X 9001-1, 스마트공장 제1부 : 기본개념과구조 - KS X 9001-2, 스마트공장 제2부 : 용어 - KS X 9001-3, 스마트공장 제3부 : 운영관리시스템 ( 진단평가모델 ) 127

기술개발테마현황분석 3. 기업분석 가. 주요기업비교 해외업체 독일지멘스는생산설비, 제어시스템및산업용소프트웨어등거의모든산업분야의제조및 공정자동화솔루션을보유하고있으며자동화, 디지털화영역에핵심역량집중하고, CAD/CAE/CAM, MES 에서드라이버까지폭넓은포트폴리오를바탕으로가장높은시장점유율을확보 미쯔비시전기 (Mitsubishi Electric) 의 e-f@ctory 자동화기술과인텔의사물인터넷기술이 접목된차세대공장자동화 (FA) 시스템개발을위해협력하고있으며, 이를통해조기 고장예측등을통한생산성향상을목표로하고있음 로크웰오토메이션은센서장비, 제어장비와같은하드웨어에서네트워크기술및소프트웨어와 같은인프라및응용프로그램까지산업전분야에걸친자동화와정보솔루션제공 Honeywell 은자동화기기, 제어기기, 전자통신제조업체로대형전자장치에서소형온도조절기까지 다양한제품을공급하고있으며데이터처리시스템과산업용애플리케이션등소프트웨어 솔루션으로사업영역확대 다쏘시스템은 3D 캐드, 3D 디지털목업, 기업간협업솔루션, 제조인텔리전스솔루션, PLM 솔루션을자동차및항공등다양한제조기업에제공 오라클은소프트웨어, 서버, 네트워크, 스토리지부문전문기업으로데이터베이스관리시스템, ERP, CRM 및공급망관리시스템인 SCM 소프트웨어제공 PTC 는 3D 캐드기반의 PLM 및서비스관리솔루션을보유하고있으며엔지니어링분야의 수치해석기반솔루션제공 SAP 는시스템, 애플리케이션, 데이터처리등의 IT 기술을바탕으로 ERP 와같이기업의 사업운영및고객관계를관리하는기업용소프트웨어제공 토요타 (Toyota) 는스마트공장을통해기존 JIT(Just in Time) 체계를고도화하여부품 공급사, 물류업체등전공급망정보를통합관리함 128

스마트제조애플리케이션 국내업체및기술동향 국내중소기업사례 에이시에스는컴퓨터시스템의통합자문및구축서비스업을하는업체로실시간생산정보화솔루션을제공하는 에이시에스는자사솔루션페어에서스마트공장구축을위한표준제시와 DABOM 시리즈를통한해외공장사례를소개하였고 (2016), 최근스마트공장솔루션페어에서도자사솔루션의실제적용업체의성공사례를발표 엑스퍼넷은기업부설연구소를통해자체개발한 MDM 솔루션을보유하고있고, EMM 전문기업모바일아이언과업무협약을체결하여고객맞춤형 EMM 플랫폼을국내에도입하였고, IoT 영역에서도협업을통해 IoT 보안및관리솔루션을제공 엠버저가제공하는 스마트뮤 (Smartmiew) 는실시간원격온 습도모니터링서비스로초소형무선스마트센서와게이트웨이로구성되어중소기업도손쉽게스마트팩토리를시작할수있도록모듈화한것으로, 장소에구애받지않고손쉽게스마트팩토리를구축하도록돕고있음 - 스마트뮤의스마트센서는온도와습도정보를실시간서버로보내고, 사용자는 PC, 태블릿 PC, 스마트폰등모든기기에서실시간으로확인이가능 엠아이큐브솔루션 ( 주 ) 이제공하는솔루션제품인 Smart Factory 가한국정보통신기술협회 (TTA) 로부터 Good Software(GS) 인증을획득하였고, 2015년 100만불수출의탑을수상하고, 2017년기능정보서비스확산사업에선정됨 소프트모션앤로보틱스는주로컴퓨터수치제어 (CNC) 시장에적용가능한모션컨트롤러솔루션을제공해왔으며, 반도체기업에소프트모션컨트롤러를공급하고, 로봇제어기 (RMC), 스마트팩토리분야까지사업영역을확장함 비더블유지티는 2002년부터제조업의물류이동에 IT 모듈과 IoT를접목한전용전산화소프트웨어를도입하고, 패키징모듈로서는국내최초로 GS(Good Software) 인증을받고, 경영혁신대상수상 ( 한국정보시스템학회와한국인터넷전자상거래학회주최, 2017) 주식회사미라콤아이앤씨 (Miracom) 은 MES 시스템을구현한솔루션인 MESplus를개발해제품생산관리, 인력관리, 장비및자재관리등최적의솔루션을제공하고, 다양한모듈을보유하고있고, 지난 10월개최한 미라콤솔루션페어 2017 에서솔루션로드맵과구축사례소개와스마트공장체험부스, 솔루션 10종의라이브데모를경험할수있는기회를제공하며, 제조환경의패러다임이전환되는사례도함께소개하면서참석자들의이해를도움 지식시스템 ( 주 )(KSTEC) 은자사의검증된모델링기술과 IBM의세계최고최적화기술기반의제조산업을위한생산계획및스케줄링시스템인 SyncPlant APS를개발해여러라인에순차적으로도입운영중 - 고가의장비에대한가동률최대화및생산물류의복잡성에효과적으로대응하기위한시스템도입이목적이었으나, 생산라인전반에대한효율적운영가시성확보, 기준정보정합성확보및검증등의추가적인효과도얻을수있음 디에프엑스 (DFX) 는스마트한의사결정을위한공장레이아웃컨설팅을하는업체로시뮬레이션을통해체계적인레이아웃을설계함으로써통합적최적화, 사전문제분석및해소에의한개선효과극대화, 지속적프로세스개선을통한업무혁신을기대할수있음 129

기술개발테마현황분석 에임시스템 ( 주 ) 은반도체, 태양광, 자동차 / 기계, 화학 / 전자재료등다양한분야의생산정보시스템을구축하였으며공장 장비자동화를위한 MES 및제어솔루션을보유하고있음 엑센솔루션은자동차부품, 반도체, 중공업, 기계, 식품, 제약등다양한제조업을대상으로 MES Master Plan 컨설팅서비스및제조시스템구축서비스를제공 [ 주요중소기업비교 ] ( 단위 : 백만원, %) 국내업체자산총계매출액 매출액증가율 영업이익율당기순이익율 R&D 집중도 에이시에스 10,036 16,677-6.8 3.8 1.4 1.1 엑스퍼넷 14,362 21,637-2.1 3.0 2.1 2.7 엠버저 12) 316 197 128.3-179.4-170.5 - 엠아이큐브솔루션 4,286 13,453 45.1 2.4 3.1 3.2 소프트모션앤로보틱스 13) 591 1,431 2,463.4-10.5-11.0 - 비더블유지티 6,852 11,988 24.7 7.1 5.9 3.6 주식회사미라콤아이앤씨 지식시스템 (KSTEC) 70,220 246,010 451.6 2.8 2.1 0.6 8,750 5,728 47.2 23.3 22.8 4.6 디에프엑스 (DFX) 28 116-33.4-43.3-41.9 - 에임시스템 23,476 32,104 23.4 21.2 18.4 2.2 엑센솔루션 2,729 4,908 67.7 8.5 7.6 7.9 12) 앰버저재무정보는 2015 년기준으로작성하였음 13) 소프트모션앤로보틱스재무정보는 2015 년기준으로작성하였음 130

스마트제조애플리케이션 나. 주요업체별기술개발동향 (1) 해외업체동향 사실상의표준을제정하여시장을주도하는요소기술기업으로는파낙, 미쓰비시, 야스카와등일본기업이중심으로지멘스, 페스토, SAP( 독일 ), ABB( 스위스 ), 로크웰오토메이션, 에머슨 ( 미국 ) 등이해당됨 독일지멘스는생산설비, 제어시스템및산업용소프트웨어등거의모든산업분야의제조및공정자동화솔루션을보유하고있으며자동화, 디지털화영역에핵심역량집중하고, CAD/CAE/CAM, MES에서드라이버까지폭넓은포트폴리오를바탕으로가장높은시장점유율을확보 미쯔비시전기 (Mitsubishi Electric) 의 e-f@ctory 자동화기술과인텔의사물인터넷기술이접목된차세대공장자동화 (FA) 시스템개발을위해협력하고있으며, 이를통해조기고장예측등을통한생산성향상을목표로하고있음 - 미쯔비시전기는로봇, 제어기, PLC 등공장자동화와관련된다양한기기및제어솔루션을보유하고있으며공장전체를커버하는패키지형솔루션으로확대 로크웰오토메이션은센서장비, 제어장비와같은하드웨어에서네트워크기술및소프트웨어와같은인프라및응용프로그램가지산업전분야에걸친자동화와정보솔루션제공 Honeywell은자동화기기, 제어기기, 전자통신제조업체로대형전자장치에서소형온도조절기까지다양한제품을공급하고있으며데이터처리시스템과산업용애플리케이션등소프트웨어솔루션으로사업영역확대 다쏘시스템은 3D 캐드, 3D 디지털목업, 기업간협업솔루션, 제조인텔리전스솔루션, PLM 솔루션을자동차및항공등다양한제조기업에제공 오라클은소프트웨어, 서버, 네트워크, 스토리지부문전문기업으로데이터베이스관리시스템, ERP, CRM 및공급망관리시스템인 SCM 소프트웨어제공 PTC는 3D 캐드기반의 PLM 및서비스관리솔루션을보유하고있으며엔지니어링분야의수치해석기반솔루션제공 SAP는시스템, 애플리케이션, 데이터처리등의 IT 기술을바탕으로 ERP와같이기업의사업운영및고객관계를관리하는기업용소프트웨어제공 토요타 (Toyota) 는스마트공장을통해기존 JIT(Just in Time) 체계를고도화하여부품공급사, 물류업체등전공급망정보를통합관리함 131

기술개발테마현황분석 (2) 국내업체동향 대기업중심으로 ICT 적용제조현장혁신을위한시도가일부진행되고있으나, 외산솔루션에대한의존도가높고, 국내기술의한계로민간투자는시작단계에불과함 우리나라스마트공장시스템시장에서는로크웰오토메이션코리아, 슈나이더일렉트릭코리아, ABB코리아, 터크코리아, 한국오므론제어기기, 한국요코가와전기, 한국훼스트, 힐셔코리아등외국계기업이강세를보이고있으나, 기존의산업용전기기계또는시스템통합개발기업들이스마트공장으로전환 한컴MDS는한컴그룹사와함께 ICT 분야성장발판을마련할계획으로, 사업영역도 IoT, 클라우드, 빅데이터, 보안등기존임베디드솔루션과시너지를창출할수있는분야로확대할것 LS산전, 두산인프라코어등이응용시스템과요소기술개발에주력하고있으며, SI기업인 SK C&C, LG CNS 등이스마트공장사업을적극적으로추진중이나, 요소기술개발상당수의핵심기술을해외에의존하고있는실정 유노믹은 OMA DM 기술을중심으로다양한솔루션을제공하였고, 국내공작기계제조사와함께모바일기반공작기계제어소프트웨어개발, 2013년부터북미표준제조기술규격인 MTConnect 및 OPC UA를중심으로공작기계모니터링시스템개발 펜타시큐리티는펜타스마트팩토리시큐리티솔루션을적용, 스마트공장운영과정에서발생할수있는보안위협을최소화하고, 데이터수집부터모니터링, 프로세스제어까지가능하도록안전한스마트공장환경구축 에임시스템은반도체, 태양광, 자동차 / 기계, 화학 / 전자재료등다양한분야의생산정보시스템을구축하였으며공장 장비자동화를위한 MES 및제어솔루션을보유 에이시에스는실시간생산정보화를위한컨설팅및시스템통합을제공하며 MES 같은솔루션부터 IoT 센서및디바이스까지공장전반에걸쳐하드웨어, 미들웨어및 IT 서비스를폭넓게제공 엑센솔루션은자동차부품, 반도체, 중공업, 기계, 식품, 제약등다양한제조업을대상으로 MES Master Plan 컨설팅서비스및제조시스템구축서비스제공 MES, ERP, SCM 등의정보시스템외에제조현장에서활용되는다양한애플리케이션이중소기업등에서개발되고있음 수아랩 (SUALAB) 은딥러닝기반의스마트공장솔루션을개발하고실제제조업현장에딥러닝기술을적용하여머신비전 (machine vision) 기반의표면불량검출기능을높은정확도로제공함 퓨쳐메인은설비에서발생하는진동등의경향및정밀주파수분석, 고장패턴분석등복합분석을통해결함초기단계에서이상을감지하고적절한대책을제시하는솔루션을개발하여서비스 KSTEC은수리적최적화알고리즘을기반으로한제조공정에서의작업스케줄링솔루션공급 큐빅테크는 IoT를적용한설비인터페이스를통해, 생산공정의실시간모니터링, 빅데이터분석에따른통계적품질관리를가능하게하는솔루션공급 미라콤아이앤씨는삼화왕관의스마트공장화단계별프로젝트를추진, 1단계로정보화를위한제조생산시스템 (MES) 구축, 2단계로설비 물류자동화구축으로지능화된공장을완성하고, 실시간수집된정보를바탕으로빠르고정확한의사결정을가능하게함 132

스마트제조애플리케이션 4. 기술개발현황 가. 기술개발이슈 제조공정의가상화및제조설비와시스템간의연동을통해최적화생산및제어, 에너지절감기술 공정기기의센서로부터수집된정보를가상화시켜다양한센서기반의응용서비스또는사전에많은가능성들을타진해볼수있게하는기술로써, 실제물리적충돌또는움직임중첩, 재연이어려운상황을소프트웨어로연출하여발생가능한문제점을예측하여혁신적비용절감을실현할수있게해줌 PLC와같은제어기를통해프로그래밍, 확장성등과같은기능을제공하고각종설비제어는물론센서들로부터다양한정보를받아들여전체공정을제어할수있도록함 PLC 인터페이스기술의발전을통해물리적기기들을신속하고확장성있게통합제어하여스마트공장을구축하는데큰역할수행 제조공정의디지털화가진행되면서생산라인뿐만아니라공급사슬전공정에걸쳐사물인터넷, 센서, 클라우드기반의초연결화가가능해지면서, 스마트공장의제조사와부품공급업자간의유기적인연결성강화 현재제조애플리케이션공급기업들은자사솔루션의영향력을늘리기위해서각자의독립된플랫폼만을제공하고있으며, 이러한애플리케이션은수평 수직적연계성이낮은문제점이있음 기존의엔지니어링소프트웨어공급기업들과비즈니스솔루션공급기업들도서비스하던솔루션의영역을넓혀가고통합하는추세 - 독일의 SAP는기존의 PLC MES ERP로수직구조화되어있는아키텍처에서 PLC와바로실시간인터페이스가능한 MES와통합된 ERP를제공해생산환경의동적변화에보다유연하게대응할수있는솔루션제공 ICT 를바탕으로실시간으로연동 피드백되는데이터를효율적으로처리 저장 관리하고다양한 제조업무에최적으로활용할수있는고도화된애플리케이션에대한산업요구증대 133

기술개발테마현황분석 나. 특허동향분석 스마트제조애플리케이션분야특허상주요기술 주요기술 전체적인공정설계, 제조실행분석, 품질분석, 설비보전, 안전 / 증감작업, 유통 / 조달 / 고객등을실행하는애플리케이션기술로서스마트공장 IT 솔루션의최상위소프트웨어시스템으로 MES(Manufacturing Execution System), ERP(Enterprise Resource Planning), PLM(Product Lifecycle Management), SCM(Supply Chain Management) 등의플랫폼상에서각종제조실행을수행하는애플리케이션을포함함 분류요소기술설명 실시간생산정보기반 4M1E 데이터분석및제어 제조현장의공정상황들에대해가진 4M1E 정보들을실시간으로획득하고빅데이터기술을활용한정보분석을거쳐 KPI 성과향상을위한공정제어기술에활용 에너지절감형동적공정운영기술 자동화, 제어및에너지사용모니터링을통해에너지절감을달성할수있는공정운영기술 수요맞춤형공정및운영최적화 생산프로세스마이닝기술 맞춤형공정설계자동화기술 공정상에서쌓인대용량실적로그데이터를기반으로프로세스모델을자동으로도출함으로써, 작업의이해를돕고병목공정등의문제점발견, 미래공정결과예측등에활용하는기술 고객 ( 고객사 ) 의다양한제품 ( 부품 ) 수요에유연하게대응하고설계 - 생산으로신속하게연계할수있도록하는맞춤형공정 운영최적화기술 고객주문형제조공정서비스화기술 범용적인제조설비에서고객주문형다품종제품제조를서비스형태로제공할수있도록제품설계, 제조공정구성및운영등을포함하는서비스기술 이미지프로세싱및 Deep Learning 을이용한이미지분석시스템을통한실시간생산정보분석기술 이미지처리및 Deep Learning 을이용한이미지분석시스템을통한실시간생산정보상태분석기술애플리케이션기술 예측기반품질및설비고도화 딥러닝기반영상처리품질분석기술 설비상태기반공정설비운영과피드백제어 설비상태기반품질예측기술 제품 / 부품의영상을모니터링, 기록하고이를딥러닝기술을이용하여품질이상등을점검하고불량품을제거 공정설비상태를추적관리할수있도록하여유지보수와설비운영을사전대응하여생산성을향상시키는기술 공정설비상태를추적관리할수있도록하여상태변화에따른품질수준을예측하여품질및생산성을향상시키는기술 실시간데이터기반출하후예측기반품질및제품관리기술 제품에부착된스마트태그등을통한데이터획득을통해출하후의제품상태, 활용등을파악하고제품의유지보수, 사후지원등제품을관리함으로써대규모의품질리콜과설비이상에의한라인중단에사전대응하는기술 134

스마트제조애플리케이션 분류요소기술설명 설비자산건전성통합관리및설비보전지식화기술 설비상태에대한실시간데이터를바탕으로설비고장을진단하고유지및보수하는보전기술과이를보전계획으로연계하는운영기술을통합하여설비건전성을관리하고지식화하는기술 공장공간정보모델링및표준화기술 가상 증강현실기술을바탕으로업무환경을지원하는작업자지원애플리케이션과공장공간정보에대한표준모델링기술 안전및작업지원 작업자이상 유해상황감지및사전대응기술 위치인식기반의작업자상태를사전감지 대응하는안전애플리케이션개발 Big Data 분석알고리즘을이용하여상태분석및이상신호를발견하는실시간조기경보시스템 실시간생산정보 4M 상태모니터링및피드백제어기술을바탕으로한실시간조기경보애플리케이션기술 지능형유통및조달물류 가치사슬연계물류흐름추적관리및공급망리스크관리기술 가치사슬전체에서실시간으로자재 부품 제품흐름을추적관리하고실물 - 시스템을일치시킬수있도록지능형유통 조달물류기술및실시간데이터분석을바탕으로한공급망리스크대처기술 기기제어시스템인터페이싱및데이터연동기술 통합시스템에서다양한유형의기기들을제어하고이로부터얻은데이터를가지고원하는형태의정보로가공하여필요한정보를제공하는기술 스마트공장통합운영및서비스 스마트공장통합운영및상호운용성지원서비스기술 제조지식 노하우체계화및서비스화기술 공장내다양한 MES, ERP, PLM 등생산지원시스템들이유기적통합운영이가능하도록상호운용성을지원하는기술 공장운영중에발생하는제조와관련된지식및노하우를체계적으로분류및저장하여 DB 화하고이를공장운영에활용하는기술 설비 Parameter 와에너지사용량의상관관계를분석한에너지절감시스템기술 공장에너지소비를고려한생산운영최적화기술로서에너지데이터까지고려된생산운영애플리케이션개발기술 135

기술개발테마현황분석 세부분야별특허동향 주요기술별국가별특허동향 스마트제조애플리케이션의요소기술별주요국가별특허정보데이터입수하였으며, 최근 10 년간의 특허데이터를비교분석함 분류요소기술한국미국일본유럽계 실시간생산정보기반 4M1E 데이터분석및제어 수요맞춤형공정및운영최적화 에너지절감형동적공정운영기술 생산프로세스마이닝기술 맞춤형공정설계자동화기술 고객주문형제조공정서비스화기술 이미지프로세싱및 Deep Learning 을이용한이미지분석시스템을통한실시간생산정보분석기술 213 588 201 191 1,193 딥러닝기반영상처리품질분석기술 예측기반품질및설비고도화 설비상태기반공정설비운영과피드백제어 설비상태기반품질예측기술 실시간데이터기반출하후예측기반품질및제품관리기술 설비자산건전성통합관리및설비보전지식화기술 56 78 102 30 266 공장공간정보모델링및표준화기술 안전및작업지원 작업자이상 유해상황감지및사전대응기술 Big Data 분석알고리즘을이용하여상태분석및이상신호를발견하는실시간조기경보시스템 102 121 133 60 416 지능형유통및조달물류 가치사슬연계물류흐름추적관리및공급망리스크관리기술 118 136 209 66 529 기기제어시스템인터페이싱및데이터연동기술 스마트공장통합운영및서비스 스마트공장통합운영및상호운용성지원서비스기술 제조지식 노하우체계화및서비스화기술 설비 Parameter 와에너지사용량의상관관계를분석한에너지절감시스템기술 273 437 517 167 1,394 합계 762 1,360 1,162 514 3,798 136

스마트제조애플리케이션 국가별요소기술별특허동향에서미국이가장활발한연구개발을하고있으며, 그다음으로는일본, 한국, 유럽순으로나타남 수요맞춤형공정및운영최적화분야에서는미국이가장많은비중을차지하고있으며, 유럽이가장적은출원량을보유하고있음 예측기반품질및설비고도화기술은일본이가장많은비중을차지하고있으며, 유럽이상대적으로적은출원을보이고있음 안전및작업지원기술분야에서는일본이가장많은출원을하고있으며, 유럽이상대적으로적은출원량을보이고있음 지능형유통및조달물류기술분야에서는일본이가장많은출원을하고있으며, 그다음으로는미국, 한국유럽순으로특허를비중이높음 스마트공장통합운영및서비스기술분야에서는일본이가장많은출원을하고있으며, 유럽이상대적으로적은출원량을보이고있음 137

기술개발테마현황분석 주요기술별출원인동향 분류 요소기술 기술집중도 주요출원인 국내특허동향 실시간생산정보기반 4M1E 데이터분석및제어 에너지절감형동적공정운영기술 수요맞춤형공정및운영최적화 생산프로세스마이닝기술맞춤형공정설계자동화기술고객주문형제조공정서비스화기술 Simens Rockwell Automation Tech IBM 대학교중심 서울대학교, 포스코 등 이미지프로세싱및 Deep Learning 을이용한이미지분석시스템을통한실시간생산정보분석기술 딥러닝기반영상처리품질분석기술 예측기반품질및설비고도화 설비상태기반공정설비운영과피드백제어 설비상태기반품질예측기술 실시간데이터기반출하후예측기반품질및제품관리기술 Simens JFE Steel NSK 중소기업중심 네오에이스, 와이즈엠시스템즈, 에이시에스등 설비자산건전성통합관리및설비보전지식화기술 안전및작업지원 공장공간정보모델링및표준화기술 작업자이상 유해상황감지및사전대응기술 Big Data 분석알고리즘을이용하여상태분석및이상신호를발견하는실시간조기경보시스템 Simens Rockwell Automation Sumitomo 중소기업중심 네오에이스, 에이시에스등 지능형유통및조달물류 가치사슬연계물류흐름추적관리및공급망리스크관리기술 General Electric Simens Mitsubishi Electric 중소기업중심 아임클라우드, 한양디지텍 기기제어시스템인터페이싱및데이터연동기술 스마트공장통합운영및서비스 스마트공장통합운영및상호운용성지원서비스기술 제조지식 노하우체계화및서비스화기술 설비 Parameter 와에너지사용량의상관관계를분석한에너지절감시스템기술 Simens Fuji Machine MFG Rockwell Automation 중소기업중심 에이시에스, 제이에스아이티, 디지털팩토리등 : 50 건이상, : 30~49 건, : 20~29 건, : 10~19 건, : 10 건미만 138

스마트제조애플리케이션 수요맞춤형공정및운영최적화기술분야주요출원인동향 수요맞춤형공정및운영최적화기술분야는 Simens 가가장많은특허를보유하고있으며그다음으로는 Rockwell Automation Tech, IBM 등이많은특허를보유하고있음 예측기반품질및설비고도화기술분야주요출원인동향 예측기반품질및설비고도화기술분야는 Simens 가가장많은특허를보유하고있으며그다음으로는 JFE Steel, NSK 등이많은특허를출원하고있음 안전및작업지원기술분야주요출원인동향 안전및작업지원분야는 Simens 가가장많은특허를보유하고있으며, 그다음으로는 Rockwell Automation Tech, Sumitomo 등이많은특허를보유하고있음 지능형유통및조달물류기술분야주요출원인동향 지능형유통및조달물류분야는 General Electric 이가장많은특허를보유하고있으며, 그다음으로는 Simens, Mitsubishi Electric 등이많은특허를보유하고있음 스마트공장통합운영및서비스기술분야주요출원인동향 스마트공장통합운영및서비스분야는 Simens 가가장많은특허를보유하고있으며, 그다음으로는 Fuji Machine MFG, Rockwell Automation 등이많은특허를보유하고있음 139

기술개발테마현황분석 스마트제조애플리케이션분야의주요경쟁기술및공백기술 스마트제조애플리케이션분야의주요경쟁기술은수요맞춤형공정및운영최적화기술과 스마트공장통합운영및서비스기술이고, 공백기술은예측기반품질및설비고도화기술로나타남 스마트제조애플리케이션분야에서수요맞춤형공정및운영최적화기술과스마트공장통합운영 및서비스기술이가장경쟁이치열한분야이고, 예측기반품질및설비고도화기술분야는 아직까지출원이활발하지않은공백기술분야로나타남 분류 요소기술 실시간생산정보기반 4M1E 데이터분석및제어 기술집중도 에너지절감형동적공정운영기술 수요맞춤형공정및운영최적화 생산프로세스마이닝기술 맞춤형공정설계자동화기술 고객주문형제조공정서비스화기술 이미지프로세싱및 Deep Learning 을이용한이미지분석시스템을통한실시간생산정보분석기술 예측기반품질및설비고도화 안전및작업지원 딥러닝기반영상처리품질분석기술 설비상태기반공정설비운영과피드백제어 설비상태기반품질예측기술 실시간데이터기반출하후예측기반품질및제품관리기술 설비자산건전성통합관리및설비보전지식화기술 공장공간정보모델링및표준화기술 작업자이상 유해상황감지및사전대응기술 Big Data 분석알고리즘을이용하여상태분석및이상신호를발견하는실시간조기경보시스템 지능형유통및조달물류가치사슬연계물류흐름추적관리및공급망리스크관리기술 기기제어시스템인터페이싱및데이터연동기술 스마트공장통합운영및서비스 스마트공장통합운영및상호운용성지원서비스기술 제조지식 노하우체계화및서비스화기술 설비 Parameter 와에너지사용량의상관관계를분석한에너지절감시스템기술 : 50 건이상, : 30~49 건, : 20~29 건, : 10~19 건, : 10 건미만 140

스마트제조애플리케이션 최신국내특허기술동향 분류요소기술최근핵심기술동향 실시간생산정보기반 4M1E 데이터분석및제어 에너지절감형동적공정운영기술 수요맞춤형공정및운영최적화 생산프로세스마이닝기술 맞춤형공정설계자동화기술 고객주문형제조공정서비스화기술 이미지프로세싱및 Deep Learning 을이용한이미지분석시스템을통한실시간생산정보분석기술 시뮬레이션기반생산실행시스템구축기술 RFID 및 MES 를이용한공정관리시스템기술 철강공정용가상설비기술 딥러닝기반영상처리품질분석기술 예측기반품질및설비고도화 설비상태기반공정설비운영과피드백제어 설비상태기반품질예측기술 실시간데이터기반출하후예측기반품질및제품관리기술 제조수행통합관리시스템기술 맞춤보급형제조실행플랫폼기술 설비자산건전성통합관리및설비보전지식화기술 안전및작업지원 공장공간정보모델링및표준화기술 작업자이상 유해상황감지및사전대응기술 Big Data 분석알고리즘을이용하여상태분석및이상신호를발견하는실시간조기경보시스템 IT 시설을기반으로한스마트안전공장시스템 및이를이용한스마트안전공정기술 생산정보화표준구축기술 지능형유통및조달물류 가치사슬연계물류흐름추적관리및공급망리스크관리기술 빅데이터기반의스마트공장분석시스템기술 재고관리를위한통합시스템기반의관리시스템기술 기기제어시스템인터페이싱및데이터연동기술 스마트공장통합운영및서비스 스마트공장통합운영및상호운용성지원서비스기술 제조지식 노하우체계화및서비스화기술 설비 Parameter 와에너지사용량의상관관계를분석한에너지절감시스템기술 맞춤보급형제조실행플랫폼기술 제조공정관리시스템의비정형적레포팅서비스제공시스템기술 실시간공장상황을반영한디지털팩토리최적생산계획및실적확인시스템기술 141

기술개발테마현황분석 국내특허동향을살펴보면대학교는수요맞춤형공정및운영최적화기술을, 중소기업은 스마트공장통합운영및서비스기술을집중적으로연구개발하고있는것으로나타남 수요맞춤형공정및운영최적화에서는시뮬레이션기반생산실행시스템구축기술, RFID 및 MES를이용한공정관리시스템기술, 철강공정용가상설비기술등이대학교를중심으로연구개발되고있음 예측기반품질및설비고도화기술분야는제조수행통합관리시스템기술, 맞춤보급형제조실행플랫폼기술등이중소기업을중심으로연구개발되고있음 안전및작업지원기술에서는 IT 시설을기반으로한스마트안전공장시스템및이를이용한스마트안전공정기술, 생산정보화표준구축기술등이연구개발되고있음 지능형유통및조달물류기술분야는빅데이터기반의스마트공장분석시스템기술, 재고관리를위한통합시스템기반의관리시스템기술등이연구개발되고있음 스마트공장통합운영및서비스기술에서는맞춤보급형제조실행플랫폼기술, 제조공정관리시스템의비정형적레포팅서비스제공시스템기술, 실시간공장상황을반영한디지털팩토리최적생산계획및실적확인시스템기술등이중소기업을중심으로집중연구개발되고있음 중소기업특허전략수립방향및시사점 스마트제조애플리케이션분야의공백기술분야는예측기반품질및설비고도화기술분야로서중소기업의시장진입상대적으로수월한분야로나타남 스마트제조애플리케이션분야는제조업에종사하는노동력감소및기능공이나숙련공의고령화가속, 전통적인제조분야에대한업무기피및제조업공동화가심화됨에따라이에대한대안으로서떠오르고있음 스마트공장시장은 15년 1천 900억달러에서 20년 2천 800억달러로서연평균 7.8% 성장할것으로예상되며, 향후스마트공장시장확대에대응하기위해국내스마트공장공급산업의육성이필요한현재스마트공장공급산업의대부분은유럽, 미국, 일본의글로벌기업들이과점하고있는상태임 향후중소기업은상대적으로경쟁이치열하지않은예측기반품질및설비고도화기술분야에집중하여연구개발하고, 수요맞춤형공정및운영최적화기술분야는연구개발이활발한대학교등과기술라이센싱등을통해기술사업화를추진하는것이바람직할것으로사료됨 142

스마트제조애플리케이션 5. 연구개발네트워크 가. 연구개발기관 / 자원 연구개발기관 스마트제조기술및시스템통합분야주요연구개발기관 한국생산기술연구원 (KITECH) 스마트제조기술그룹 - 이기종설비통합데이터모델, 표준데이터인터페이스, 설비이상예측및원인진단시스템개발 - 제조공정간검사및최종제품검사를위한포토닉스기반검사기술개발 - 스마트공장용가상데이터생성시스템개발 한국전자통신연구원 (ETRI) IoT연구본부및 5G 기가서비스연구부문등 - 과학기술정보통신부의 ICT 융합형제조서비스실증 확산기반구축사업, 개인화제조서비스기반구축사업 등다양한연구개발사업추진 - FaaS 연구개발, 이동통신기술을스마트공장생산자동화시스템에적용하는산업용사물인터넷 (IIoT) 서비스와 MES와의연동연구등 경기대지능정보융합제조연구센터 ( 센터장장태우교수 ) - 스마트공장구축을위한 PLC 인터페이싱, 생산제조빅데이터분석, 제품 / 부품영상처리를통한품질관리등과블록체인기술, 인공지능기술등의융합연구 - 경기도지역협력연구센터 (GRRC) 로도내기업들과의공동연구및기업지원연구 성균관대산업데이터애널리틱스기반스마트공장설계 / 운영 / 최적화연구및인력양성팀 - BK21 + 사업으로빅데이터분석기술을중심으로스마트공장의설계와운영관련최적화등을연구 LS 산전 - PLC 기반의조립자동화라인을구축하여자동화수준을 86% 에서 95% 까지끌어올렸으며, APS 적용을통해 SCM를개선하고생산계획수립및실적관리최적화 LG CNS - IT 서비스및컨설팅서비스제공, MES와같은소프트웨어나공정설계서비스와같이공장전반적인솔루션제공 삼성 SDS - MES, 설비자동화, 공장모니터링, 제조품질관리, 생산스케줄링등솔루션제공 POSCO - ICT 요소기술적용시도 ( 빅데이터를활용한제품불량및압연기고장사전예측, 냉연, 열연코일, GPS, Bluetooth 및센서를활용한작업자안전관리, 공장신설및증설시가상현실을통한검증등 ) 에임시스템 - 반도체, 태양광, 자동차 / 기계, 화학 / 전자재료등다양한분야의생산정보시스템을구축하였으며공장, 장비자동화를위한 MES 및제어솔루션을보유 143

기술개발테마현황분석 에이시에스 - 실시간생산정보화를위한컨설팅및시스템통합을제공하며 MES 솔루션, IoT 센서및디바이스까지공장전반에걸쳐하드웨어, 미들웨어, IT 서비스를제공 엑센솔루션 - 자동차부품, 반도체, 중공업, 기계, 식품, 제약등다양한제조업을대상으로 MES Master Plan 컨설팅서비스및제조시스템구축서비스제공 연구개발자원 국가연구개발지원사업 중소벤처기업부 - 중소기업기술혁신사업 - 제품서비스기술개발 / 공정 품질기술개발 / 산학연협력기술개발 / 상용화기술개발사업 - 중소기업 R&D 역량제고사업 - 지역특화산업육성 ( 융복합기술개발사업 ) - 기술혁신형중소기업연구인력지원사업 - 산업주도형기술교육혁신사업 - 혁신형일자리선도사업 산업통상자원부 - 전략핵심소재기술개발사업 - 산업융합원천기술개발사업 - 산업엔진프로젝트 (19대미래성장동력 ) 차세대스마트러닝산업지원센터구축사업 중소기업진흥공단 - 인력양성 ( 컨설팅지원사업 ) : 중소기업의특성에맞는맞춤형컨설팅을지원하여성장기 정체기기업의지속성장을위한근본체질강화및글로벌경쟁력확보 민관합동스마트공장추진단 - 보급사업을통해 2017년 11월말까지 4,889개의스마트공장구축을지원했고, 2025년까지 3만개의스마트공장을보급한다는스마트제조혁신비전 2025를발표 - 추진단이진행하는사업은크게세가지로보급및확산사업지원사업, R&D 지원사업, 표준진단서비스로이루어져있음 - 스마트공장 R&D 로드맵을수립해설계자동화, 품질고도화, SW 통합운영, 개방형산업 IoT 플랫폼등스마트공장보급과연계한 6대 R&D 과제를진행 - 민간의자발적인스마트공장확산을위해표준진단모델을개발, 자발적진단지원 144

스마트제조애플리케이션 제조업혁신 3.0 전략실행대책 - 생산현장의스마트화를통해획기적인생산성 경쟁력제고 - 개인맞춤형유연생산을위한스마트공장고도화와융합신제품생산에필요한 8대스마트제조기술개발추진 - 스마트공장자동화설비, 지능형로봇, 자율공정시스템등에복합센서연결및데이터수집 제어등에활용 중소기업대상시설및장비지원 중소기업전용연구시설 (Rental Lab) ( 한국생산기술연구원 ) - 공동연구수행및장비를효율적으로이용하고자하는중소기업에게연구공간을제공 - 연구원인프라 ( 인력, 장비등 ) 를활용한근접지원 - 지원내용은크게시설지원, 장비지원, 기술및공동연구지원으로구성되어있음 공통서비스인프라구축 운영사업 ( 한국전자통신연구원 ) - 정보통신중소기업이 R&D 및상용화제품개발에필요한애로기술지원, 시험측정장비지원및고주파시험시설을활용한시험지원등에대한통합기술을지원 - 시험지원은고주파부품, 모듈등의고주파특성, PIMD, 신뢰성시험지원및민간시험시설공동활용을통한민간시험시설을지원 - 장비지원은고가의시험 측정장비를 IT 중소기업에게임대 연구장비공동활용지원사업 ( 중소벤처기업부 ) - 주관기관이보유한연구시설과장비, 소프트웨어를중소기업이공동활용하도록지원 - 연구개발과설계및디자인, 시제품제작, 성능평가, 양산및마케팅에이르는원스톱지원 - 중소기업이첨단고가연구장비를쉽게이용할수있도록지원 현대기아차 - 2019년까지 5년간 500억원을대, 중소기업협력재단출연하여 ICT 역량이부족한중소협력사의공장스마트화적극추진 삼성전자 - 2015년에경북창조경제혁신센터와함께경북지역에 100개의스마트공장구축을시작으로 2017년까지 400개의스마트공장을육성할계획이며, 이를통해경북지역노후제조설비의첨단화지원 145

기술개발테마현황분석 나. 연구개발인력 스마트제조애플리케이션분야는한국생산기술연구원, 한국전자통신연구원, 울산과학기술원에서주로 연구개발을진행하고있음 성균관대학교스마트공장설계 / 운영 / 최적화연구팀에서는전문연구인력양성도하고있음 [ 스마트제조애플리케이션분야주요연구조직현황 ] 기관소속연구분야 이기종설비통합데이터모델, 표준데이터인터페이스, 설비이상예측및원인진단시스템개발 한국생산기술연구원 스마트제조기술그룹 제조공정간검사및최종제품검사를위한포토닉스 기반검사기술개발 스마트공장용가상데이터생성시스템개발 한국생산기술연구원 융합생산기술연구소 IT 융합공정그룹 공정모니터링및최적화 재구성유연생산플랫폼 실시간생산운영및설비관리 생산정보화서비스 한국전자통신연구원 IoT 연구본부 5G 기가서비스연구부문 ICT 융합형제조서비스실증 확산기반구축사업 ( 과학기술정보통신부 ) 개인화제조서비스기반구축사업 ( 과학기술정보통신부 ) 경기대학교 지능정보융합제조연구센터 스마트공장구축을위한 PLC 인터페이싱, 생산제조 빅데이터분석, 제품 / 부품영상처리를통한품질관리 등과블록체인기술, 인공지능기술등의융합연구 성균관대학교 스마트공장설계 / 운영 / 최적화연구팀 산업데이터애널리틱스기반스마트공장설계 / 운영 / 최적화 연구및인력양성 울산과학기술원 기계항공및원자력공학부전기전자컴퓨터공학부시스템신뢰성연구실 4 차산업혁신연구소 클라우드및고성능컴퓨팅 스마트컴퓨팅, 스마트제어및인공지능 제조업 4차산업혁명플랫폼구축 IoT 통신 / 네트워크및스마트센서핵심원천기술 146

스마트제조애플리케이션 다. 기술이전가능기술 (1) 기술이전가능기관및세부내용 스마트제조애플리케이션의요소기술은크게수요맞춤형공정및운영최적화, 예측기반품질 분석및설비고도화, 인간중심안전및작업지원, 지능형유통및조달물류, 스마트공장통합운영 및서비스의총다섯개의분류로구분됨 기술이전이가능한기관은한국전자통신연구원등이있음 [ 스마트제조애플리케이션연구기관및인원 ] 분류요소기술기관 스마트공장통합운영및서비스 빅데이터공유활용을위한멀티테넌트분석프레임워크기술 한국전자통신연구원 인간중심안전및작업지원 개인보호플랫폼기반스마트작업자안전관리시스템기술한국전자통신연구원 [ 스마트제조애플리케이션관련이전기술 ] 기관이전기술내용 한국전자통신연구원 빅데이터공유활용을위한멀티테넌트분석프레임워크기술 클라우드환경에서다양한데이터와분석컴포넌트들의 생성, 공유, 재사용, 조합을통해일반사용자도쉽게 분석할수있도록지원하는 SW 기술 한국전자통신연구원 개인보호플랫폼기반스마트작업자안전관리시스템기술 실시간으로작업자와작업환경정보를수집하고작업자의위치, 작업환경, 작업자의역할, 작업종류등에따라서필수착용해야하는개인보호장비를실시간으로판단하여필수착용개인보호장비착용여부를모니터링함으로써안전사고를미리예방 Private LoRa 기술을적용하여통신음영지역인밀폐공간과같은고위험작업장에도적용가능 147

기술개발테마현황분석 6. 기술로드맵기획 가. 중소기업핵심요소기술 (1) 데이터기반요소기술발굴 [ 스마트제조애플리케이션분야키워드클러스터링 ] [ 스마트제조애플리케이션분야주요키워드및관련문헌 ] No 주요키워드연관도수치관련특허 / 논문제목 1. A methodology for Manufacturing Execution Systems (MES) 클러스터 01 manufacturin g-execution 7 implementation 2. Research on the mobile security encryption algorithm for Manufacturing Execution Syste 1. A framework for manufacturing execution system deployment in 클러스터 02 manufacturin g-process 6 an advanced additive manufacturing process 2. Agile Factory-An Example of an Industry 4.0 Manufacturing Process 148

스마트제조애플리케이션 No 주요키워드연관도수치관련특허 / 논문제목 1. Enhancing enterprise resource planning and manufacturing 클러스터 03 manufacturin g-planning 8 execution system efficiency with simulation-based decision support 2. Automated planning and scheduling system for the composite component manufacturing workshop 1. Factory communication system for customer-based production 클러스터 04 execution-sys tem 4 execution: An empirical study on the manufacturing system entropy 2. Manufacturing execution systems: Examples of performance indicator and operational robustness tools 클러스터 05 machine-tomachine-equi pment 6 1. Machine-to-machine communication 2. Industrial automation using embedded systems and machine to machine, man to machine (M2M) connectivity for improved overall equipment effectiveness (OEE) 1. Improving Enterprise Resource Planning results using knowledge 클러스터 06 클러스터 07 enterprise-res ource management -system 7 5 extraction and learning 2. Utilizing semantic web services in factory automation towards integrating resource constrained devices into enterprise information systems 1. Multi-agent system "Smart Factory" for real-time workshop management in aircraft jet engines production 2. An auto-configuration of 4M group management using wireless sensor networks for reconfigurable manufacturing system 1. Networked real-time control and management system for 클러스터 08 production-sc hedule 6 outsourcing production schedule based on mobile terminal 2. Research on production planning schedule system of the composite component manufacturing workshop 클러스터 09 industrial-aut omation 5 1. A Candidate Architecture for Cloud-Based Monitoring in Industrial Automation 2. Paradigms for unified runtime systems in industrial automation 1. Engineering Methods and Tools for Cyber-Physical Automation 클러스터 10 virtual-equip ment 4~5 Systems 2. Big Data and virtualization for manufacturing cyber-physical systems: A survey of the current status and future outlook 149

기술개발테마현황분석 (2) 요소기술도출 산업 시장분석, 기술 ( 특허 ) 분석, 전문가의견, 중소기업기술수요를바탕으로로드맵기획을 위한요소기술도출 [ 스마트제조애플리케이션분야요소기술도출 ] 분류요소기술출처 실시간생산정보기반 4M1E 데이터분석및제어 기술 / 시장분석, 전문가추천, 특허 / 논문클러스터링 에너지절감형동적공정운영기술 기술 / 시장분석, 기술수요 수요맞춤형공정및운영최적화 생산프로세스마이닝기술 맞춤형공정설계자동화기술 고객주문형제조공정서비스화기술 Big Data 분석알고리즘을이용하여상태분석및이상신호를발견하는실시간조기경보시스템 이미지프로세싱및 Deep Learning 을이용한이미지분석시스템을통한실시간생산정보분석기술 설비 Parameter 와에너지사용량의상관관계를분석한에너지절감시스템기술 기술 / 시장분석, 특허 / 논문클러스터링 기술 / 시장분석, 특허 / 논문클러스터링 기술 / 시장분석, 특허 / 논문클러스터링 특허 / 논문클러스터링, 전문가추천 기술 / 시장분석, 기술수요, 특허 / 논문클러스터링 기술 / 시장분석, 기술수요, 전문가추천 딥러닝기반영상처리품질분석기술 기술 / 시장분석, 특허 / 논문클러스터링, 전문가추천 설비상태기반공정설비운영과피드백제어 기술 / 시장분석, 특허 / 논문클러스터링, 전문가추천 설비상태기반품질예측기술 기술 / 시장분석, 특허 / 논문클러스터링, 전문가추천 예측기반품질분석및설비고도화 실시간데이터기반출하후예측기반품질및제품관리기술 기술 / 시장분석, 특허 / 논문클러스터링, 전문가추천 설비자산건전성통합관리및설비보전지식화기술 기술 / 시장분석, 전문가추천, 특허 / 논문클러스터링 Big Data 를통해계측되지않은값을예측하는가상계측시스템기술 기술수요, 특허 / 논문클러스터링 설비 Condition 에따른설비수명예측시스템기술 기술수요, 타부처로드맵 150

스마트제조애플리케이션 분류요소기술출처 인간중심안전및작업지원 공장공간정보모델링및표준화기술 작업자이상, 유해상황감지및사전대응기술 기술 / 시장분석, 전문가추천, 특허 / 논문클러스터링 전문가추천, 특허 / 논문클러스터링 지능형유통및조달물류 가치사슬연계물류흐름추적관리및공급망리스크관리기술 기술 / 시장분석, 기술수요, 특허 / 논문클러스터링 스마트공장통합운영및서비스 기기제어시스템인터페이싱및데이터연동기술 스마트공장통합운영및상호운용성지원서비스기술 전문가추천, 특허 / 논문클러스터링 기술 / 시장분석, 기술수요, 특허 / 논문클러스터링, 전문가추천 제조지식 노하우체계화및서비스화기술 기술 / 시장분석, 기술수요 151

기술개발테마현황분석 (3) 핵심요소기술선정 확정된요소기술을대상으로중소기업에적합한핵심요소기술선정 [ 스마트제조애플리케이션분야핵심요소기술 ] 분류핵심요소기술개요 실시간생산정보기반 4M1E 데이터분석및제어 제조현장의공정상황들에대해가진 4M1E 정보들을실시간으로획득하고, 빅데이터기술을활용한정보분석을거쳐 KPI 성과향상을위한공정제어기술 에너지절감형동적공정운영기술 팩토리에너지소비를고려한생산운영최적화기술로에너지데이터까지고려된생산운영애플리케이션개발기술 수요맞춤형공정및운영최적화 생산프로세스마이닝기술 공정상에서쌓인대용량실적로그데이터를기반으로프로세스모델을자동으로도출함으로써, 작업의이해를돕고병목공정등의문제점발견, 미래공정결과예측등에활용하는기술 맞춤형공정설계자동화기술 고객 ( 고객사 ) 의다양한제품 ( 부품 ) 수요에유연하게대응하고설계 생산으로신속하게연계할수있도록맞춤형공정 운영최적화기술 고객주문형제조공정서비스화기술 범용적인제조설비에서고객주문형다품종제품제조를서비스형태로제공하기위해제품설계, 제조공정구성및운영등을포함하는서비스기술 딥러닝기반영상처리품질분석기술 제품 / 부품의영상을모니터링 기록하고이를딥러닝기술을이용하여품질이상등을점검하고불량품을제거하는기술 설비상태기반공정설비운영과피드백제어 공정설비상태를추적관리할수있도록하여유지보수와설비운영을사전대응하여생산성을향상시키는기술 예측기반품질분석및설비고도화 설비상태기반품질예측기술 공정설비상태를추적관리할수있도록하여상태변화에따른품질수준을예측하여품질및생산성을향상시키는기술 실시간데이터기반출하후예측기반품질및제품관리기술 제품에부착된스마트태그등을통한데이터획득을통해출하후에제품상태, 활용등을파악하고제품의유지보수, 사후지원등제품을관리함으로써대규모의품질리콜과설비이상에의한라인중단에사전대응하는기술 152

스마트제조애플리케이션 분류핵심요소기술개요 설비자산건전성통합관리및설비보전지식화기술 설비상태에대한실시간데이터를바탕으로설비고장을진단하고유지및보수하는보전기술과이를보전계획으로연계하는운영기술을통합하여설비건전성을관리하고지식화하는기술 인간중심안전및작업지원 공장공간정보모델링및표준화기술 작업자이상, 유해상황감지및사전대응기술 가상 증강현실기술을바탕으로업무환경을지원하는작업자지원애플리케이션과팩토리공간정보에대한표준모델링기술 위치인식기반의작업자상태를사전감지 대응하는안전애플리케이션개발 지능형유통및조달물류 가치사슬연계물류흐름추적관리및공급망리스크관리기술 가치사슬전체에서실시간으로자재 부품 제품흐름을추적관리하고실물 - 시스템을일치시킬수있도록지능형유통 조달물류기술및실시간데이터분석을바탕으로한공급망리스크대처기술 기기제어시스템인터페이싱및데이터연동기술 제조설비의 PLC/DCS 등에서 SCADA 시스템및 PC/ 서버등으로데이터를연계취득하게해주고분석기반을마련하는기술 스마트공장통합운영및서비스 스마트공장통합운영및상호운용성지원서비스기술 공장내다양한 MES, ERP, PLM 등생산지원시스템들이유기적통합운영이가능하도록상호운용성을지원하는기술 제조지식 노하우체계화및서비스화기술 공정과장비에서수집되는데이터를바탕으로데이터처리및특징추출을통해제조지식과노하우를체계화하고, 이를바탕으로모델을만들고분류, 유사성및패턴인식을통해판단하여서비스하는기술 153

기술개발테마현황분석 나. 스마트제조애플리케이션기술로드맵 최종중소기업기술로드맵은기술 / 시장니즈, 연차별개발계획, 최종목표등을제시함으로써 중소기업의기술개발방향성을제시 154

스마트제조애플리케이션 다. 연구개발목표설정 핵심요소기술별최종목표는아래와같이기술요구사항과연차별개발목표로제시함 [ 스마트제조애플리케이션분야핵심요소기술연구목표 ] 분류핵심요소기술기술요구사항 수요맞춤형공정및운영최적화 실시간생산정보기반 4M1E 데이터분석및제어 에너지절감형동적공정운영기술 생산프로세스마이닝기술 맞춤형공정설계자동화기술 4M1E 데이터수집률 에너지절감률 이상패턴분석률 수요 - 공정연계맞춤화율 1 차년도 연차별개발목표 2 차년도 3 차년도 80% 90% 95% 2% 4% 5% 60% 80% 95% 80% 90% 95% 최종목표 실시간생산정보기반 4M1E 상태가시화, 프로세스분석을통한공정최적화, 공장에너지소비를고려한생산운영최적화 고객주문형제조공정서비스화기술 수요 - 제조맞춤화율 80% 90% 95% 딥러닝기반영상처리품질분석기술 불량탐지율 95% 97% 99% 예측기반품질분석및설비고도화 설비상태기반공정설비운영과피드백제어 설비상태기반품질예측기술 실시간데이터기반출하후예측기반품질및제품관리기술 설비보전고도화율 예측정확도 60% 80% 90% 90% 95% 98% 불량탐지율 95% 97% 99% 공정및설비의상태분석을통한불량조기경보, 품질최적화및설비보전고도화 설비자산건전성통합관리및설비보전지식화기술 설비가동률개선율 5% 7% 10% 인간중심안전및작업지원 공장공간정보모델링및표준화기술 작업자이상, 유해상황감지및사전대응기술 물리적매칭률 유해상황조기감지로인한안전성 60% 80% 95% 60% 80% 90% 공장내작업자업무환경및상태감지, 사전대응 지능형유통및조달물류 가치사슬연계물류흐름추적관리및공급망리스크관리기술 재고실사정확도 95% 97% 99% 실시간데이터분석을통한유통및조달물류지능화 155

기술개발테마현황분석 분류핵심요소기술기술요구사항 1 차년도 연차별개발목표 2 차년도 3 차년도 최종목표 스마트공장통합운영및서비스 기기제어시스템인터페이싱및데이터연동기술 스마트공장통합운영및상호운용성지원서비스기술 제조지식 노하우체계화및서비스화기술 기기데이터연동률 정보시스템연동률 애플리케이션화정도 60% 80% 95% 60% 80% 95% 60% 80% 90% 실시간데이터기반가상모델생성및애플리케이션연계 156

기술개발테마현황분석 스마트제조 CPS

스마트제조 CPS 정의및범위 사이버-물리시스템 (CPS) 은컴퓨팅장치와같은사이버시스템을통해실세계의사람, 운영환경, 기계장치와같은물리시스템을네트워크로연결하여제어가능하도록하는시스템 CPS를적응형 / 지능형 / 실시간 / 분산기술이융합된제어시스템으로정의하고, 핵심필요기술로써시뮬레이션및검증기술, 하이브리드모델링기술, 산업네트워크, 지능형자율제어기술등이있음 스마트제조 CPPS(Cyber Physical Production System) 는위의 CPS 기술들을제조를위한공정별기술로다시재분류될수있으며, 제품 Life Cycle을운영하는제조업의공정에맞추어고신뢰성의산업네트워크기술과, 산업보안강화기술, Mass Customization 공정시스템기술, 지능화된자율제어가가능한스마트생산시스템기술등으로정의할수있음정부지원정책 과학기술정보통신부, 산업통상자원부등각부처별로나눠져 CPS 지원사업추진중 산업통상자원부는 13 년 ~ 15 년까지 CPS 기술에총 201 억원을투자 중소기업시장대응전략 강점 (Strength) ( 기술 ) CPS 기술에대한제조업시장의수요가큼 ( 환경 ) 최고수준의제조업시스템과네트워크인프라 ( 정책 ) 4차산업혁명의관심도증가에따른정부의정책적지원기회 (Opportunity) ( 기술 ) 시장파급효과가크고, 응용분야가무궁무진 ( 환경 ) 신제품개발및원가절감, 다품종소량생산등새로운성장동력으로작용 ( 정책 ) 게임관련정보기술과제조분야의업종별연결을통한새로운시장진입이가능 약점 (Weakness) ( 기술 ) 제조업에서 CPS가적용된사례가부족 ( 환경 ) 제조기술은선두국가들에비해뒤처지는상황임 ( 정책 ) 중소기업은정보화와도입인식이상대적으로취약하여 Infra System 구축과기업별개별기술구축필요위협 (Threat) ( 기술 ) 선진국의핵심기술도입이국내기술의성장방해 ( 환경 ) 후발국의시장진입위협과세계시장개척에따른경제적부담 ( 정책 ) 선진국의장기적지원정책, 국내정책미비 중소기업의시장대응전략 국내중소제조업의스마트공장화를위한로드맵수정과마스터플랜의재정립 CPS 기술에대한인식제고와방향성정립 중소기업마다당면한과제부터해결이가능한 CPPS의점진적도입필요 중소기업에서는 IT 기술에대한이해와의사결정이쉽지않음으로정부의기술로드맵을충실히이행함으로서리스크를줄이며스마트제조로전입해야함

핵심요소기술로드맵

스마트제조 CPS 1. 개요 가. 정의및필요성 CPS는모든사물들이서로연결되어정보를교환하는사물인터넷 (IoT, Internet of Things) 에서컴퓨팅을이용한사이버세계와물리세계가발전된 IT 기술을통해유기적으로융합되어사물들이서로소통하며자동적, 지능적으로제어되는시스템 기존임베디드시스템의미래지향적이고발전적인개념으로써기존의전통적인산업에 ICT기술이결합되어기존산업과서비스에새로운부가가치를부여하고자융복합산업을구현하기위한핵심기술 다수의이종시스템들이네트워크를통해결합되거나연동되어자율적으로임무를수행하는스마트시티, 국방, 교통, 스마트그리드, 스마트제조등을포함하는대규모시스템 (SoS, System of System) 에필수적으로필요한기술로써사회전분에걸쳐광범위한적용이예상됨 CPS는대규모로시스템들을통합하는통합화의과정이기도하면서각각의시스템들이독립적으로제어되는대표적인분산정보시스템의구조를가지고있음 CPS는 Systems of Systems와밀접하게연관되어있고, 분산제어시스템의구조이어야만현실세계의복잡하고대용량의데이터를수집, 통제할수있음 특히스마트제조분야에서제조기업이스마트화할공정의대상과범위선정, 방법에대한사전검증과구현후효과분석에유용한기술로, CPS를통해스마트공장에대한보급확산에대한정책추진과제조기업의스마트화가가속화될수있음 사이버 -물리생산시스템 (CPPS, Cyber-Physical Production Systems) 은제조산업분야에 CPS 기술이적용된것으로컴퓨팅및정보처리, 통신, 센서 구동 제어기능이현실세계의사물 ( 생산기계, 조립로봇, 작업자등 ) 들과네트워크로연계되어자동화및지능화된유기적인센싱- 제어기반스마트제조시스템기술을의미함 CPPS 는공장현장의필드버스나 PLC, 센서등에서데이터를수집하고, 그상위로 MES, ERP, SCM 등의기업운영어플리케이션의데이터로변환하여전달하는수직적인데이터의 통합을통해제조와비즈니스영역을연결시킬수있는역할을차지함 CPPS 는제품개발부터출시 AS, 단종, 재활용의단계까지제품 Life Cycle 상에존재하는제품의기획, 수요조사, 설계및제품시뮬레이션등 PLM 전과정에서작동되고있는시스템과협력기업의제조및비즈니스활동에서발생하는데이터를수평적으로수집, 통합해서 CPPS 내부로전달함 수직적인데이터와수평적데이터를원활히수집하는각각의물리적인통신레이어가다른이기종의수많은디바이스와센서, 시스템을통해데이터를수집하고제어하기위해서는이기종간의 OS가독립적이며, 표준화된통신방식및플랫폼을가지고있어야함 161

기술개발테마현황분석 * 출처 : DFKI( 독일인공지능연구소 ) [ Smart Factory 에서의 CPS 의개념도 ] * 출처 : DFKI( 독일인공지능연구소 ) [ 공정기반의 CPS 의통합범위및기술 ] CPPS 는공장내외의모든정보를수집하고저장하여하나의빅데이터를구성하는데기여할수있음 빅데이터를분석하여비로소필요한정보의생성이나, 지능화된자율의사결정을통해물리세계인설비와 공정운영을각종엑츄에이터와작업지시등을통해제어할수있게됨 CPPS 를통해빅데이터를구성하기위해서는수집될데이터와이데이터들이상위애플리케이션에서 사용될목적과형태에따라변환되고정제되는과정이반드시수반되어야함 수직적연계과정에대한체계적인접근과관련된연계공정, 협력기업간의특성이고려되어야하는어려움이있음 162

스마트제조 CPS CPPS 에서빅데이터를분석하는방법은여러가지가있으며, 이미정의된논리적인흐름에의한데이터의연산을통해단순한의사결정을가지거나, AI와같은첨단 IT기술을통해지능화되고, 자율적인의사결정을내릴수도있고, 머신러닝기법을이용해스스로학습을통해최적의방법을찾거나의사결정을내릴수도있음 다양한지능형장치및유비쿼터스무선통신기기가급증하고컴퓨팅및메모리성능의발전이지속되면서여러응용분야에컴퓨팅이미치는영향도증가할것으로전망 컴퓨팅으로대표되는사이버세계의기능이미래에는훨씬더광범위한분야의물리적세계와접목하여그활용도가증가할것임 의료기기, 자동차, 로봇, 항공기, 보안및감시시스템등대부분의컴퓨터탑재물리시스템들은구성요소의복잡성증가로단위별요소와전체시스템간의부조화로인한결함가능성이증대될수있음 따라서각종재난과사고를미연에방지할뿐만아니라, 고신뢰성을보장하는무결점 (zero-defect) 지능시스템으로의발전에대한필요성을감안해야함 [ 제조분야의 CPS 기술 ] 정의 등장배경 제조분야의 CPS 는제조기업의정보시스템 (ERP, CRM, SCM, MES 등 ) 및컴퓨팅시스템 (PLC, CAD, CAM, 시뮬레이터, 센서, 인공지능등 ) 과사람 ( 경영자, 공장관리자, 라인근로자등 ), 공정, 제조설비와같은물리적시스템을네트워크로통합하여, 안전하고신뢰성있게효율적으로전제조과정을분산제어하는지능형통합제조시스템구축에필수적인기술 제조환경에다양한센서를설치하여감지된신호들이유무선통신을통하여컴퓨터에전달, 분석, 처리되고, 구동기술 ( 액추에이터 ) 를통하여제조설비를제어하여고품질의다양한제품을효율적으로생산하는기술이점차현실화 의료기기, 자동차, 로봇, 항공기, 제조시스템, 보안및감시시스템등대부분의물리시스템에컴퓨터가탑재되면서시스템의복잡도가기하급수적으로증가되어전체시스템으로의통합시예상치못한결함가능성이증가 * 출처 : BMR, Wahlster 교수, Industry 4.0 시대의 Smart Factory (2012, Luxembourg) [ 사이버 - 물리생산시스템 : 제조산업분야의 CPS ] 163

기술개발테마현황분석 나. 범위및분류 (1) 제품분류관점 CPS는실제세계에서동작하는모든요소들이각종센서, 정보처리장치, 소프트웨어, 사물인터넷등에기반한컴퓨팅시스템과상호유기적으로연계되어이를통해분석되는현상에따라필요한최적의제어를가능하게하는기술 일반적으로시간의흐름에따라연속적으로동작하는물리시스템과, 논리의흐름에따라동작하는컴퓨터와같은사이버시스템의본질적인괴리를연계하기위한기술이필요함 연속적프로세스와이산적프로세스의연결은시간적흐름과이벤트기반의흐름을연계하는전통적인접근방식의기술발전을통해시도될수있음 CPS는사이버시스템을통해운영방식이완전히다른물리시스템을제어하기위해발생한학문으로써, 기존임베디드시스템이주로휴대폰및정보가전등의운용에집중된반면, CPS는센서와액츄레이터를통한자율적인물리시스템제어를목표로함 기존의임베디드시스템과 CPS 사이에서의유사성이존재하지만 CPS 구현의대상이되는물리시스템에서의복잡성과불확실성을고려할경우, 새로운체계적인접근과기업의현실을반영할수있는고려가선결되어야함 [ 제품분류관점기술범위 ] 기술개발테마 제품분류관점 세부기술 사이버와물리시스템 간의 상호작용 및 상호의존성을 토대로 복잡한 시스템의신뢰성을제공할수있는기술 하이브리드모델링기술 시스템의복잡성을효율적으로다루기위해각도메인별특성에따른플랫폼 / 아키텍처기반모델링방법을사용하고있으며, 특히도메인의특성을파악하고있기때문에세부적인상세모델은추상화기술을사용하여시스템의복잡도를줄여주는기술임 CPS 모델링및시뮬레이션기술 스마트제조 CPS 기반통신및상호운용성지원기술 다양한분산환경에이종의시스템으로 CPS 시스템이구성되고각각의시스템에서발생하는데이터의양이기하급수적으로증가함에따라이를적시에원하는시스템으로전송하고상호운용성이보장될수있도록만드는기술 미들웨어기술 지능형자율제어기술 물리환경에서발생하는불확실성을해결하기위한기술로물리환경의상황을인지해오류를사전에제어하는기술 네트워크로분산된시스템을통합제어하는기술 Adaptive and Predictive control 산업 Network 공장내외의수직 / 수평의수많은이기종의시스템과센서등에서데이터를수집하고제어하는양방향통신을원활히수행할수있는통신표준이나프레임워크기술 현장 Field Bus에서이기종의 Device나설비등에데이터를빠르고정확하게전달할수있는상호운영성지원의 OS, 미들웨어와통신기술 164

스마트제조 CPS 기술개발테마제품분류관점세부기술 기반통신및상호운용성지원기술, Validation and Verification 보안이적용되지않고있는현장의 Field Bus 에 D2D 통신보안기술 이기종의다양한시스템이 Network 망에서데이터를해킹이나후킹등에 대비한통신보안기술 Cyber 보안 네트워크및구성시스템들에대한침입을탐지할기술과악의적인 소프트웨어에의한공격으로부터보호하기위한기술 CPS 시스템에접속과부절절한명령체계에대한검증할수있는보안기술 산업 IoT 보안 (2) 공급망관점 국가인프라, 운송, 전력망, 국방, 공장등의다양한분야에 CPS 를포함한정보통신기술이 적용되어새로운차원의부가가치가생겨날것으로예상됨 기존임베디드시스템의미래지향적이고발전적인형태인 CPS 기술은전력망, 국가인프라, 헬스케어등매우복잡한핵심인프라에모두적용될것으로예상됨 특히 CPS 는제조분야에적용되어제품기획단계에서부터출시, 유통에이르는제품의 Life Cycle 전반에걸쳐그적용범위가다양하고그효용성도증가할것으로예측됨 [ 공급망관점기술범위 ] 기술개발테마공급망관점세부기술 스마트제조공장 공장스마트화로새로운제품생산뿐만아니라, 에너지소비나 기피되는제조업근로자의노동환경등현대사회가안고있는 다양한문제까지도해결이가능 스마트제조 CPS 스마트그리드 스마트헬스케어 전력망은 ICT로효율을향상시킬수있는인프라로특히풍력 태양광등이전력그리드에접속할때자원낭비가없도록최적화하고제어하는데 ICT가필수 정보통신기술과보건의료를연결하여언제어디서나예방, 진단, 치료, 사후관리의보건의료서비스를제공 교통시스템 도로교통은 ICT 로큰변혁을기대할수있는분야로개별차량의움직임을 ICT 로파악하면세밀한과금조정등유연한교통정책을실현이가능 165

기술개발테마현황분석 기술개발테마공급망관점세부기술 스마트시티 사람의이동과활동을토대로교통및에너지를예측하고, 기상을 관측 예측해최적의에너지생성 분배계획을세우는도시설계 국방 컴퓨터가자동으로운행하는무인기나위험한전투현장에서로봇이 전투를수행하는기술까지개발돼전투현장에배치되는등첨단 ICT 융합무기개발을통해국방력을개선 [ 제조분야에서의 CPS 적용분야예 ] 제조공정분야설명기술분야 제품기획설계 / 수요예측 공정설계 생산 (Control Systems) 최종소비자의 Needs와빅데이터분석을통한신제품을개발할수있는모델링기술과시뮬레이션기술 전통적인소프트웨어설계기법이다루지못하는이종시스템들간의결합에따른복잡성, 불확실성, 불예측성등을고려한시스템설계기술 Mass Customization 을가능하게하려면계속해서변경되는제품정보를공정설계에쉽게반영하거나시뮬레이션해야하는공정 Cyber 기술 공정시뮬레이션을통해사이버상에서가상으로생산시뮬레이션을가능하게하는기술 각공정및하부설비까지에너지를가장효율적으로사용하기위한지능화된에너지제어 설비의상태를실시간으로감시하며빅데이터와머신러닝을이용해서설비공장을예지할수있는기술 공정에서의장비를제어하는프로그램을직접적으로시뮬레이션에반영할수있는디지털고도화기술 물리환경에서발생하는불확실성을해결하기위한기술로물리환경의상황을인지해오류를사전에제어하는기술 (Adaptive and Predictive), 네트워크로분산된시스템을통합제어하는기술 (Networked Control), 인공지능기술에기반하여최적의의사결정을수행하는기술 (Intelligent Systems) 등을포함 생산시스템에서의작업자, 관리자, 경영층의의사결정과제어개입을가능하게할수있는 Human-in-the-loop 시뮬레이션및제어기술 하이브리드모델링기술 시뮬레이션및검증기술 지능형자율제어기술 출시 / 유통 품질검사를위한카메라및센서의인지기술 불량제품의자동발견과공정과설비의불량원인을자율적으로찾아내는기술 제품또는자재의물류중에있는제품에대한실시간정보를분석해서유연한생산을가능하게하는 IoT 센싱및추적기술 빅데이터, IoT, 센싱, 무선통신기술 166

스마트제조 CPS 2. 외부환경분석 가. 산업환경분석 (1) 산업의특징 사이버시스템과물리시스템간의정밀하고유기적인연결을위한모델링및시뮬레이션기술을적용해각종산업분야에서새로운서비스및가치기회를창출 인간과기술적시스템사이의쌍방향협업은숙련된노동인력의부족문제와점증하는작업장내의다양성 ( 연령, 성, 문화적배경등 ) 을해결함으로써작업과정에서의안전성확보는물론검증된운영방식의적용을통해지속적인생산성을유지할수있음 일반적으로 OS 기술이갖는한계점인기술지원및유지보수문제를해결함으로서새로운시장개척기회를확보 정보기술의게임, VR/AR 등의타분야와의연계성이가능한분야로서산업연계파급효과가큰특징을지님 무인자동차, 무인항공기등조립산업이 CPS로진화함에따라자율제어를위한시스템, SW, 부품수요가폭발적으로성장할것으로예상되는상황에서솔루션공급산업의주도가가능 국내원천기술을확보하여외산대비저렴한가격으로고신뢰 OS를제공함으로서국산화를통한가격경쟁력확보가시급함 CPS 시스템에기반한연동미들웨어플랫폼확보를통하여전산업분야에서의대규모복합 CPS 시스템에대한신속한개발은각산업의스마트화달성에크게기여할수있음 각산업에서가치사슬상에존재하는시스템들간연동을통하여가치사슬통합을조기에 달성하고이를통해다양한새로운비즈니스모델및산업생태계창출가능 소비시장의글로벌화로소비의표준화가촉진되는동시에, 개인화에따른개인맞춤형소비추세로대량생산과맞춤형유연생산요구증대 기능품질에서는글로벌표준을요구하면서도개인화요구에따른다양한수요변화를실시간반영하고유연생산을통해신속한대응필요 ZARA, UNIQLO 등의 SPA는현장수요파악, 스피드와타이밍, 생산의효율화를통해좋은제품을대중적가격에파는대량맞춤생산을선도 167

기술개발테마현황분석 (2) 산업의구조 후방산업 전산업분야에서 CPS 간의통합연동을촉진할수있는 IoT 통신및연동미들웨어기반이구축될경우 ICT 기술의산업융합이가속화되어전산업분야에서추가적부가가치창출이가능 CPS 기술을이용하여산업별다양한요구사항에따라최적의자원을배치하여에너지및운영비용절감을통한경제발전예상 안전성을위하여복수개의시스템과복수개의 OS를사용하여처리하던기존방식과달리고신뢰듀얼 OS 기술을활용하여하나의시스템에서범용및실시간기능을동시에제공하게됨으로써시스템구축비용을획기적으로절감 SW 안정성에대한규제강화로후발추격국가의고신뢰 OS 시장진출을막고있는 선진국시장확보가능 컴퓨터시스템의오류중약 40% 가사람의실수에의한오류임을감안할때, 발생가능한문제들의조기발견을통하여인적자원, 비용관리측면에서파급효과가클것으로판단됨 시스템 SW 수준에서의안전성보장을통하여 2020년임베디드 SW 시장 10% 점유시 4,158억원의시장창출및 6,653명의고용창출기대 현재는해외의글로벌기업이기술을주도하고국내시장에서의장악력도증대시키고있으며, 국내 CPS 관련산업의기반과인력은절대적으로영세하며부족한실정임 글로벌시장에서도기존의시뮬레이션기업들간의경쟁이치열하고대기업에속한형태의벤더형태로대규모시스템의일부로포함되어시장을장악하고있음 국내의 CPS 관련전문기업은거의존재하지않으며일부의소규모업체들은과거대기업에서일부분사하여운영되는영세한형태에머물러있어글로벌기업과의경쟁에서대폭열세함 전방산업 CPS는전통산업에 ICT기술이결합되어기존산업과서비스에새로운부가가치를부여하고자스마트시티, 국방, 교통, 스마트그리드, 스마트생산시스템등에활용가치가매우큰기술임 ( 자동차 ) 자동차 ECU에탑재되는 SW비중이증가함에따라관련부품을위한개발지원도구를개발하는업체간의주도권경쟁이더욱심화될것으로보이며, 또한거대 IT 기업 (MS, Apple, Google 등 ) 의자동차시장공략이본격화되고있음 ( 조선 ) 선박및해양구조물설계기술고도화및생산성향상을위해선박설계및생산시스템, 관리지원시스템시장이확장되고있으며, 대부분해외기술의존도가높은상황으로국내에서는조선해양전용시스템개발로이에대응하고있음 ( 건설 ) 초고층, 초정밀등시공환경이고도화됨에따라가상건설설계기법을통한비용및기간최적화경쟁이가속화되고있음 168

스마트제조 CPS ( 섬유 ) 엔터테인먼트용디지털의류를시작으로헬스케어의류및 i-fashion 기술등원천요소기술에서제품응용까지선진국과큰기술격차가없음 ( 의료 ) 기존의료기기제조업체뿐만아니라센서및측정기기가부착된가전, 의류등이개발되면서다양한산업군에서활발히참여 ( 기계 ) 조선, 자동차, 반도체, 디스플레이등은외산기계제품에의한제품개발이대부분임 ( 에너지 ) 유럽및미국에서는신재생에너지개발을위하여태양열, 풍력, 바이오가스등을중심으로집중적인연구개발을수행중 전후방산업환경 사이버시스템과물리시스템간의정밀한모델링및시뮬레이션기술을적용해각종산업분야에서새로운서비스및가치기회창출이가능 사이버시스템에대한관련기술의급속한발전과성숙기에다다르고있는제품들의출시는사이버시스템의정밀도, 실시간성을증가시키고있음 사이버시스템분야의하드웨어기술과시뮬레이션관련소프트웨어기술의접목을통해서파급력높은산업분야의활용은가능하나현재이에다다르기에는한계가존재함 무인자동차, 무인항공기등자율운전및원격제어관련산업이 CPS의새로운시장을형성하고있으며, 이러한분야에서의자율제어를위한시스템, SW, 부품수요가폭발적으로성장할것으로예상 원격무인제어분야가 CPS의주요한적용산업이될수있으며이에대한연구와투자가활발히진행중 그러나이러한산업군은대규모의투자와첨단기술이요구되는분야로써국내의일반적인현실과는괴리되어있으며주로국외의대기업과연구기관의주도하에진행되고있음 CPS에기반이되는연동미들웨어플랫폼확보는전산업분야에서의대규모복합 CPS 시스템에대한신속한개발및각산업의스마트화달성에기여할수있음 이는 CPS 개발공급기업주도가아닌전후방산업이연계하여공동으로진행되어야현실성있고지속적인 CPS로서의가치를확보할수있음 국내의현실을감안할경우, 중소기업형과대기업군의 CPS에대한개발방향을이원화하여요소기술의개발과플랫폼개발, 검증의단계를진행할필요가있음 제조업, 건설업등의기존산업및운송 물류, 헬스케어 의료분야에큰영향을미칠것으로 전망되며전세계 GDP 의 46% 에해당하는산업영역에서직 간접적인새로운부가가치창출이 가능할것으로예상 제조 생산분야에 CPS 모델링및시뮬레이션기술을적용해국내제조업 ( 전체수출중 97.8% 차지 ) 의경쟁력향상및경제발전에이바지 세계전망을바탕으로국내 GDP 비율을적용할경우총 560 조원규모의 GDP 창출효과예상 169

기술개발테마현황분석 [ 스마트제조 CPS 분야산업구조 ] 후방산업스마트제조 CPS 분야전방산업 IoT 통신및연동미들웨어, 고신뢰 OS 시장, 임베디드 SW 시장등 센서네트워크시스템, 확률적복합시스템, 복합적안전및효율제어, 가상제조기술속도조절등 자동차, 조선, 건설, 기계, 에너지등 [ 업종별주요이슈와기술적대안 ] 업종현황및이슈기술적대안과 8 대기술적용예 전자자동차기계 중공업철강통신패션제약전기 대규모자본집약적생산시스템은설비보전비용과다 ( 제조원가 15%) 고장, 예방보전 예지보전필요 안전, 환경규제강화와맞춤형자동차수요급증 전기자동차도입필요, 다품종대량생산의유연생산시스템필요 현재의생산성경쟁력확보를위한제품개발기간단축및비용절감요구증대 에너지다소비업종의혁신적인에너지절감방안모색 지속적으로강화되는환경규제및에너지비용증가대응필요 총매출액중물류비용이 10% 차지 철강제품의위치정보를파악할신기술및이를활용한실시간정보화가필요 고로, 전기로등의대단위설비의운영대안에따른생산성분석및동적일정계획수립필요 사물인터넷시대의도래, 정보통신량의지수스케일증가 이와동반한, 정보보안중요성증대 패션정보예측어려움에따른다량의재고발생리스크 실시간시장정보획득으로즉각적생산일정대응필요 난치병신약개발기간단축필요 신약의임상시험진행예측필요 에너지관리시스템구축비용최소화를위한피크부하관리필요 공장설비, 생산시스템의실시간모니터링기술 스마트센서 실시간모니터링에따른생산시스템최적화 CPS 고객수요맞춤형주문생산시스템구축 클라우드 + 빅데이터 다품종대량생산에최적화된유연생산시스템구축 CPS 제품기획에서설계, 시작차제작, 시험- 평가, 공정설계, 양산과정의주요단계의검증 CPS 개별공장단위에서산업단지단위로에너지공유, 절감방안모색 에너지절감 산업단지내에너지유출입정보DB구축및분석 클라우드 + 빅데이터 철강제품생산공정환경에서적용가능한새로운센서및통신기술 스마트센서 철강산업전주기에걸친실시간모니터링과물류최적화시스템필요 IoT 철강생산공정모델링및검증기술 CPS 제조업현장생산정보의디지털화, 네트워크화 IoT 정보보호기술강화 클라우드 개별매장의제품판매정보실시간획득 스마트센서 +IoT 제품생산시스템의최적화로매출증대및재고최소화 빅데이터 +CPS 후보물질 DB 최적화 클라우드 최적의후보물질사전검증및임상데이터분석 빅데이터 에너지다소비업종의능동적공장에너지관리시스템구축 CPS 에너지저장장치효율화 에너지절감 170

스마트제조 CPS 나. 시장환경분석 (1) 세계시장 4차산업혁명의가속화와함께세계주요국가의정부, 주요기업들의참여로 CPS시장은향후가파른성장예상 CPS기술의세계시장규모는향후 2020년약 1.99조달러로전망 CPS시장은가파른성장을통해차량용반도체등자동차관련시스템을제외한전통적임베디드시스템시장을능가할것으로예상 [ 스마트제조 CPS 세계시장규모및전망 ] ( 단위 : 백만달러, %) 구분 16 17 18 19 20 21 CAGR 합계 1,675,140 1,748,846 1,825,795 1,906,130 1,990,000 2,077,560 4.4 * 출처 : 삼정 KPMG 경제연구원, 삼정 Insight 제 55 호 (2017.12.19.) 산업 / 제조분야에서는기존의공장자동화기술과산업용임베디드시스템이결합된 CPS로기술적진화가일어나며이에따른시장변화가빠르게진행될전망 산업 / 제조전체시장은연평균 3.5% 씩성장하는반면산업용임베디드시스템시장 (PLC 등 ) 은연평균 2.3% 씩역성장할것으로예상 CPS 기반의지능형제조시스템시장은산업 / 제조분야의성장을이끌며연평균 4.4% 씩성장할것으로예상 [ 산업 / 제조분야의세계시장규모및전망 ] ( 단위 : 백만달러, %) 구분 16 17 18 19 20 21 CAGR 산업용임베디드시스템 지능형제조시스템 2,550 2,480 2,450 2,540 2,482 2,425-2.3 19,840 20,870 21,790 22,520 23,511 24,545 4.4 합계 22,390 23,360 24,250 25,070 25,947 26,856 3.5 * 출처 : IDC, Worldwide Embedded and Intelligent Systems 2014-2019 Forecast (2014.10) 171

기술개발테마현황분석 (2) 국내시장 국내 CPS 시장은 2016년약 5.5조원에서 2021년약 23조원규모로성장할것으로전망 다만, CPS관련기술개발현황은분야별로차이가있겠지만대부분초기단계에머물고있으며, 대부분연구소나학교를위주로핵심원천기술개발이진행되고있음 국내의핵심기술역시해외기업의제품과기술을기반으로활용하고있는실정이며, 국내개발업체는영세성을벗어나기힘든상태 CPS의국내시장의잠재적성장성을고려할경우, 정부의지원과대학및민간기업의주도로기술을개발하고실증할필요가있음 [ 스마트제조 CPS 국내시장규모및전망 ] ( 단위 : 억원, %) 구분 16 17 18 19 20 21 CAGR 합계 55,000 73,205 97,436 129,687 172,614 229,749 33.1 * 출처 : 삼정 KPMG 경제연구원, 삼정 Insight 제 55 호 (2017.12.19.) 172

스마트제조 CPS (3) 무역현황 스마트제조 CPS로무역현황을분석하는데한계가있어수출품목중 CPS와관련된품목단위중기타 ( 시스템형태 ) 의무역현황을살펴보았으며, 수출량은소폭증가하였음 수출현황은 12년 1,476만달러에서 16년 2,111만 5천달러수준으로소폭증가하였으며, 수입현황은 12년 2억 5,633만 9천달러에서 16년 1억 4,299만 7천달러수준으로감소하는추세 최근 5년 ( 12~ 16년) 간연평균성장률을살펴보면수출금액은 9.4% 증가하였으며, 수입금액은 13.6% 감소한것으로나타남 무역특화지수는 12 년 (-0.89) 에서 16 년 (-0.74) 까지변동이크지않아수입특화상태를유지하고 있는것으로나타났으며, CPS 와관련하여국내제품의해외시장진출보다수입이더욱활발하게 이루어지고있는것으로분석 [ 스마트제조 CPS 관련무역현황 ] ( 단위 : 천달러, %) 구분 12 13 14 15 16 CAGR 수출금액 14,760 15,681 32,365 17,970 21,115 9.4 수입금액 256,339 243,354 218,339 216,697 142,997-13.6 무역수지 -241,579-227,673-185,974-198,727-121,882 - 무역특화지수 * -0.89-0.88-0.74-0.85-0.74 - * 무역특화지수 = ( 상품의총수출액 - 총수입액 )/( 총수출액 + 총수입액 ) 으로산출되며, 지수가 0 인경우비교우위는중간정도이며, 1 이면완전수출특화상태를말함. 지수가 -1 이면완전수입특화상태로수출물량이전혀없을뿐만아니라수입만한다는뜻 * 자료 : 관세청수출입무역통계 HS-Code(84714910) 활용 173

기술개발테마현황분석 다. 기술환경분석 (1) 기술개발트렌드 CPS에대한자율제어, 통합연동미들웨어, 산업용네트워크, 모델링및시뮬레이션, 임베디드시스템, 설비연결표준화통신, OS 및플랫폼관련기술개발이활발 SOA기반통신장비, DB 서버, 응용프로그램등과같은시스템컴포넌트의돌발문제에자율적대응가능한방법 (IBM) Columbia대학의 HW와 SW 통신신호조합에의한정상여부를판단하는방법 ASF (Cisco) 에의한감시, 로그변환, 필터링, 분석, 진단및복구, 피드백의 6단계자율제어프로세스방법등이제시 CPS의고신뢰도를확보하기위해오류분석모델링에의한지식베이스를생성하고자율제어활용방법과자율관리자를이용하는네트워크기반자율제어기술연구도진행중 자율적이고효율적인데이터통신을위한미들웨어기술로, 분산객체상호연동을위한 CORBRA, 메시지기반 API인 JMS, XML기반으로 WSDL, SOAP, UDDI를통한웹서비스, 분산데이터의효율적전송을위한 DDS 기술기반제품들이개선되고출시 CPS 분산환경의시스템간실시간제어를위해시뮬레이션의시간동기화알고리즘설계와시뮬레이터를개발하여검증하는방법들이개발 CPS 자율제어지능화를위한기존솔루션은해외의존도가높고상용화 SW개발역시초기개발단계에있음 Rockwell Automation사와 Applied Material사등전통적인시뮬레이터개발기업과 CAM 솔루션개발기업의주도로시뮬레이션이개발되고있음 연속시스템과이산시스템간의연동을위한기반기술은 University of Arizona등의미국대학이주도 CPS 통합연동기술인 DDS 미들웨어기술개발은 RTI, Prism-tech, OCI 등미국업체가선두위치 최근의연구중점은과거의 WSN을더신뢰적이고쉽게수행하기위해 CPS 구축환경의시너지효과에따른이익구현으로전환되어가고있음 신뢰도개선을위해가상및현실의센서네트워크 (CPSN) 응용분야와다양한센싱정보의가상공간연결방법, CPSN 구조설계이슈등이제시되고있음 센싱설계중점은센싱, 데이터검색, 이벤트처리, 통신, 프로토콜등이며가상설계중점은 지능화와상호작용에두고있으며, CPSN 의관리요소로역별센서관련데이터, 모바일내장 센싱기술과응용, 융합컴퓨팅및저장관련기술과보안기술을제시하고있음 174

스마트제조 CPS 인더스트리 4.0 기반의 CPS 와생산관리시스템간의미들웨어구축을통한수평적통합 방법으로지식베이스의생성, 자율제어관리자, 미들웨어엔진, 통신미들웨어관리자를 통합하는개념으로실험하기도함 CPS, Middleware, MES 간의수평적통합으로연계할수있는방법론도제시되고있으며, CPS 응용층과가상머신간의미들웨어를메시지관리, 디바이스관리, 물류서비스관리모듈로구성하기도함 (2) 기술환경분석 미국 미국의대통령과학기술자문위원회 (PCAST) 는국가시스템창조와운용의핵심기술로써 CPS를핵심연구분야로선정하여 NSF에서 2006년부터기금운영 09년 74개 5,900 만달러, 10년 59개 3,240 만달러, 11년 40개 2,780 만달러등 08년 ~ 15 년까지 181 개과제 1억 2,500 만달러지원 PCAST는 2010년 Designing a Digital Future 라는구호를통해 CPS에대한연구지속및확장결정 ( 미국의안보, 경쟁력등수많은분야에걸친과학적 기술적중요성이매우크기때문 ) 2012년 CPS에대한비전을발표, 각도메인 ( 농업, 빌딩, 국방, 재난, 에너지, 헬스케어, 제조및산업, 사회시스템, 교통 ) 의 CPS 전략과필요기술도출및구체화 NSF는 CPS-VO(Virtual Organization) 를운영하며정기적인미팅을통해신규사업을상시발굴하고국가차원의적극적인지원수행중 [ 미국 CPS관련기술개발사례 ] 사업명기간내용 CPS-VO 2010~2015 CPS 연구개발프로젝트관리를위한가상조직구성 Cyber Mech 2011~2015 Cyber-Mechanical System 을위한런타임환경기술개발 Medical CPS 2010~2015 Action Webs 2009~2014 의료기기역시여러시스템이집적된형태로사용되고있어이를 Medical CPS라명명하고, 환자의안전을최우선적으로고려한프레임워크기술개발 Action Webs이란고급센서가탑재된임베디드시스템들의네트워크를의미하며, 다양한의사결정과협업이일어날수있는 CPS 환경에대한연구 EU EU 는 2007 년부터 Frame Programme 7 로써 CPS 및임베디드시스템에 70 억달러를 투자하였으며, Frame Programme 8(HORIZON 2020) 을통해 2020 년까지연구추진 아르테미스사업은임베디드시스템의연장선에서 CPS 의전략적중요성인지및선도적공고를위한 EU 차원의광범위한연구추진 175

기술개발테마현황분석 [ ARTEMIS 주요추진과제 ] 사업명기간내용 ALMARV 2014~2017 DEWI 2014~2017 최첨단이미지 / 비디오처리능력을요구하는사회적변화추세에부응하기위한사업 세계임베디드무선시스템과스마트모바일환경에서유럽이차지하고있는선도적입지를강화하기위한사업 임베디드시스템은메카트로닉스제품의생산비용을낮추고시스템간 커뮤니케이션기능을향상시켜정보화사회의발전에크게이바지 EMC2 2014~2017 R5-COP 2014~2017 EMC2 프로젝트는보다혁신적이고지속가능하며, 서비스지향적인아키텍처구성을통해유럽임베디드시스템산업의입지를강화하는사업 유럽의제조업분야는제품의다양화및생산비용절감에대한지속적인요구에직면 R5-COP 프로젝트는이러한요구에발맞춰보다향상된자동화및로보틱스에초점 * 출처 : NIA, 초연결사회도래와사이버물리시스템 (2014.06) 독일 인더스트리 4.0의주요핵심기술인 CPS, 특히모델링및시뮬레이션기술을통해지능형스마트공장구현으로생산성증가등새로운부가가치창출 세계제조업의주도권유지, 고령화고임금자원수입의경제구조에대응 기존기계장비를초연결네트워크로연결하여최적화된제조생산체계를구축 인더스트리 4.0 의중점축의하나로디지털트윈스를강화하여지속적인스마트제조분야 선도를추진하고있음 [ 인더스트리 4.0 의주요 R&D 프로젝트 ] 프로젝트연구내용기간예산 ( 유로 ) CyProS 스마트공장의 CPS 운용방식과도구개발 12.9~ 15.9 약 560 만 KapaflexCy CPS 를활용한유연한생산시스템구축 12.9~ 15.9 약 270 만 ProSense 인공지능시스템과지능형센서기반의생산관리실현 12.9~ 15.9 약 308 만 Autonomik 통신 ( 인터넷 ) 기능, 상황감지및적응기능, 기기간상호작용이가능한스마트툴개발 13~ 17 약 4,000 만 * 출처 : 현대경제연구원, 제조업을업그레이드하자, 미 일 독제조업 R&D 정책동향및시사점 (2014) 176

스마트제조 CPS 3. 기업분석 가. 주요기업비교 퀄컴은유량분배시스템에모델링및시뮬레이션기술을활용하여효과적으로가정과산업에 물을공급하는기술을개발 Google 은클라우드를활용하여로봇자원을줄이면서도고도의컴퓨팅을요하는업무를 수행하는효용성이높은저가로봇을개발 국내중소기업사례 로지포커스 는첨단물류 IoT 혁신기술및인프라연계능력을바탕으로 SMART 3PL을운영하고, IoT 기반의물류정보시스템을제공하는업체로, 당사는제25회한국물류대상시상식에서자사가개발한 스마트통합물류서비스 개발의공로를인정받아대통령상을수상 유타렉스는 RFID/IoT 분야토탈솔루션프로바이더로서 2017 사물인터넷국제전시회를통해스마트폰기반의 MES에서 RFID, 바코드등을인식하여자동전원제어를할수있는 제조관리용 RFID/BARCODE 리더 를선보임 - 삼성디스플레이, 삼성전기 G-MES 프로젝트, 전국스타벅스매장에납품및시스템구축에제공 터크코리아는최근 RFID 모듈인 TBEN-L-DCC( 디바이스컨트롤센터 ) 를새롭게출시하였고, 이는 IT 시스템과의오픈커뮤니케이션은물론열악한현장에서사용이가능한산업용제품으로, RFID 기술을데이터베이스 ERP MES 시스템에연결하기위한최적의솔루션임 진코퍼레이션은국내최초 스마트팩토리쇼룸 을개장하고물류중개플랫폼을론칭한업체이며, 당사는스마트팩토리쇼룸을통해 IoT 센서와인공지능 (AI), 정보통신기술 (ICT), 빅데이터솔루션을시각화하였고, 2017 4IR 어워즈에서스마트팩토리부문대상수상 지노스는 3D 환경의 PLM 기술을기반으로조선, 해양플랜트및중공업분야등제조산업과 IT를융합한업체로, 최근 ICT융합인더스트리사업의지원을받아 조선생산코스트최적화전략및실행시뮬레이션프로그램 을개발함 - 조선해양생산현장에서공정시뮬레이션과생산정보수집 분석기술을적용하여생산비절감등효율을높일수있는스마트팩토리솔루션이며, 현재대우조선해양조선소야드에적용돼물류분석, 생산계획등을도출하며전체생산성향상에기여 어드밴텍케이알 ( 주 ) 은고품질 고성능컴퓨팅플랫폼을개발. 어드밴텍케이알 ( 주 ) 이출시한 SOM-5992 는높은성능과낮은발열설계로전력효율이높아, 마이크로서버나네트워킹, 클라우드스토리지에적합함 유디엠텍은제어연동시뮬레이션솔루션을보유하고있으며, 제품 / 공정 / 라인설계시일어날수있는다양한문제에대한시뮬레이션기능을제공하고있음 177

기술개발테마현황분석 [ 주요중소기업비교 ] ( 단위 : 백만원, %) 국내업체자산총계매출액 매출액증가율 영업이익율당기순이익율 R&D 집중도 로지포커스 8,549 31,090 22.4 2.0 1.5 0.7 유타렉스 3,116 604-23.8-69.6 14.0 70.8 터크코리아 14) 4,462 9,709 22.8 5.5 3.3 - 진코퍼레이션 24,649 32,452 0.4 3.7 2.1 6.2 지노스 2,487 1,240 28.7-10.8-10.5 18.9 어드밴텍케이알 18,389 52,289 14.1 5.9 4.3 0.2 유디엠텍 2,459 2,259-11.5 1.7 2.0 67.0 14) 터크코리아재무정보는 2015 년기준으로작성하였음 178

스마트제조 CPS 나. 주요업체별기술개발동향 (1) 해외업체동향 Stanford 대학과미국방성은선진모델링및시뮬레이션기술을바탕으로 100% 무인전기셔틀자동차인 ARIBO 를개발하여프로젝트에참여한대학 / 기업 / 군을대상으로 실험장소및테스트베드를선정하여무인셔틀서비스를지원할예정 Qualcomm 은유량분배시스템에모델링및시뮬레이션기술을활용하여환경재해 ( 홍수, 가뭄 ) 또는 노후화된파이프로인한물유실량을조기발견해효과적으로가정과산업에물을공급하는기술을개발 혼다와 Qualcomm 이협력해서 CPS 기술을이용해운전자에게 HUD 를통해보행자의존재를알려주고, 보행자에게는모바일기기를통해서자동차의존재를알려주는서비스인 Vehicleto-Pedestrian CPS Safety Concept 를개발 IT 기업인 Google 은클라우드를활용하여로봇자원 ( 배터리, 메모리, 센서등 ) 을줄이면서도고도의 컴퓨팅을요하는업무를수행하는효용성이높은저가의로봇을개발하는 클라우드로보틱스 를수행 Google 은자사의 IT 기술과 DARPA 주관무인자동차대회에서우승한스탠포드, 카네기멜론등의핵심 연구원들을영입하여확보한전자및제어기술을융합해자율주행자동차를개발하여 42 만 km ( 지구 12 바퀴의거리 ) 를주행 RTI 는 Connext-DDS(Data Distribution Service) 스펙의제안자이며, 현재 DDS 분야 1 위의시장 점유율업체로서미해군함정, 차세대전투체계, UGV, SCADA, 도쿄지능형교통통제등에실제 적용하였고, 스마트제조분야의기반연동미들웨어로서 DDS 기술을확장개발하여제품군출시 * 출처 : Robotic Research 홈페이지 [ 무인셔틀자동차 ARIBO ] 179

기술개발테마현황분석 지멘스 (Siemens) Siemens PLM Software는 PLM 소프트웨어및 MOM( 제조운영관리 ) 소프트웨어제공 설계및개발에서제조및지원에이르는제품라이프사이클프로세스의최적화 테스트및메카트로닉스시뮬레이션소프트웨어분야의선두기업인 LMS International NV를인수하여시험기반엔지니어링과기능 성능시뮬레이션, 시스템타당성및검증에활용되는 LMS 솔루션확보 싱크스텝 (Thinkstep) 과함께원자재의수명주기를관리하고원자재가중심이되는제품설계과정을간소화하는원자재관리 (Material management) 소프트웨어솔루션을출시 원자재관리소프트웨어를통해부정확한원자재정보로인한오차와재작업 (Rework), 리콜등을줄일수있음 IBM Rational Rhapsody 개발을통해시스템엔지니어와소프트웨어개발자가실시간또는임베디드시스템과소프트웨어를작성, 테스트, 문서화할수있는협업디자인및개발환경개발 엔지니어링, 프로토콜개발및작동가능시스템디자인제어를위한도구사용중에 Math Works Simulink, Rational SDL Suite, Rational System Architect 및 IBM Rational Statemate에대한인터페이스를사용하여전체아키텍처의유효성검증가능 개발라이프사이클의초기에요구사항분석, 디자인의사결정의최적화, 기능성유효성검증가능 노빌리아 (Nobilia) CPS를활용한생산자동화 노빌리아는연간 58만세트를생산하는고급키친메이커로서, 인건비가높은독일의웨스트팔렌 (Westfalen) 지역에서생산하기때문에경쟁력을유지하기위해서는생산자동화가필요 재료를부품에가공하는 전 ( 前 ) 공정 과부품을완성품에조립하는 후 ( 後 ) 공정 으로생산공정을나누고각각의공정에고도의 ICT를접목해서활용 - 전 ( 前 ) 공정에서는부품이나용도마다다른조립용의구멍위치를모두오라클로동작하는데이터웨어하우스로관리 - 후 ( 後 ) 공정에서는가공이완료된부품에서 ERP MES가주문마다필요한부품을선정, 포장된부품에 RFID 태그나바코드를부착하고, 이과정에서생산공정과 ERP가직결되어각부품마다아이덴티티를보유해개별로식별가능 어떤고객이주문한키친의어디에들어가는부품으로, 언제어디에도착해야하는지파악이가능하며이를통해조립공정의실시간최적화와불편발생시부품개별의원인규명을효율화 공장은모든과정에걸쳐서 Backoff Automation SW PLC/NC 가동작하는 540 대의 PC 컨트롤러로자동제어 180

스마트제조 CPS [ 주요개발업체 ] 구분 RTI Co. PrismTech Co. Open Computing Inc. 개발업체와제품내용 RTI는 Connext-DDS(Data Distribution Service) 스펙의제안자이며, 현재 DDS 분야 1위의시장점유율업체로서미해군함정, 차세대전투체계, UGV, SCADA, 도쿄지능형교통통제등에실제적용하였고, 스마트제조분야의기반연동미들웨어로서 DDS 기술을확장개발하여제품군출시 지멘스 (Siemens) Siemens PLM Software 는 PLM( 제품라이프사이클관리 ) 소프트웨어및 MOM( 제조 운영관리 ) 소프트웨어제공 IBM Rational Rhapsody 개발을통해시스템엔지니어와소프트웨어개발자가실시간 또는임베디드시스템과소프트웨어를작성, 테스트, 문서화할수있는협업디자인 및개발환경개발 노빌리아 (Nobilia) CPS 를활용한생산자동화 (2) 국내업체동향 CPS 관련기술개발현황은분야별로차이가있겠지만대부분초기단계에머물러있음 서울대, KAIST, 경북대, 한양대등소규모연구실단위의기술연구가이루어지고있음 한국정보통신기술협회 (TTA) 의 PG 609에서는 사이버-물리시스템 (CPS) 프로젝트그룹을신설하고 2010년부터표준화과제를제안하고있음 해외에서는다양한도메인에적용될수있는공통기술형태로자율제어기술이연구중인것과달리, 국내에서는자동차, 항공기, 가전등도메인에특화된무인시스템기술개발에매진 중소기업에서는제조업도메인을위주로분야별특화된모델링및시뮬레이션기술을개발해서생산시스템의효율화를진행중 현대기아자동차는운전자에게각종센싱정보를지원하는첨단운전자지원시스템 (ADAS) 를주요양산차에적용중이며, 올연말부터신차에적용된고속도로주행지원시스템 (HDA) 을통해주변차량과사물을종합적으로판단해자율제어를가능하게할예정 CPS 의기반이되는네트워크, 센서등의하드웨어는물론 CPS 기술의적용에필요한 소프트웨어분야는국내중소기업의기술개발은국방등의특화된분야를제외한분야에서는 거의전무한실정임 모델링및시뮬레이션은대학연구실범위에서벗어나지못하고있으며, 주요기술은해외기업솔루션의총판수준에머물러있음 상용시뮬레이션인 Arena, Simio, Auto Mod, Any Logic 등은모두외산솔루션이며국내솔루션은몇몇영세기업이개발하여보급하고있으나그경쟁력이매우약함 181

기술개발테마현황분석 최근스마트제조와관련하여몇몇제조기업이이를도입하고자하나, 외산솔루션에한정되어있고 MATLAB 등과같은범용솔루션의확장버전을수용하고있음 CPS 공급기업이해외솔루션의한글화보급정도에머물러있다면제조산업에서의수요기업인중소기업은 CPS 에대한인식과필요성에서도인지하지못하고있음 CPS를통한모니터-제어연동에대한수요인식보다는공정의사전검증범위, 대상에국한되어있고이역시명확한경제적, 기술적타당성검토가이루어지고있지않음 제조산업에서의 CPS 수요기업인중소기업에서의적용및성공사례의희소성은오히려 CPS 시장의 잠재성을반증하고있으며, 국내 CPS 솔루션공급기업과의협업을통한파급력이클것으로보임 182

스마트제조 CPS 4. 기술개발현황 가. 기술개발이슈 제조공정의가상화및제조설비와시스템간의연동을통해최적화생산및제어, 에너지절감기술 공정기기의센서로부터수집된정보를가상화시켜다양한센서기반의응용서비스또는사전에많은가능성들을타진해볼수있게하는기술로써, 실제물리적충돌또는움직임중첩, 재연이어려운상황을소프트웨어로연출하여발생가능한문제점을예측하여혁신적비용절감을실현할수있게해줌 PLC와같은제어기를통해프로그래밍, 확장성등과같은기능을제공하고각종설비제어는물론센서들로부터다양한정보를받아들여전체공정을제어할수있도록함 PLC 인터페이스기술의발전을통해물리적기기들을신속하고확장성있게통합제어하여스마트공장을구축하는데큰역할수행 독일은국가적으로제조업에 ICT 기술을융합하여스마트공장을구현하는연구와기술개발이 진행중으로, IIoT 개념을 CPS 기술과접목하여제조 생산분야에적용하는 CPPS(Cyber- Physical Production System) 기술개발과확산을추진 스마트공장 CPS는지능화된상황인지, 의사결정, 수행을통하여제조현장의설비간네트워크부터설계, 운영에관련된최적화된의사결정을통합하여지원 공장차원의 CPS 적용을위해데이터애널리틱스를통해물리적세계와동기화된사이버모델, 즉 디지털트윈 (digital twin) 이구축되어활용되어야함 제품, 공정, 설비들과 ERP, MES 등여러운영시스템들이 IIoT, 플랫폼등과상호연계되며, 이를바탕으로운영, 관리됨 제조빅데이터관리와분석을통해현장과동기화된사이버모델구성, 운영과가시화를수행하며, 이를바탕으로지식관리와최적화달성 - 클라우드기반제조빅데이터관리, 정제및분석 - 실시간가상화를통한사이버모델구성및가시화 - 제조최적화와지식관리 서비스지향 & 개방형네트워크와표준플랫폼과 PLM을바탕으로, IoT와 IoS기반개방형네트워크와구성요소들의통합및상호연계 스마트공장 CPS를통한지능적인공장설계, 운영은제품, 공정, 설비, 공장에관련된각종엔지니어링데이터, 다양한레가시시스템들과의연계를통해현장의센서데이터, 생산계획및관리정보, 품질정보등실시간으로수집되는다양한정보들을정제, 분석하고사이버모델을구성 연계하여의사결정에활용하는것임 183

기술개발테마현황분석 나. 특허동향분석 스마트제조 CPS 분야특허상주요기술 주요기술 기업의정보시스템 (ERP, CRM, SCM, MES 등 ) 및컴퓨팅시스템 (PLC, CAD, CAM, 센서등 ) 과현실세계의사물 ( 기계, 로봇등 ) 들과네트워크로통합하여제어하는기술로서 IEC SG8, IEC TC 65, IEEEP2413 등이포함됨 분류요소기술설명 하이브리드모델링기술 시뮬레이션단위객체리파지토리체계구축 입 출력데이터분석, 변환및결과검증기술 도메인별 ( 업종별, 공정별 ) 모델링기술 각시뮬레이션단위별로객체저장소를갖는체계구축기술 모델링을위한입력과출력데이터를분석및변환하고결과를검증하는기술 각도메인별특성에따른플랫폼 / 아키텍처기반모델링기술 보안 CPS 보안기술네트워크에연결된제어시스템에대한공격을예방및방어하는기술 이종연동형산업용게이트웨이 현장제조환경특성반영데이터수집 / 처리기술 CPS- 작업자연동지원기술 복합 CPS 연동체계구축 현장에서각제조환경의특성이반영된데이터를수집하고이를처리하는기술 CPS 기반가상시스템과실제작업자간의연동을지원하는기술 여러유형의 CPS 를상호연동시키는체계 사이버물리 서비스기반사이버물리기술 제조가상화시스템기술 스마트그리드, 스마트물류, 스마트재료, 스마트빌딩, 스마트공장등서비스간인터넷을기반으로인텔리전트생산체계를제공하는기술 사이버물리최적화기술, 서비스기반사이버물리기술을기반으로 IoT 기반스마트공장제조환경과연동하는오픈형제조기반사이버물리제조시스템 184

스마트제조 CPS 세부분야별특허동향 주요기술별국가별특허동향 스마트제조 CPS 의요소기술별주요국가별특허정보데이터입수하였으며, 최근 10 년간의 특허데이터를비교분석함 분류요소기술한국미국일본유럽계 하이브리드모델링기술 시뮬레이션단위객체리파지토리체계구축 입 출력데이터분석, 변환및결과검증기술 도메인별 ( 업종별, 공정별 ) 모델링기술 19 61 3 8 91 이종연동형산업용게이트웨이 사이버물리 현장제조환경특성반영데이터수집 / 처리기술 CPS-작업자연동지원기술복합 CPS 연동체계구축서비스기반사이버물리기술제조가상화시스템기술 13 113 14 11 151 3 49 5 3 60 합계 35 223 22 22 302 국가별요소기술별특허동향에서미국이가장활발한연구개발을하고있으며, 그다음으로는한국, 일본, 유럽순으로나타남 하이브리드모델링기술분야에서는미국이가장많은비중을차지하고있으며, 일본이상대적으로적은출원량을보유하고있음 이종연동형산업용게이트웨이기술은미국이가장많은비중을차지하고있으며, 유럽이상대적으로적은출원을보이고있음 사이버물리분야에서는미국이가장많은출원을하고있으며, 일본, 한국, 유럽은상대적으로적은출원량을보이고있음 185

기술개발테마현황분석 주요기술별출원인동향 분류 요소기술 기술집중도 주요출원인 국내특허동향 시뮬레이션단위객체리파지토리체계구축 IBM 중소기업중심 하이브리드모델링기술 입 출력데이터분석, 변환및결과검증기술도메인별 ( 업종별, 공정별 ) 모델링기술 Aspen Tech Schneider Electric 오토메스, 서울여자대학교, 디지털팩토리등 이종연동형산업용게이트웨이 현장제조환경특성반영데이터수집 / 처리기술 CPS- 작업자연동지원기술 복합 CPS 연동체계구축 IBM Lennox Ind 중소기업중심 에스에스엘, 컨트롤코리아등 사이버물리 서비스기반사이버물리기술 제조가상화시스템기술 IBM General Electric VMWare 관련국내기업없음 : 50 건이상, : 30~49 건, : 20~29 건, : 10~19 건, : 10 건미만 하이브리드모델링기술분야주요출원인동향 하이브리드모델링기술분야는 IBM 이가장많은특허를보유하고있으며그다음으로는 Aspen Tech, Schneider Electric 등이많은특허를보유하고있음 이종연동형산업용게이트웨이기술분야주요출원인동향 이종연동형산업용게이트웨이기술분야는 IBM 이가장많은특허를보유하고있으며그다음으로는 Lennox Ind 등이있음 사이버물리기술분야주요출원인동향 사이버물리기술분야는 IBM 이가장많은특허를보유하고있으며, 그다음으로는 General Electric, VMWare 등이많은특허를보유하고있음 186

스마트제조 CPS 스마트제조 CPS 분야의주요경쟁기술및공백기술 스마트제조 CPS 분야의주요경쟁기술은이종연동형산업용게이트웨이기술이고, 공백기술은하이브리드모델링기술로나타남 스마트제조 CPS 분야에서이종연동형산업용게이트웨이기술이가장경쟁이치열한분야이고, 하이브리드모델링기술은아직까지출원이활발하지않은공백기술분야로나타남 분류요소기술기술집중도 하이브리드모델링기술 이종연동형산업용게이트웨이 사이버물리 시뮬레이션단위객체리파지토리체계구축입 출력데이터분석, 변환및결과검증기술도메인별 ( 업종별, 공정별 ) 모델링기술현장제조환경특성반영데이터수집 / 처리기술 CPS-작업자연동지원기술복합 CPS 연동체계구축서비스기반사이버물리기술제조가상화시스템기술 : 50 건이상, : 30~49 건, : 20~29 건, : 10~19 건, : 10 건미만 최신국내특허기술동향 분류요소기술최근핵심기술동향 시뮬레이션단위객체리파지토리체계구축 사이버 - 물리시스템환경을위한하이브리드모델 하이브리드모델링기술 입 출력데이터분석, 변환및결과검증기술 도메인별 ( 업종별, 공정별 ) 모델링기술 시뮬레이션기술 3D 플랜트구축공정시뮬레이션시스템기술 디지털팩토리에서의최적생산시나리오구축기술 이종연동형산업용게이트웨이 사이버물리 현장제조환경특성반영데이터수집 / 처리기술 CPS-작업자연동지원기술복합 CPS 연동체계구축서비스기반사이버물리기술제조가상화시스템기술 스마트제조를위한스마트공장프레임워크설계및스마트단말기개발기술 공정데이터추적이가능한미들웨어를이용한공정관리시스템기술 관련국내특허없음 187

기술개발테마현황분석 국내특허동향을살펴보면중소기업이이종연동형산업용게이트웨이기술을집중적으로연구개발하고있는것으로나타남 하이브리드모델링기술에서는사이버-물리시스템환경을위한하이브리드모델시뮬레이션기술, 3D 플랜트구축공정시뮬레이션시스템기술, 디지털팩토리에서의최적생산시나리오구축기술등이중소기업을중심으로연구개발되고있음 이종연동형산업용게이트웨이기술분야는스마트제조를위한스마트공장프레임워크설계및스마트단말기개발기술과공정데이터추적이가능한미들웨어를이용한공정관리시스템기술등이연구개발되고있음 사이버물리기술분야에서는특별히주목할만한국내특허는발견되지않음 중소기업특허전략수립방향및시사점 스마트제조 CPS 분야의공백기술분야는하이브리드모델링기술이고중소기업의시장진입상대적으로수월한분야는사이버물리기술로나타남 4차산업혁명의가속화와함께세계주요국가의정부, 기업들의참여로 CPS 시장은향후가파른성장이예상되며 2020년까지연평균 5.6% 씩성장할전망 산업 / 제조분야에서는기존공장자동화기술과산업용임베디드시스템이결합된 CPS로기술적진화가일어나며이에따른시장변화가빠르게진행될전망 국내 CPS 관련기술개발현황은분야별로차이가있겠지만대부분초기단계에머물고있으며공공연구기관이나대학교를중심으로핵심원천기술개발이진행되고있는실정으로향후중소기업은상대적으로경쟁이치열하지않은하이브리드모델링기술과시장진입이상대적으로용이한사이버물리기술분야에집중하여연구개발하고제품화하는특허전략을수립하는것이바람직할것으로사료됨 188

스마트제조 CPS 5. 연구개발네트워크 가. 연구개발기관 / 자원 연구개발기관 스마트제조 CPS 분야주요연구개발기관 한국생산기술연구원 (KITECH) 스마트제조기술그룹 - 이기종설비통합데이터모델, 표준데이터인터페이스, 설비이상예측및원인진단시스템개발 - 제조공정간검사및최종제품검사를위한포토닉스기반검사기술개발 - 스마트공장용가상데이터생성시스템개발 한국전자통신연구원 (ETRI) IoT연구본부및 5G 기가서비스연구부문등 - 과학기술정보통신부의 ICT 융합형제조서비스실증 확산기반구축사업, 개인화제조서비스기반구축사업 등다양한연구개발사업추진 - FaaS 연구개발, 이동통신기술을스마트공장생산자동화시스템에적용하는산업용사물인터넷 (IIoT) 서비스와 MES와의연동연구등 경기대지능정보융합제조연구센터 ( 센터장장태우교수 ) - 스마트공장구축을위한 PLC 인터페이싱, 생산제조빅데이터분석, 제품 / 부품영상처리를통한품질관리등과블록체인기술, 인공지능기술등의융합연구 - 경기도지역협력연구센터 (GRRC) 로도내기업들과의공동연구및기업지원연구 연구개발자원 국가연구개발지원사업 중소벤처기업부 - 중소기업기술혁신사업 - 제품서비스기술개발 / 공정 품질기술개발 / 산학연협력기술개발 / 상용화기술개발사업 - 중소기업 R&D 역량제고사업 - 지역특화산업육성 ( 융복합기술개발사업 ) - 기술혁신형중소기업연구인력지원사업 - 산업주도형기술교육혁신사업 - 혁신형일자리선도사업 산업통상자원부 - 전략핵심소재기술개발사업 - 산업융합원천기술개발사업 차세대스마트러닝산업지원센터구축사업 189

기술개발테마현황분석 중소기업진흥공단 - 인력양성 ( 컨설팅지원사업 ) : 중소기업의특성에맞는맞춤형컨설팅을지원하여성장기 정체기기업의지속성장을위한근본체질강화및글로벌경쟁력확보 민관합동스마트공장추진단 - 보급사업을통해 2017년 11월말까지 4,889개의스마트공장구축을지원했고, 2025년까지 3만개의스마트공장을보급한다는스마트제조혁신비전 2025를발표 - 추진단이진행하는사업은크게세가지로보급및확산사업지원사업, R&D 지원사업, 표준진단서비스로이루어져있음 - 스마트공장 R&D 로드맵을수립해설계자동화, 품질고도화, SW 통합운영, 개방형산업 IoT 플랫폼등스마트공장보급과연계한 6대 R&D 과제를진행 - 민간의자발적인스마트공장확산을위해표준진단모델을개발, 자발적진단지원 제조업혁신 3.0 전략실행대책 - 생산현장의스마트화를통해획기적인생산성 경쟁력제고 - 개인맞춤형유연생산을위한스마트공장고도화와융합신제품생산에필요한 8대스마트제조기술개발추진 - 스마트공장자동화설비, 지능형로봇, 자율공정시스템등에복합센서연결및데이터수집 제어등에활용 중소기업대상시설및장비지원 중소기업전용연구시설 (Rental Lab) ( 한국생산기술연구원 ) - 공동연구수행및장비를효율적으로이용하고자하는중소기업에게연구공간을제공 - 연구원인프라 ( 인력, 장비등 ) 를활용한근접지원 - 지원내용은크게시설지원, 장비지원, 기술및공동연구지원으로구성되어있음 공통서비스인프라구축 운영사업 ( 한국전자통신연구원 ) - 정보통신중소기업이 R&D 및상용화제품개발에필요한애로기술지원, 시험측정장비지원및고주파시험시설을활용한시험지원등에대한통합기술을지원 - 시험지원은고주파부품, 모듈등의고주파특성, PIMD, 신뢰성시험지원및민간시험시설공동활용을통한민간시험시설을지원 - 장비지원은고가의시험 측정장비를 IT 중소기업에게임대 연구장비공동활용지원사업 ( 중소벤처기업부 ) - 주관기관이보유한연구시설과장비, 소프트웨어를중소기업이공동활용하도록지원 - 연구개발과설계및디자인, 시제품제작, 성능평가, 양산및마케팅에이르는원스톱지원 - 중소기업이첨단고가연구장비를쉽게이용할수있도록지원 현대기아차 - 2019년까지 5년간 500억원을대, 중소기업협력재단출연하여 ICT 역량이부족한중소협력사의공장스마트화적극추진 190

스마트제조 CPS 삼성전자 - 2015 년에경북창조경제혁신센터와함께경북지역에 100 개의스마트공장구축을시작으로 2017 년까지 400 개의스마트공장을육성할계획이며, 이를통해경북지역노후제조설비의첨단화지원 소프트웨어조기교육체계마련을통한미래잠재인력양성 제조혁신 3.0을구현하는핵심원천기술은 SW 기술로컴퓨터프로그래밍에친숙한환경을마련하는것이중요 컴퓨터관련코딩및개인용, 산업용컴퓨터에친숙할수있도록어려서부터코딩습관을기를수있는교육환경마련이필요 정부, 지자체주관의컴퓨터프로그래밍경진대회등확대를통한미래잠재인력양성 국가주도의소프트웨어연구센터운용을통한전문인력양성을통한제조업서비스경쟁력제고 제조혁신 3.0의 8대기반기술중심의분야별요소기술전문인력양성을통한한국형기술표준화모델마련 CPS의기초연구및그성과를산업, 공공분야에서응용 실용화하기위해전문가및기술리더양성추진 숙련공의노하우를디지털화하여클라우드컴퓨터에저장하고계승자에게지식을전수할수있는기반마련및전문인력육성 숙련공의원격교육, 증강현실활용을통한미숙련공교육, 설비의원격서비스, 스마트공장앱스토어등의개발및서비스전문인력양성 산업현장노동자의지식역량고도화를통한신지식일자리창출 제조설비의지능화, 자동화및사이버시뮬레이션기술등혁신적인제조기술이필수적인요소로등장함에따라제조현장노동자의제조장비운용능력고도화필요 고령화및공장자동화에따라산업인력일자리감소를해소하기위해단순작업노동자들에대한컴퓨터운용능력, 자동화설비운용능력향상을위한체계적인교육프로그램을마련 191

기술개발테마현황분석 나. 연구개발인력 스마트제조 CPS 분야는울산과학기술원, 한국생산기술연구원, 한국전자통신연구원등에서주로 연구개발을진행하고있음 [ 스마트제조 CPS 분야주요연구조직현황 ] 기관소속연구분야 울산과학기술원 기계항공및원자력공학부전기전자컴퓨터공학부시스템신뢰성연구실 4 차산업혁신연구소 클라우드및고성능컴퓨팅 스마트컴퓨팅, 스마트제어및인공지능 제조업 4차산업혁명플랫폼구축 IoT 통신 / 네트워크및스마트센서핵심원천기술 한국생산기술연구원 융합생산기술연구소 IT 융합공정그룹 공정모니터링및최적화 재구성유연생산플랫폼 실시간생산운영및설비관리 생산정보화서비스 한국전자통신연구원 SW 콘텐츠연구소 SW 기반기술연구본부 고성능컴퓨팅, 클라우드컴퓨팅, 임베디드시스템, 고신뢰 CPS 기술 192

스마트제조 CPS 다. 기술이전가능기술 (1) 기술이전가능기관및세부내용 스마트제조 CPS 의요소기술은크게제조가상화시스템기술, 서비스기반사이버물리기술, 산업네트워크, 지능형자율제어기술의총네개의분류로구분됨 기술이전이가능한기관은한국전자통신연구원등이있음 [ 스마트제조 CPS 연구기관및인원 ] 분류요소기술기관 서비스기반사이버물리기술 CPPS 시뮬레이터와가시화도구 한국전자통신연구원 서비스기반사이버물리기술 빅데이터공유활용을위한멀티테넌트분석프레임워크기술 한국전자통신연구원 산업네트워크동종멀티클라우드서비스브로커리지핵심기술한국전자통신연구원 [ 스마트제조 CPS 관련이전기술 ] 기관이전기술내용 한국전자통신연구원 CPPS 시뮬레이터와가시화도구 CPPS 시뮬레이터와가시화도구는스마트공장 (CPPS) 의행위를컴퓨터상에서모사하고그결과를 3D 형태의시각화도구를통해제공하여 CPPS의제어로직검증및최적화를가능하게하는도구 시뮬레이션대상모델은 ETRI에서개발한 ECML로작성된모델과이를기반으로생성한시뮬레이션코드이고, 연동기술은 HLA-RTI (High Level Architecture - Run Time Infrastructure, IEEE 1516) 을활용 한국전자통신연구원 빅데이터공유활용을위한멀티테넌트분석프레임워크기술 클라우드환경에서다양한데이터와분석컴포넌트들의생성, 공유, 재사용, 조합을통해일반사용자도쉽게분석할수 있도록지원하는 SW 기술 한국전자통신연구원 동종멀티클라우드서비스브로커리지 핵심기술 다수의동종클라우드를연계하여클라우드자원을통합관리하고다중클라우드기반의서비스배치, 운용및관리를지원하는 CSB(Cloud Service Brokerage) 플랫폼의클라우드서비스중개를위한핵심기술 193

기술개발테마현황분석 6. 기술로드맵기획 가. 중소기업핵심요소기술 (1) 데이터기반요소기술발굴 [ 스마트제조 CPS 분야키워드클러스터링 ] [ 스마트제조 CPS 분야주요키워드및관련문헌 ] No 주요키워드연관도수치관련특허 / 논문제목 1. An intelligent real-time cyber-physical toolset for energy and 클러스터 01 cyber-physica l-system 8 process prediction and optimisation in the future industrial Internet of Things 2. A preliminary discussion of measurement and networking issues in cyber physical systems for industrial manufacturing 194

스마트제조 CPS No 주요키워드연관도수치관련특허 / 논문제목 1. Cyber Physical System-Based Convergence Operation of Data 클러스터 02 computing-sy stem 5 Intensive Computing Resources 2. An intelligent value stream-based approach to collaboration of food traceability cyber physical system by fog computing 1. An intelligent value stream-based approach to collaboration of 클러스터 03 virtual-machi ne 4~5 food traceability cyber physical system by fog computing 2. The Cyber-physical E-machine Manufacturing System: Virtual Engineering for Complete Lifecycle Support 1. Machine-to-machine communications with in-network data 클러스터 04 physical-netw ork 4 aggregation, processing, and actuation for large-scale cyber-physical systems 2. Smart appliance network as cyber physical systems: Creating value to meet various consumer lifestyles 1. A Cloud-Based System for Improving Retention Marketing Loyalty 클러스터 05 computing-sy stem 4 Programs in Industry 4.0: a Study on Big Data Storage Implications 2. Big data challenges and opportunities in the hype of Industry 4.0 클러스터 06 virtual-world 4~5 1. Educating engineers for industry 4.0: Virtual worlds and human-robot-teams: Empirical studies towards a new educational age 2. Cyber-physical manufacturing systems (CPMS) 1. Process improvement trends for manufacturing systems in 클러스터 07 manufacturin g-process 4~5 industry 4.0 2. Supporting Hybrid Manufacturing: Bringing Process and Human/Robot Control to the Cloud (Short Paper) 클러스터 08 physical-secur ity 7 1. Diversity for safety and security of embedded and cyber physical systems: Fundamentals review and industrial cases 2. Security objectives of cyber physical systems 클러스터 09 클러스터 10 physical-layer 4~5 hybrid-system 5~6 1. Control-theoretic methods for cyberphysical security: Geometric principles for optimal cross-layer resilient control systems 2. Cross-layer secure cyber-physical control system design for networked 3D printers 1. Research on hybrid system modeling method of cyber physical system for power grid 2.Modeling techniques for integrated simulation of industrial systems based on hybrid PDEVS 195

기술개발테마현황분석 (2) 요소기술도출 산업 시장분석, 기술 ( 특허 ) 분석, 전문가의견, 중소기업기술수요를바탕으로로드맵기획을 위한요소기술도출 [ 스마트제조 CPS 분야요소기술도출 ] 분류요소기술출처 제조가상화시스템기술 시뮬레이션단위객체리파지토리체계구축 입 출력데이터분석, 변환및결과검증기술 기술 / 시장분석, 전문가추천, 특허 / 논문클러스터링 특허 / 논문클러스터링, 전문가추천 서비스기반사이버물리기술 제조가상화시스템기술 모델링대상요소별디지털 - 물리적제어연동수준분석 도메인별 ( 업종별, 공정별 ) 모델링기술 특허 / 논문클러스터링 기술 / 시장분석, 기술수요, 특허 / 논문클러스터링, 전문가추천 특허 / 논문클러스터링, 전문가추천 서비스기반사이버물리기술 특허 / 논문클러스터링 산업네트워크 고신뢰성산업용전용통신 CPS 보안기술 현장제조환경특성반영데이터수집 / 처리기술 기술 / 시장분석, 전문가추천, 특허 / 논문클러스터링 기술 / 시장분석, 전문가추천, 특허 / 논문클러스터링 산업네트워크를고려한초소형보안기술 특허 / 논문클러스터링, 기술수요 CPS- 작업자연동지원기술 기술수요, 특허 / 논문클러스터링 지능형자율제어기술 복합 CPS 연동체계구축 Factory-Thing D2D 표준정보연계프레임워크 기술 / 시장분석, 기술수요, 특허 / 논문클러스터링, 전문가추천 특허 / 논문클러스터링, 전문가추천 196

스마트제조 CPS (3) 핵심요소기술선정 확정된요소기술을대상으로중소기업에적합한핵심요소기술선정 [ 스마트제조 CPS 분야핵심요소기술 ] 분류핵심요소기술개요 제조가상화시스템기술 시뮬레이션단위객체리파지토리체계구축 입 출력데이터분석, 변환및결과검증기술 사이버와물리시스템간의상호작용및상호의존성을토대로복잡한시스템의신뢰성을제공할수있는기술 공장데이터를반영해최적관리및운영하기위해입 출력된데이터를분석, 변환하고관리하는기술 모델링대상요소별디지털 - 물리적제어연동수준분석 수집된데이터를기반으로형성된제조모델에따라적절한제어연동기술과수준을분석하는기술 서비스기반사이버물리기술 도메인별 ( 업종별, 공정별 ) 모델링기술 시스템의복잡성을효율적으로다루기위해각도메인별특성에따른플랫폼 / 아키텍처기반모델링방법을사용하고있으며, 특히도메인의특성을파악하고있기때문에세부적인상세모델은추상화기술을사용하여시스템의복잡도를줄여주는기술 고신뢰성산업용전용통신 CPS 보안기술 네트워크및구성시스템들에대한침입을탐지할기술과악의적인소프트웨어에의한공격으로부터보호하기위한기술 산업네트워크 현장제조환경특성반영데이터수집 / 처리기술 센싱디바이스로부터의다양하고막대한제조환경의데이터를기반으로각제조환경의특성에따라가공하여유의미한필수데이터를추출할수있도록하는데이터수집 / 가공 / 처리기술 지능형자율제어기술 CPS- 작업자연동지원기술 복합 CPS 연동체계구축 다양한작업자의통계적데이터를바탕으로특정한작업자에대한모델을만들어지원하는기술 물류및유통현황에대한가상화로실시간피드백을통해새로운제조생산공정을혁신하는기술 197

기술개발테마현황분석 나. 스마트제조 CPS 기술로드맵 최종중소기업기술로드맵은기술 / 시장니즈, 연차별개발계획, 최종목표등을제시함으로써 중소기업의기술개발방향성을제시 198

스마트제조 CPS 다. 연구개발목표설정 핵심요소기술별최종목표는아래와같이기술요구사항과연차별개발목표로제시함 [ 스마트제조 CPS 분야핵심요소기술연구목표 ] 분류핵심요소기술기술요구사항 연차별개발목표 1 차년도 2 차년도 3 차년도 최종목표 제조가상화시스템기술 시뮬레이션단위객체리파지토리체계구축 입 출력데이터분석, 변환및결과검증기술 시뮬레이션객체리파지토리 ( 개 ) 적용서비스시나리오수 ( 개 ) 시뮬레이션입력데이터수집공정 ( 개 ) 시뮬레이션출력데이터신뢰성 (%) 10개 100개 - 2개 10개 - - 10개 20개 - 80% 90% CPS 구현기반기술구축 서비스기반사이버물리기술 모델링대상요소별디지털 - 물리적제어연동수준분석 도메인별 ( 업종별, 공정별 ) 모델링기술 디지털 - 물리적제어연동적용공정기술 ( 개 ) 모델링업종 / 공정수 ( 개 ) 5개 10개 20개 - 1개 /5개 5개 /20개 이기종 CPS 시스템, 산업별운영플랫폼구축 산업네트워크 고신뢰성산업용전용통신 CPS 보안기술 현장제조환경특성반영데이터수집 / 처리기술 향상도 (%) - 80% 90% 보안취약성수준 (30% 이하가정 ) 제조데이터수집대상공정수 ( 개 ) - 30% 20% 10 개 20 개 50 개 데이터정확도 (%) 80% 90% 100% 기업간제조데이터통합클라우드형 CPS 구축 지능형자율제어기술 CPS- 작업자연동지원기술 복합 CPS 연동체계구축 대상작업종류 ( 개 ) 작업자사용만족도 (%) - 2 개 10 개 - 70% 80% 연동공정수 ( 개 ) - 2 개 5 개 공정간이질성 (%) - 20% 50% 공정간상호호환 CPS 연동 199

기술개발테마현황분석 제조빅데이터 분석시스템

제조빅데이터분석시스템 정의및범위 빅데이터 (Big Data) 기술은다양한데이터, 방대한데이터, 비 / 주기적으로발생하는데이터로부터고속수집 / 처리하고분석하여정보가치를추출, 예측, 추천할수있는플랫폼기술 빅데이터는 IoT, AI, 클라우드기술과더불어 4차산업혁명에중요한요소기술이며, 거의모든산업에서새로운비즈니스가치를얻을수있지만, 특정산업군은숨겨진현상발견과마이닝마인즈 (Mining Minds) 로잠재적가치를얻을것으로예상됨 [ 빅데이터적용범위 ] 정부지원정책 스마트국가구현을위한빅데이터마스터플랜 국가정보화전략위원회심의 ( 12.10.17) 관계부처합동의 빅데이터산업발전전략 (2013) 에서는종합적인산업육성전략으로구체적인목표치가설정되고시장창출및확대, 산업육성기반확대, 지속발전가능한생태계조성등의세부전략이수립됨 정부 3.0 및창조경제구현을위한공공데이터기반창업활성화 정책실현의일환으로 빅데이터이용활성화지원 을중점과제로선정하고 2014년빅데이터추진과제 ( 총 12억예산 ) 중제조분야에 자동차부품기업간공동활용빅데이터플랫폼구축 과제를선정함 2015년발표한 2016년정보통신진흥및융합활성화실행계획 에서빅데이터이용활성화로데이터기반경제주도기반마련하여융합신산업육성을계획 K-ICT 전략 2016 에서도 9대전략산업중하나로빅데이터산업을꼽고육성을추진 제조업혁신 3.0 전략 실행대책에서 4대추진방향및 13대세부추진과제를선정 : 공정내빅데이터기반품질분석예측시스템구축및공정적용목표달성을위한지원정책방향정립 빅데이터적용으로유럽제조부문은개발 조립비용의 50%, 운전자본의 7% 절감효과발생기대 ( 맥킨지 )

중소기업시장대응전략 강점 (Strength) 신기술의트렌드추격및습득생산성높음 원천기술에비해응용및상용분야의개발력은상대적으로우수 연구개발에대한강력한의지및의사결정기회 (Opportunity) 4차산업혁명의지원정책과트렌드에동승하여빅데이터시장진입이용이 GE, 지멘스, 슈나이더등글로벌기업들의빅데이터관련기술국내특허출원이아직낮은수준 센싱데이터의표준화, OneM2M 초기단계 약점 (Weakness) 기업의업무가치사슬관점에서데이터분석, 제품기획및기술개발, 홍보마케팅 / 영업, 관리까지전과정데이터의인과관계추론경험부족 빅데이터활용을위한분석전문인력부족 업종과 SW개발인력의전문성및경험부족위협 (Threat) HPE, IBM 등의솔루션진출로인한시장위협과중국등신흥국의저가공세 규모의경제, 역량의한계로대응력과경쟁력이약한중소기업들에게불리함 정부3.0 공공부문이이슈주도, 민간확산미흡 중소기업의시장대응전략 기술개발전략 (Make, Buy, Alliance & Licensing) 에따라 4차산업혁명에대응하는글로벌선진기업의비즈니스성장기회에동참 막대한양의정형, 반정형및비정형데이터분석으로적시정보를얻거나시장상황에신속한대응과비즈니스성장기회를식별할수있는빅데이터아키텍쳐에대한투자집중 전체보다는 CEP(Context Event Processing) 와같은빅데이터기술개발에집중. 단, 가치사슬각단계는데이터수집 분석, 제품기획및기술개발, 홍보마케팅, 영업활동등전분야에대한경험축적이필요. 각과정에서인과관계를예측, 추론 국가정책사업에적극적으로대응하여표준화기술참여및특허확보

핵심요소기술로드맵

제조빅데이터분석시스템 1. 개요 가. 정의및필요성 빅데이터 (Big Data) 분석시스템이란기존의정형화된데이터뿐만아니라, 대량의다양한비정형 / 반정형데이터를저장, 관리, 분석할수있는분산 / 통합데이터처리시스템을말함 인터넷 3.0( 협업과소통 ) 기술과 OSMU(One Source Multi Use), OPMD(One Person Multi Device) 로소셜미디어의확산, 동영상콘텐츠의유통증가등으로대량의, 다양한데이터를처리하여분석할수있는빅데이터가중요한이슈로부각되고있음 어지럽게나열된방대한양의데이터에서사람의욕망 ( 마음 ) 을읽고, 기업의제품및서비스에대한반응과홍보 마케팅그리고서비스품질개선에활용하거나독감과관련된단어에대한인터넷검색의집계와위치분석으로전세계적으로독감의유행수준 / 전파를예측하는등기존데이터수집및분석방법론으로는불가능했던서비스를가능하게함 빅데이터관련기술은 IBM, SAS, Oracle, SAP, MS, Google, HPE와같은글로벌 IT기업뿐만아니라아마존등의전자상거래기업, GE, 지멘스, 슈나이더등전통적인기업에서적극적으로추진하고있어국내기술의성장과경쟁력확보가절실히요구됨 주요기관들의빅데이터정의는데이터의새로운특성과의사결정지원등비즈니스가치를 강조하며, 다소차이는있지만, 대체적으로데이터의특징과기술을언급하는유사성이있음 [ 각기관별빅데이터의정의 ] 기관주요개념주요특징 IDC Gartner 고속캡쳐, 발견, 분석이가능한다양한데이터 기술 : 경제적가치의추출이가능한새로운기술및아키텍처 큰규모, 빠른속도, 다양한형태의정보자산 기술 : 새로운형태의처리기술, 의사결정및통찰력향상, 프로세스최적화 빅데이터기술에대한정의 빅데이터특징및기술의상세화 Oracle 전통적인 DB 기반의데이터와비구조화데이터인프라와기술의역할 Intel RDB 트랜잭션데이터, 이메일, 센서데이터, 블로그, 소셜미디어등 데이터원천의중요성 300TB/ 주이상데이터가생성되는조직에서의활용 Microsoft 기술 : 대용량, 복잡한정보처리프로세스, 기계학습, 인공지능컴퓨팅파워의활용측면 Wikipedia HorizonWatch 크고복잡한데이터의집합 기술 : 전통적인데이터베이스관리툴및기술의한계를벗어남 기업내의사결정에중요역할을할수있는데이터 기술 : 정보의수집, 저장, 관리기술 빅데이터자체에대한정의 빅데이터가치와역할에집중 MIKE2.0 데이터들의복잡성, 특히조합, 상호연관수준의중요성데이터의복잡성강조 NIST 기존의방식이나시스템의한계와역량을넘어서는데이터현존하는상용기술과의간극 207

기술개발테마현황분석 나. 범위및분류 (1) 제품분류관점 빅데이터기술은다양한데이터소스로부터데이터를수집하고, 수집한데이터에서필요없는데이터를필터링하거나적절한형태로가공하는등전처리단계와정보를체계적으로저장하고관리하면서숨겨진현상발견과마이닝마인즈 (Mining Minds) 로잠재적가치를얻음 기반기술은데이터수집, 저장, 처리, 활용하기위한데이터처리의일반적방법을포함하는기술패턴 융합기술은여러기반기술이다차원적으로결합된기술패턴으로서다양한형태로변형될수있음 응용기술은기반기술과융합기술이빅데이터문제를해결하기위해다양한비즈니스시나리오에적용되어솔루션형태로결합된것 [ 제품분류관점기술범위 ] 기술개발테마제품분류관점세부기술 수집기술 조직내외부에분산된다양한데이터소스로부터필요한데이터를자동또는수동으로수집하기위한기술 센서 / 디바이스데이터수집, 웹 / 소셜미디어데이터수집, 트랜잭션 / 운영 / 웨어하우스데이터수집등 기반기술 저장기술 대용량데이터의저장관리를고성능으로수행하기위한기술 분산정형데이터수집기술, 분산비정형데이터수집기술, 클라우드저장 기술, 전통적데이터저장기술등 제조빅데이터분석시스템 융합기술 처리기술 활용기술 빅데이터가실시간, 준실시간또는일괄적으로분석, 처리되는기술 이력분석기술, 고급분석기술, 비정형데이터전처리기술, 애드혹분석기술 빅데이터분석결과를표현하고활용하기위한기술 시각화기술, 애드혹탐색기술, 데이터통합기술, 메시지전송기술, 운영 프로세스연계기술등 저장및탐색, 의도분석및예측분석, 실행중심분석 정형분석, Ad-Hoc 분석, 회귀분석, 다차원분석, 상관분석, 인과분석, 네트워크 분석, 군집분석 응용기술 빅데이터탐색솔루션, 비즈니스통찰력향상솔루션, 의사결정최적화솔루션 시각화, 위치, 공간기반의표시등 208

제조빅데이터분석시스템 (2) 공급망관점 빅데이터처리 / 분석플랫폼은공급망관점에서어플라이언스제품과기반기술, 융합기술, 응용기술분야별로단일소프트웨어제품, 온라인서비스플랫폼으로분류됨 구글은 2011년 11월일부기업및개발자가분석하고자하는데이터를웹서비스를이용하여업로드하면상호작용방식으로빅데이터를분석해주는서비스인 Google BigQuery 서비스를공개 아마존의 AWS(Amazon Web Services) 는클라우드기반의 B2B검색서비스를제공하고, 대표적인하둡솔루션업체로 Cloudera와 Hortonworks, IBM, Oracle, EMC, SAS, Teradata 등은자신의솔루션에하둡을통합하여어플라이언스를제공함 국내는구루터와넥스알등이하둡기반의어플라이언스를제공하며, 다음소프트에서는소셜미디어같은대용량의텍스트분석서비스를제공중 [ 공급망관점기술범위 ] 기술개발테마공급망관점세부기술 인프라 SW 데이터수집, 저장, 관리표현기술 Hadoop, NoSQL, MapReduce 제조빅데이터분석시스템 분석 SW 애플리케이션 통계, 데이터마이닝, 기계학습, 패턴인식등을통한분석기술 IBM MPP DW, Oracle Big data Applicance, 넥스알 NDAP, 그루터 BAAS 빅데이터처리플랫폼 EMC Greenplum, IBM MPP Data Warehouse, Oracle Big data Applicance 서비스플랫폼 빅데이터분석을위한인프라와서비스기술 Google BigQuery, Amazon AWS, MS Azure 209

기술개발테마현황분석 2. 외부환경분석 가. 산업환경분석 (1) 산업의특징 다양한데이터로구성된방대한볼륨의데이터로부터수집, 데이터검색및분석을통해 가치를추출할수있도록마이닝마인즈 (Mining Minds) 가디자인된기술과아키텍처를의미 빅데이터의 3V(Volume, Velocity, Variety) 현상은최근들어더욱분명하게나타나고있고 IBM은 3V에정확성 (Veracity) 을추가하여빅데이터의또다른중요한특징으로정의 규모 (Volume) : 정형화된데이터에서구체적으로나타나며, 일부정형데이터는트랜잭션데이터형태로저장소에보관되고, 개인과기업의급증하는온라인활동결과생성되는전자흔적과도연계됨 다양성 (Variety) : 기존의정형화된데이터외에반정형, 비정형데이터인텍스트, 비디오및다른형태의데이터를분석하기위해서는완전히다른아키텍처와기술이필요 속도 (Velocity) : 좀더빠른데이터생성주기와의사결정단계에서의빠른분석속도에대한요구사항을충족시킬수있어야함 정확성 (Veracity) : 데이터의정확성은일정유형의데이터에부여할수있는신뢰수준을의미함 Economist 는데이터는자본이나노동력과거의동등한레벨의경제적투입자본으로비즈니스의 새로운원자재역할을할것으로언급하면서빅데이터는비즈니스트렌드파악, 질병예방, 범죄해결 등에효과를나타낼것으로전망 데이터의양은전세계적으로 2020년에는 35제타바이트로증가할것으로예측하고있으며이는 10년사이에 44배나증가함을의미함 대량 다양한데이터의실시간처리로의사결정하는비즈니스환경으로변화하고있으며전통방법으로분석이어려운비구조데이터가 80% 를차지 국내의빅데이터분석분야는뛰어난 IT 인프라를가지고있어신기술을적용하기좋은환경을가지고있으므로다양한서비스의활성화와플랫폼개발을통해세계적경쟁력확보가가능함 빅데이터분석시장은향후폭발적인성장이예상되는만큼, 관련중소기업들에대한정부의지원책과관련법규마련을통해향후빅데이터분석분야가국가의중추산업으로발전할수있음 - 특히제조분야는우리나라국가경제에있어큰비중을차지하고있고, 다양한공정으로부터많은양의데이터가발생하기때문에데이터분석은기존부터활용되고있음 최근제조산업에서의빅데이터소스는기존의분석대상이었던조업데이터뿐만아니라, 소비자가생성하는데이터, ERP, MES, FDC, 센서로그등다양한공정데이터, 유통에서확보할수있는 POS 데이터, 그리고서비스에서확보할수있는필드클레임데이터등매우다양함 210

제조빅데이터분석시스템 McKinsey(2013) 는제조업에서빅데이터의잠재적가치가크진않지만, 지식집약적제조업의경우자원집약적제조업이나노동집약적제조업에비해빅데이터의적용효과가클것으로예측 특히연구개발이나생산단계에서사물인터넷과관련이깊은센서데이터분석과제품라이프사이클관리등에서빅데이터분석으로생산성향상에큰도움을받을수있을것으로예측됨 * 출처 : McKinsey Global Institute, Game changers: Five opportunities for US growth and renewal (2013) [ McKinsey 의빅데이터분석에따른생산성향상전망 ] (2) 산업의구조 빅데이터관련산업은서버, 스토리지, 네트워크, 운영체제등을제공하는하드웨어분야산업과빅데이터 SW솔루션을이용하여제조, 서비스, 의료, 공공등비즈니스분석에활용하는소프트웨어분야로분류할수있음 IDC 역시빅데이터시장을크게인프라, 소프트웨어, 서비스등 3가지로분류하고있는데, 각각하드웨어, 소프트웨어, 업종분야와유사하게구분되는것으로볼수있음 후방산업의발전으로인해방송, PC 인터넷, 통신각영역이멀티미디어, 슈퍼컴퓨팅, 네트워크, 모바일환경으로진화하는흐름과함께빅데이터시대가열림 [ 제조빅데이터분석시스템분야산업구조 ] 하드웨어분야빅데이터 SW 분야업종분야 서버, 스토리지, 네트워크, 운영체제 플랫폼, 소프트웨어 제조, 서비스, 의료, 공공, 보안, 금융, 통신, 서비스 211

기술개발테마현황분석 나. 시장환경분석 (1) 세계시장 세계빅데이터시장은현재도성장중이며, 2018 년에 300 억달러, 2020 년에 480 억달러 규모에이를전망 [ 빅데이터세계시장규모및전망 ] ( 단위 : 백만달러, %) 구분 16 17 18 19 20 21 CAGR 합계 19,900 24,815 30,945 38,588 48,119 60,005 24.7 * 출처 : KISTI 마켓리포트빅데이터분석도구시장전망 (2016) 시장조사기관마다규모의차이는다소있으나공통적으로높은성장률을예측 IDC는인프라, 소프트웨어, 서비스로구분되는세계빅데이터시장이모든분야에서성장할것으로전망하며, 특히전세계빅데이터인프라시장은 2019년까지 486억달러규모 ( 연평균성장률 23.1%) 에이를것으로전망 글로벌빅데이터시장은 2026년에 846억달러를넘을것으로예측되고있음 빅데이터시장의성장을견인하는요인으로는빅데이터활용사례확대, 데이터웨어하우스시장의성숙, 데이터거버넌스, 데이터변환및데이터파이프라인생성기능과관련한빅데이터제품및서비스의지속적인성능개선등이있음 산업별로는특히금융서비스, 소매, 의료및통신산업에서핵심전략과제로빅데이터기반의사결정시스템의증가가두드러지는것으로나타남 * 출처 : Statista, Forecast of Big Data market size, based on revenue, from 2011 to 2026, 2016 Wikibon, Big Data Market Forecast, 2011-2026, 2016 재편집 [ 세계빅데이터시장동향및전망 ] 212

제조빅데이터분석시스템 (2) 국내시장 국내빅데이터시장규모는 2021 년에는 1 조원을넘을것으로예상되며, 국내 ICT 관련 산업중빅데이터가약 2.6% 의비중을차지할것으로전망 [ 빅데이터국내시장규모및전망 ] ( 단위 : 억원, %) 구분 16 17 18 19 20 21 CAGR 합계 3,760 4,753 6,007 7,593 9,598 12,132 26.4 * 출처 : KISTI 마켓리포트빅데이터분석도구시장전망 (2016) * 출처 : 한국과학기술정보연구원 (KISTI) 자료재편집 [ 국내빅데이터시장동향및전망 ] 빅데이터시장은연평균약 26% 씩성장할것으로예측되며, 이러한성장을견인하는주요요인은공급측면에서관련기술의발전과수요측면에서빅데이터에기반한분석요구의확대를들수있음 특히빅데이터시장에서제조업과물류 유통업이향후높은성장이기대되는업종으로꼽힘 213

기술개발테마현황분석 (3) 무역현황 제조빅데이터분석시스템으로품목단위의무역현황을분석하는데한계가있어수출품목중 빅데이터분석시스템과관련된컴퓨터소프트웨어의무역현황을살펴보았으며, 수출량에비해 수입량이훨씬많은것으로나타남 수출현황은 12년 146만 3천달러에서 16년 314만 9천달러수준으로소폭증가하였으며, 수입현황은 12년 1,532만 6천달러에서 16년 1,489만 3천달러수준으로약간감소하였고, 무역수지적자폭은 15년까지감소하였다가 16년에다시증가한것으로나타남 최근 5년 ( 12~ 16년) 간연평균성장률을살펴보면수출금액은 21.1% 로증가하였으며, 수입금액은 0.7% 로감소하였고, 전체무역수지는 4.1% 로감소한것으로나타남 [ 제조빅데이터분석시스템관련무역현황 ] ( 단위 : 천달러, %) 구분 12 13 14 15 16 CAGR 수출금액 1,463 635 1,316 1,848 3,149 21.1 수입금액 15,326 8,650 10,183 9,255 14,893-0.7 무역수지 -13,863-8,015-8,867-7,407-11,744 - 무역특화지수 * -0.83-0.86-0.77-0.67-0.65 - * 무역특화지수 = ( 상품의총수출액 - 총수입액 )/( 총수출액 + 총수입액 ) 으로산출되며, 지수가 0 인경우비교우위는중간정도이며, 1 이면완전수출특화상태를말함. 지수가 -1 이면완전수입특화상태로수출물량이전혀없을뿐만아니라수입만한다는뜻 * 자료 : 관세청수출입무역통계 HS-Code (8523512110) 활용 214

제조빅데이터분석시스템 다. 기술환경분석 (1) 기술개발트렌드 가트너는 2014 년부터빅데이터하이프사이클을별도로내놓진않고있으나, Business Intelligence and Analytics 하이프사이클에서제조빅데이터분석과관련된각종빅데이터기술들이 과잉기대의 정점 (Peak of Inflated Expectations) 으로진행되고있는것으로보임 * 출처 : Gartner Hyper Cycle for Business Intelligence and Analytics (2016) [ 가트너의빅데이터하이프사이클 ] 빅데이터기반제조의사결정지원아키텍처기준모델은다양한제조기업이필요로하는의사결정문제에대응하는빅데이터기반의사결정지원서비스등을제공하여기업들의의사결정을돕고, 필요한데이터를효과적으로수집할수있게함 이모델은의사결정레벨, 인프라레벨, 데이터레벨의 3계층으로구성됨 - 의사결정레벨 : 범용적인의사결정지원서비스개발을위한보편적제조의사결정문제유형정의 - 인프라레벨 : 필요한데이터분석솔루션라이브러리, 데이터웨어하우스등인프라제시 - 데이터레벨 : 의사결정지원서비스유형별로필요한데이터와데이터소스정의 215

기술개발테마현황분석 비정형데이터분석기술 과거부터진행된다양한종류의비정형데이터처리기술의확장또는연계를기반으로 비정형데이터에서특정성격의정보를추출하는기술 텍스트분석과음성분석에있어비영어권언어및다국어지원, 혼합언어문서처리등에대한요구가많아지고있음 모바일과텔레매틱스인터페이스에음성인식기술적용이확산될전망 비디오검색은메타데이터기반의단순검색이아닌, 동영상내콘텐츠 ( 오디오, 텍스트, 객체등 ) 분석을통한검색기술로발전할전망 단순한공간정보제공에서다양한정보 (SNS, 영상, 센서, 위치데이터등 ) 들과의융합, 가공및분석을통해새로운형태의공간정보를제공하는기술로발전할전망 사물인터넷산업이점점활성화됨에따라대용량실시간스트림데이터분석기술에대한수요가증가할것임 예측고도화및시각화기술 빅데이터로부터기계학습, 통계분석, 시뮬레이션, 최적화, 시각화등의기법을이용하여데이터내에존재하는의미있는정보를추출하기위한기술 단기적으로는정형데이터를마이닝하는위주로진행되지만, 점차전문적분석기술을요하는비정형데이터로이동할전망 Deep analytics의필요성이더욱증대되며, 분석대상데이터소스, 분석기법 ( 소프트컴퓨팅, 신경망, 유전알고리즘등 ) 이다양해짐 데이터량이증가할수록대규모데이터를직관적으로표현할수있는시각화기술활용이확대될것이고, 담당자들의분석업무효율화를위한시각화중심도구에대한요구가많아질것임 빅데이터운영및관리기술 데이터자체에대한수집, 보안, 운영등기능적관점의기술로빅데이터플랫폼의효율적 안정적운영과관리를위한기술 빅데이터도입이본격화되면, 데이터품질관리, 정보거버넌스, 메타데이터관리등빅데이터정보자산관리가이슈화될것임 축적된빅데이터자산의가치및위험평가에대한체계와시스템이요구될전망 216

제조빅데이터분석시스템 보안및개인정보관리에대한표준화 CSA(Cloud Security Alliance TM ) 는빅데이터영역에있어보안과개인정보보호관련된 10 개주요주제발표 분산환경프레임워크하에서의연산시보안확보 NoSQL을포함한비관계형데이터스토어에대한보안관련베스트프렉티스확보 데이터저장소와트랜젝션로그에대한보안확보 수집된빅데이터원본에대한유효성검증방안및신뢰성확보되지않은데이터의배제 실시간보안및컴플라이언스모니터링방안확보 개인정보보호가보장된확장가능하고구성가능한데이터마이닝과분석방안확보 데이터성격및접근권한에따른암호화및보안이유지된통신방안확보 더욱세분화된접근제어방안확보 더욱세분화된보안감시및분석방안확보 데이터생성및변경이력에대한보안관점분석및해석방안확보 (2) 기술환경분석 국내빅데이터기술수준은선진국대비열세를면치못하고있으나분야별로빅데이터 SW 솔루션과인프라분야는평균이상을상회하며상대적으로경쟁력을확보하고있는것으로조사되었으나, 서비스분야는여전히취약한것으로나타남 활용가치가높은민간보유데이터의개방및유통활성화여건이열악한상태로, 가격산정곤란 (40.2%), 품질미흡 (31.2%), 거래방법절차부재 (29.2%), 저작권개인정보보호문제미해결 (26.4%) 등이원인 ( 13년 DB 유통환경조사 ) 공공-민간, 대-중소기업간사업경계불명확등으로영세한시장구조개선은지연중 * 출처 : 한국데이터진흥원, 2017 데이터산업백서 (2017) [ 빅데이터분야별국내기술수준평가 ( 공급기업 ) ] 217

기술개발테마현황분석 과학기술정보통신부는 K-ICT 빅데이터센터를통해빅데이터분야의수요창출및경쟁력확보를위한다양한빅데이터서비스모델의발굴을지원하고있음 2015년부터는실질적인중소기업의빅데이터솔루션활용지원을제공하고있으며, K-ICT 빅데이터센터인프라제공및현장기술코칭지원을통한 4건의창업발굴과 K-Global 등창업프로그램과연계하여 15개의빅데이터기반스타트업을지원한바도있음 관계부처합동으로발표한 제조업혁신 3.0 전략 실행대책 에서 8 대스마트제조기술개발 과제를통해공정내빅데이터기반품질분석예측시스템구축및빅데이터기술개발을통한 공정적용목표를달성하기위한지원정책방향을정립 사업화 인력양성을지원하는빅데이터분석활용센터운영 기술력과아이디어는있으나인프라 ( 서버, 분석솔루션등 ) 가부족한중소기업 대학등에테스트기반 제공및사업화지원 국내기술수준시장규모등을고려해분산병렬처리기술, 개인정보보호기술등 7 대유망 원천기술의선정및개발 데이터과학자 1 천명등수준별전문인력 5 천명양성 (~2017 년 ) 계획을수립함 수요조사를거쳐희망대학에석사급프로그램및관련교과목지원 [ 2015 년빅데이터시범사업과제내용 ( 제조분야 ) ] 주관기관 / 참여기관서비스명내용주요성과 현대중공업 ( 주 ) 울산과학기술대학교 사이버다임 ( 사 ) 한국 ICT 융합네트워크 제조프로세스분석을위한빅데이터클라우드서비스 클라우드기반의해양플랜트공정관련데이터수집 분석을통해제조공정전반에걸친프로세스분석및컨설팅서비스제공 울산창조경제혁신센터와연계하여중소조선 부품기업에제조공정효율화컨설팅제공 대우조선해양 더존비즈온융합산업연합회 빅데이터기반선박신수요예측플랫폼및 MRO 서비스모델개발 선박의새로운수요데이터를분석하여선박산업제품 기술개발대상예측 운항중인선박데이터분석을통해선제적인선박유지 보수서비스수행 조선해양기자재관련조합및산업부유관기관과협력하여 MRO 산업화추진 * 출처 : 한국정보화진흥원, 한국정보화진흥원사업결과보고서 (2016) 218

제조빅데이터분석시스템 [ 정부부처투자동향 ] 분류투자방향 13~ 15 년기술별투자비중 산업부는클라우드의제조업융복합화를추진하여 크게사업화연계기술개발및국제협력기술개발, 지역및광역산업육성기술개발측면에서지원중 중소벤처기업부는기업의기술혁신및창업성장 측면에서클라우드기술의상용화기술개발을지원중 219

기술개발테마현황분석 3. 기업분석 가. 주요기업비교 해외업체 Major 기업들은빅데이터플랫폼제공을위하여제품개발및인수합병을추진중 기업들이단기간에빅데이터역량을취득하고강화할수있는방법은기업을인수합병하는방법 - 최근글로벌기업들이빅데이터관련하여인수하는기업또는제품군을통하여글로벌기업들이향후성장할것으로예상하고진출하는영역을알수있음 IBM은지속적인투자및전략적합병을통해빅데이터시장을공략중 - 2011년빅데이터분석솔루션및서비스분야 R&D에 1억달러를투자할것을밝혔고, 지난 5년동안 160억달러이상을투자해빅데이터분석관련 30여개의업체를인수 Oracle은기존의전통적인엔터프라이즈데이터아키텍처에빅데이터툴을통합함으로써비즈니스가치를찾을수있도록제품포트폴리오를구성하는전략을추구하고있음 EMC는 Greenplum, Isilon 등빅데이터관련솔루션업체인수를시작으로빅데이터시장에서의입지를강화하기위해지속적으로관련업체를인수할계획을가지고있음 GE는산업인터넷을통한스마트팩토리실현을위해 GE소프트웨어를별도로설립하고, 빅데이터분석플랫폼 Predix 를개발하였으며, Predix 가대부분을차지하는소프트웨어부분에서만올해매출 70억달러달성목표 빅데이터산업의 10대벤더의매출은 2015년기준, 전체시장의 33.4% 수준이지만, 10대벤더들이대규모투자와사업영역확대, 인재확보등유리한요소가많기때문에점점독점적인지위를갖춰나가고있음 한편, 수요기업의트렌드로는데이터분석에기반을둔의사결정시스템구현을들수있으며, 전세계기업들은데이터분석결과에따라경영및주요의사결정을내리는방식으로빠르게변화중 2,104 ( 단위 : 백만달러 ) 1,771 890 720 628 745 578 680 672 544 451 644 390 507 418 489 432 288 289 396 IBM SAP 오라클 HPE 팔란티어 스플렁크 액센츄어 델 테라데이타 마이크로소프트 * 출처 : 한국데이터진흥원, 데이터산업백서 (2016) 2014 년 2015 년 [ 빅데이터 10 대벤더의빅데이터시장수입 ] 220

제조빅데이터분석시스템 [ 주요기업의인수합병 ] 인수기업시점대상기업및솔루션영역세부분야 2010.09 Netezza Information Management DW Applicance & Analytics 2011.08 i2 Limited Analytics & Discovery Analytics for crime & fraud prevention IBM 2012.05 Vivisimo Analytics & Discovery Enterprise Search SW 2012.05 Varicent Application Sales Performance Analytics 2012.06 Tealeaf Technology Application Smarter Commerce Analytics SW 2013.10 The Now Factory Application Mobile Networks Analytics Oracle 2011.10 Endeca Analytics & Discovery Information Discovery HP Teradata 2011.03 Vertica Analytics & Discovery BI, real-time analytics 2011.10 Autonomy Analytics & Discovery Pattern matching technology 2011.03 Asterdata Information Management MapReduce based analytics 2012.05 ecircle Application Marketing Analytics 2010.07 Greenplum Information Management DW Appliance EMC 2012.03 Pivotal Labs Information Management Analytic Application Development Framework 국내업체및기술동향 대부분의기업들은현재빅데이터의도입단계에있음 국내기업의빅데이터도입률은전체기업기준으로약 4.3% 수준이며, 국내의빅데이터기술수준은선진국 (100) 대비 62.6% 수준으로파악됨 아직많은기업들이빅데이터의개념을이해하는데집중하는단계 (24%) 이거나, 빅데이터와관련된로드맵을작성하고있는단계 (47%) 에있다고응답함 선도적인기업에속하는 28% 의응답자들은개념증명 (Proof of Concepts) 단계혹은이미빅데이터솔루션을도입하고있다고응답함 빅데이터와연관되는분야로제조업에서 ICT를활용한생산실적수집 저장방식의현재수준은기초수준에도못미치는 도입 단계가대부분이며, 육안계수및수기수집후종이일지작성및엑셀시스템에수동입력 방식이 69.7% 임 ICT를활용한설비가동현황수집 저장방식, 측정 검사데이터수집 저장방식도 67.7%, 65.9% 정도로상당수의제조기업이 도입 단계에머무름 221

기술개발테마현황분석 [ 국내업종별제조애플리케이션 ( 운영관리솔루션 ) 도입수준 ] ( 단위 : 개, %) 전체 기계중공업 자동차금속철강 통신전자전기섬유패션 제약화학제지 응답기업수 578 185 49 53 19 85 25 51 35 70 6 ICT 미적용 8.1 7.6 14.3 3.8 15.8 3.5 4.0 17.6 5.7 8.6 - 도입 69.7 70.8 59.2 81.1 68.4 71.8 80.0 58.8 57.1 72.9 83.3 기초 16.6 17.3 22.4 9.4 15.8 20.0 12.0 19.6 11.4 14.3 16.7 중간 3.6 3.2-5.7-3.5-2.0 17.1 2.9 - 고도화 1.9 1.1 4.1 - - 1.2 4.0 2.0 8.6 1.4 - * 출처 : 한국생산기술연구원, 한국제조업의정보통신기술적용산업실태및활성화방안연구 (2015.12) 빅데이터활용은주로고객중심적목표를추구하는데집중되어있음 빅데이터활용을통해추구하는가장중요한목표에대해서, 거의절반정도의기업들은고객중심적목표를최우선과제로생각하고있음 고객에대한깊은이해를바탕으로모든분야의기업들이기존고객및잠재고객과상호작용할수있는새로운방법을찾고있음 - 이는최종소비자및일반대중을대상으로하는산업은물론이고비즈니스파트너및공급업자등과의 B2B 비즈니스영역에도적용이됨 국내중소기업사례 엑셈은제조데이터분석 및최적의사결정지원을위한 SW라이브러리를 개발하는업체로, 당사는 국내 최초로 데이터베이스 성능 관리 솔루션 맥스게이지 (MaxGauge) 를 독자 개발해 2006년부터시장점유율 1위를차지하고있음 - 맥스게이지는 NT( 산자부인증 ), KT( 과기부인증 ), IT( 정통부인증 ), 장영실상수상, 조달청우수제품 등각종인증을휩쓴제품이며, 또다른솔루션 SW 인터맥스 는엔드투엔드 (E2E) 애플리케이션 성능관리 (APM) SW로웹부터 DB/ 외부요청까지전구간에걸친거래추적기능을제공하며, 개별 트랜잭션에필요한콜트리와 SQL 실행정보, JVM 상태정보및시스템운영정보까지함께제공 - 최근자회사인빅데이터전문기업 클라우다인 을흡수합병하면서빅데이터플랫폼구축을준비중 파이시스네트웍스는 통신장비 및 부품 도매업체로 USN, WPAN 분야 (Z-Wave, BLE, IEEE802.15.4, RF 등 ) 에다양한솔루션을제공 주식회사주빅스는 IP-USN, Zigbee, M2M(CDMA, 3G) 등의무선기술을이용한 M2M/IoT 솔루션을 제공하는 업체이며, 주빅스가 제공하는 USN/IoT 원격검침 시스템은 IP-USN(6LoWPAN) 기술을 이용하고, 데이터집중장치와무선통신모뎀으로구성되어있음 - 모든설정과모니터링은웹 GUI를이용하여스마트폰이나태블릿 PC에서웹브라우저로관리가가능 222

제조빅데이터분석시스템 지란지교소프트의대표솔루션은정부, 공공, 교육기업등 1만여고객사에서사용중인 개인정보보호솔루션 과중소기업정보유출방지분야점유율 1위의 오피스키퍼 로, 글로벌보안기업 사이렌 의아시아태평양지역총판으로서국내외유수보안기업에글로벌 1위보안클라우드정보를제공중이며, 오피스웨어, 홈웨어, 개인정보보호클라우드형 DLP 개발및해외수출도하고있음 - 지란지교소프트미국법인은 서비스형보안 (SECaaS) 인 엑소스피어엔드포인트프로텍션 을출시예정 위세아이텍은인공지능을활용한빅데이터분석과관리를통한전문컨설팅및솔루션을제공하는업체로, AI 기술을적용한 와이즈 DQ(WISE DQ) 는전문가의경험과판단에의존해데이터품질을개선하는것에서벗어나 AI 알고리즘을적용한자동화된데이터품질관리도구 - 와이즈 DQ는 HTML5로개발된웹기반의데이터품질관리도구로액티브-X 등의추가설치없이사용가능하며, 자바기반의다양한 OS, WAS 및 DBMS를지원하고, 자사고유의머신러닝역량을바탕으로군전력장비수요예측사업과실시간철도사고위험예측사업등에참여하고있음 이씨마이너는국내최초로데이터마이닝소프트웨어의국산화에성공하였고, 자사의데이터마이닝기술력을바탕으로통합분석솔루션공급및시스템구축과 SW개발및 Data Warehouse Mart 를구축함 - 빅데이터를분류 예측 군집화 연관분석 가시화및정보요약의기능을갖춘당사의데이터마이닝소프트웨어는품질향상, 에너지절감, 생산성향상에기여해현재현대중공업 삼성 LG 포스코등국내대기업이운용중이고, 이씨마이너는울산대학교, 금오공과대학교, 한양대학교, UNIST, 포항공대, 서울대학교등과 MOU를체결함 비아이매트릭스는최근 2017년소프트웨어 (SW) 산업인의날기념식에서빅데이터분석솔루션 아이스트림 (i-stream) 으로 2017 대한민국SW대상 상품상부문국무총리상을수상하였고, 당사가개발한아이스트림 (i-stream) 은인공지능 (A) 학습을위한심층신경망 (DNN), 합성곱신경망 (CNN) 등인공신경망 (ANN) 알고리즘을스크립트작성대신 드래그앤드롭 (Drag&Drop) 으로이용할수있게하였고, 기업과기관의분석업무에아이스트림의 AI 알고리즘활용분석기능을다양하게제공 사이버테크프랜드는다양한중소 / 중견제조업을중심으로 ERP SPC&QMS POP&MES 를구축하였으며, ERP 사업은사출 / 조립부분에특화되어있고, 사내 LAN을이용한 SPC로사무실내에서각공정품질의모니터링이용이하며, SaaS-ERP를출시함 - 2016년경기도유망중소기업으로선정되었고, QMS 사업부는산업혁신운동우수공급기업으로선정 뉴스젤리의데이터시각화솔루션 데이지 (DAISY) 가최근공공기관판로개척을위한중소기업성능인증에합격함 - 서울열린광장, 수원시공공데이터개방데이터시각화서비스등에서대민용데이터시각화서비스로써활용되었고, 성남시의공공와이파이설치우선지역선정분석에도데이지가활용됨 미소정보기술은빅데이터환경의비즈니스디스커버리솔루션인클릭센스의개발및컨설팅서비스를제공하는 BI 전문업체로, 다양한분석시스템구축사업과 GS인증을획득한자체개발 APM 솔루션을보유하고, 웹툰및대시보드솔루션인 스마트뷰 (SmartView) 를개발 - 대한민국디지털경영혁신대상중소벤처기업부장관상 (2017), 코리아빅데이터어워드기술부문최우수상 (2015), 제3회코리아빅데이터어워드특별분야 / 경영자부문대상 (2016) 수상 굿모닝아이텍 ( 주 ) 은서버가상화및데스크톱가상화의선두제품인 VMware 솔루션을공급및컨설팅하는업체로, 제4회코리아빅데이터어워드경영자부문장관상을수상 ( 중소벤처기업장관상, 2017) 하고, NICE평가정보기술평가우수기업인증을받음 (2017) - 클라우드플랫폼기반서비스제공기업인아마카이코리아와협력해클라우드보안서비스 (SECaaS) 시장에진출해, 프로세스마이닝분석솔루션 프로디스커버리 를공공솔루션마켓에소개함 223

기술개발테마현황분석 [ 주요중소기업비교 ] ( 단위 : 백만원, %) 국내업체자산총계매출액 매출액증가율 영업이익율당기순이익율 R&D 집중도 엑셈 47,143 20,122 27.7 4.8 10.4 11.5 파이시스네트웍스 630 485 9.3-23.0 9.0 30.4 주식회사주빅스 1,487 1,913 21.6-19.0-2.7 10.8 지란지교소프트 4,063 9,533 64.5 4.7 4.5 2.2 위세아이텍 9,259 17,142-0.1 4.2 4.4 8.1 이씨마이너 2,909 1,073-45.8-0.7 0.0 25.2 비아이매트릭스 7,497 11,161 17.3 5.3 7.9 3.6 사이버테크프랜드 15) 5,480 6,138 63.6 19.8 18.5 6.2 뉴스젤리 881 269-20.5-159.2-128.2 35.6 미소정보기술 2,597 5,679 58.2 1.3 3.5 6.7 굿모닝아이텍 20,956 42,247 4.3 2.3 1.6 1.7 15) 사이버테크프랜드 R&D 집중도는 2015 년기준으로작성하였음 224

제조빅데이터분석시스템 나. 주요업체별기술개발동향 (1) 해외업체동향 IBM은정비기록 성능기록 모니터링데이터 검사보고서 설비환경데이터와재무데이터등을다양한출처에서실시간으로수집하여공장설비의잠재적고장과제품불량발생을정확히예측하고문제점을개선해주는예지정비솔루션제공 BMW는 IBM 예지정비솔루션을도입해생산성을높이고불량률을줄여차량당품질보증비용 5% 축소, 생산비용 30만유로절감, 실린더헤드의불량률을 16주동안 50% 줄임 Siemens 의 Technomatix12 솔루션은 MES 및 PLM 등유관솔루션과의통합을통해 빅데이터기반의품질관리솔루션에제품라이프사이클관리를부가함으로써비용, 품질및 납기목표달성을지원함 많은제조기업에서빅데이터를활용하여생산관리및품질관리등에서우수한성과를거둠 16) GE는빅데이터기술을활용지능형운영및 ProDAPS(Probabilistic Diagnostic and Prognostic System, 확률적진단및예측시스템 ) 분석기술을활용하여발생가능한문제를미리예측하여빠른의사결정지원 Caterpillar는임직원데이터및다양한기기데이터를분석 ( 피플이니셔티브 ) 하여장비수명연장과안전사고예방을수행하고생산성향상에활용 Siemens의암베르크 시스템컨트롤러 생산공장은빅데이터를활용한공장자동화시스템을구축하기위해 2억유로 ( 약 2,331억원 ) 를투자함 - 생산공정개선으로불량률은제품 100만개가운데 11.5개수준으로줄었고생산성은 8배증가 Bridgestone 은타이어조립생산시스템인 Examation 에빅데이터및 AI를비롯한 ICT 기술을접목하여최적의생산조건결정과품질관리를실행하고, 타이어제조라인에투입되는인력을최소화시킴 - 최소 500개에서 2,000개까지의센서를라인에부착하여데이터를수집 Micron Technology는반도체생산장비에서발생하는작업의유형, 장비의거동, 의사결정형태를이벤트로그파일에저장하고, 이데이터를장비의효율적작업진행여부의분석에활용하고있음 - 로봇과웨이퍼의작업순서를논리적으로표현하는 Petri Net 모델로장비가최적으로운영될경우의이론적모델을만들고실제로그데이터를실시간으로분석해이상적인로봇의동작과실제동작의차이를분석 - 단위작업들이순차적으로진행되는과정에서작업별수행시간과형태의로그를분석하여작업간상관관계를분석하는 Process Mining 방식을사용 - 기존장비대비생산성을 10% 이상향상시켜전사적으로 380억원의비용을절감 16) 출처 : (1) 조현보등, 빅데이터기반의스마트제조의사결정, KEIT PD Issue Report, 한국산업기술평가원, 2017.10 출처 : (2) 곽기호, 이하목, 제조업빅데이터활용동향분석과시사점 기계산업을중심으로, 주간기술동향, 2016.9 225

기술개발테마현황분석 Intel은 2012년코어프로세서칩생산공정에빅데이터분석을도입하여신형칩생산에필요한 19,000여가지의품질검사과정을단순화함 - 시간당 5TB에해당하는기존칩생산공정데이터를수집하여패턴분석을통해신형칩의불량발생예상지점을추정하고품질검사를집중함으로써부분검사만으로도관리가가능하게되어검사에드는 300만달러의비용과 25% 의시간을절약함 Volvo는차량에탑재된센서로부터차량운행, 부품상태등의정보를수집하여제품개발에활용 - 생산과정에서는발견하기어려운결함을사전에파악하여과거에는 50만대의차를팔아야알수있었던신차결함을이제는 1,000대판매시점에서파악할수있게됨 Zara는다품종소량생산을하는사업특성상시장트렌드와판매시점의예측이매우중요하기때문에매출극대화를목표로전세계매장의판매및재고데이터분석을통한최적재고분배시스템을개발하여실시간으로시장에서인기있는제품을찾아신속히생산시스템에전달하고시장트렌드에맞춰제품을생산함 - MIT와전세계매장판매데이터의실시간분석알고리즘을공동으로개발하고, 진열상품의수와매출실적간포화지점을찾아내어본사가전체매출최적화관점에서매장별재고투입량을실시간으로조절함 - 판매량예측및재고관리, 소비자니즈에맞춘 Time-to-Market 을실현하여효과적으로비즈니스모델을개선 롤스로이스의항공기엔진예방보수서비스 (Total Care) 는항공기에부착된자사엔진의가동관련빅데이터를수집하여예방보수서비스를제공하는데, 약 500개항공사의 14,000개엔진에약 100개의진동, 압력, 온도, 속도, 유량센서를부착하여엔진가동데이터를수집하고, 분석과정을거쳐최적의부품교체및정비서비스에활용 (2) 국내업체동향 국내주요대기업들은그룹내 IT 계열사를통해서애플리케이션영역을구축하고근래에는클라우드나빅데이터플랫폼영역으로확장 삼성 SDS의스마트공장솔루션인 Nexplant는자체개발한빅데이터분석플랫폼인 브라이틱스 와 AI를통해고질적인제품불량및설비이상의원인파악과문제해결, 불량원인의파악과해결우선순위추천을통해문제해결을지원함 - Analytics 기술로제품개발단계부터강건한설계를지원하는 Smart Design, 제조全부문에걸친업무협업을지원하는 Smart Collaboration, 설비효율및제품품질최적화를지원하는 Smart Engineering, 전체생산활동의최적관리와생산현장의무인자동화를지원하는 Smart Operation으로구성 SK C&C는반도체 에너지 화학등제조산업에서시스템구축및운영경험과인공지능기술등 ICT 신기술역량을집대성해제조 하이테크산업용빅데이터분석플랫폼 Skytale( 스키테일 ) 을개발하여분석서비스제공 226

제조빅데이터분석시스템 삼성 현대 포스코 SK 등대기업을중심으로빅데이터기반의사결정지원시스템도입이추진되고있으나, 중소제조기업의빅데이터활용은미진함 17) 삼성 SDI는국내뿐아니라중국과말레이시아공장에서도배터리를생산하고있음 - 거점별로배터리품질관리시스템을따로운영하는한편, 거점데이터를국내에서초단위로통합하여분석하는시스템을개발 - EMC 그린플럼 DB와하둡을이용해하루약 6억건의데이터를분석, 100TB 데이터를 20여분만에분석함 - 과거에전문엔지니어가해결에 2시간이상걸리던공정발생문제를시스템이자동으로분석해원인을찾고해결 - 생산공정의효율향상및공정품질관리개선효과를거두고제품추적도용이해짐 LG디스플레이는단위공정별적정재고산출, 부품수요예측, 물동량선행예측, 가상계측, 설비잔여수명예측, 고장원인분류 / 분석등빅데이터분석을다양한업무에적용하고있음 - 기존 DB의한계개선을위하여하둡도입을검토중이며, Analytics 측면에선데이터마이닝방법론을응용 웅진케미칼은제조부문영업의요구를실시간으로파악하고데이터분석을통해적정재고를산출하는시스템및프로세스를개발 - 과거에는경험과감에의존한생산계획수립에 6시간이상이소요되었으나, 제조데이터와영업등기업내운영데이터의통합분석환경을조성하고, 통합된데이터에수리최적화알고리즘 ( 정수혼합계획법등 ) 을적용하여납기준수가가능한최적의생산계획을수분내로수립하고있으며, 재고가현저하게줄고납기준수율도 100% 에근접하게됨 SK하이닉스는빅데이터기반의기계학습을통해확률적으로 Die의양 불량을예측하고있음 - 복잡한 FAB 공정을거쳐가공된웨이퍼를검사하는 Post FAB 공정에서생성되는데이터들을이용하며, 인공신경망등의기계학습기법을이용하여양 불량을판단 기계 산업의경우, 현대중공업 (Hi-Mate 서비스 ), 두산인프라코어 (TMS 서비스 ), 두산중공업 (RMS 센터및소프트웨어센터 ) 등을중심으로예방보수, 원격모니터링분야에빅데이터기술을적용 중소중견IT기업들은자체솔루션을개발하거나맞춤형시스템통합으로빅데이터솔루션을제공하고있으나, 핵심요소기술은글로벌선도기업에의존적인상황임 한국오픈솔루션은기업용오픈소스플랫폼전문기업으로, 빅데이터기반제조 플랜트운영인텔리전스솔루션을보유 솔트룩스 ( 한국 ) 는실시간빅데이터분석엔진 D2를통해실시간머신데이터와비정형데이터의통합색인과융합, 분석이가능한실시간스트림빅데이터분석플랫폼제공 이씨마이너는국내최초로데이터마이닝 S/W의국산화에성공, LG, 삼성, SK, 포스코등글로벌기업에 S/W공급, 스마트제조분야에서도지능형모니터링, 결함패턴인식및탐지등의솔루션제공 대덕전자는 SAS의빅데이터시각화솔루션 'SAS 비주얼애널리틱스 (SAS Visual Analytics)' 를도입, 이를기반으로최첨단 품질수율분석시스템 (YMS, Yield Management System) 을구축 현재국내에는 SK텔레콤을포함센솔로지, 아크원소프트등약 14개의대 중소기업이빅데이터솔루션및서비스사업을추진중에있음 17) 출처 : (1) 조현보등, 빅데이터기반의스마트제조의사결정, KEIT PD Issue Report, 한국산업기술평가원, 2017.10 출처 : (2) 곽기호, 이하목, 제조업빅데이터활용동향분석과시사점 기계산업을중심으로, 주간기술동향, 2016.9 227

기술개발테마현황분석 비아이매트릭스의아이스트림 (i-stream) 은데이터추출, 처리, 분석을하나의플랫폼으로활용하도록 지원해 ETL( 추출 적재 변환 ), 이기종데이터처리, 데이터마이닝, 빅데이터분석등을 GUI 에서 드래그앤드롭으로손쉽게수행가능 빅데이터관련중소기업들이연합해빅데이터솔루션포럼 (BIGSF) 을구성 통계나데이터마이닝, 기계학습, 패턴인식등을통한분석 SW등을제공하는그루터, 넥스알, 클루닉스등이있고, 다음소프트는빅데이터분석을위한인프라와서비스를동시제공 하둡기반솔루션개발업체아크원소프트는빅데이터솔루션, 클라우드및시뮬레이션전문기업인알테어는다양한패키지솔루션을제공 인메모리기술기반의데이터분석및처리전문인야인소프트, 시스템통합전문기업인에스엠투네트웍스는텍스트마이닝, BI솔루션등에서서비스를제공 빅데이터솔루션전문엔에프랩과이씨마이너, 데이터관리기업위세아이텍은통합플랫폼과오픈플랫폼, 분석솔루션등에관한기술을각각보유 이외에도플랫폼전문에이온투, 시스템운영관리에카디날정보기술, 컨설팅서비스에는투이컨설팅등이빅데이터시장에서성장중 [ 국내외빅데이터적용기업 ] 업체명 Google (IT 서비스 ) 월마트 ( 유통 ) 코카콜라 ( 식음료 ) 포스코 ( 철강 ) SK 텔레콤 ( 통신 ) 주요내용 실시간자동번역시스템에빅데이터도입하여사람이미리번역한문서를통계적으로비교해자동번역시도 서적스캐닝프로젝트에서수천만권의전문번역데이터베이스구축 각지점의모바일과소셜쇼핑의특징을이용한 월마트랩 (Walmartlabs) 운영 Social Genome은소셜미디어를통해대규모데이터를수집하여리얼타임으로해석된추출된정보를이용하여상품판매를촉진하는기법 다양한소셜미디어에서얻어진데이터를분석하여제품판매에연관된의사결정반영 코카콜라에비우호적인정보가증가하는국가나지역을대상으로홍보를강화하는등실시간대응 철광석가격예측을위한다양한변수를고려하여최적의구매시스템마련 수많은세부공정에서발생하는온도, 습도및압력데이터를분석하여생산효율성향상에이용 소셜네트워크에서의여론동향분석을통해기업에필요한콘텐츠제공 효율적인기업홍보및마케팅방법으로발전 또한마케팅효과에대한정량적인측정기준마련 228

제조빅데이터분석시스템 4. 기술개발현황 가. 기술개발이슈 고급분석기술의부재가가치를끌어내는데가장큰장애요인 현재대부분의기업들은초기빅데이터활용의초점을정형데이터분석에맞추고있음 - 그러나많은기업들이다양한데이터유형을분석해야할필요를느끼고있음 빅데이터를활용중인기업들중절반이상이콜센터상담과같은자연상태의텍스트를분석할수있는고급기능을이용하고있음 대부분의기업들은지리 공간적위치데이터나음성, 비디오와같은비정형데이터나스트리밍데이터등을분석할능력을보유하기위해지속적인노력을기울이고있음 빅데이터를도입하면서고급데이터시각화기능에대한요구가늘어남 빅데이터활용기업들은복잡한데이터속에서패턴을발견하기위해최적화모델, 시뮬레이션기능등점점더고급능력을원하고있으며, 이런고급기술과분석기능을취득발전시키는것이빅데이터를활용중인기업들의가장큰과제가되고있음 [ 제품분류별기업 ] 구분 제품분류 기술분류수집기술저장기술처리기술활용기술관리기술 주요품목및기술 웹 / 소셜미디어데이터수집, 디바이스데이터수집, 트랜잭션 / 운영 / 웨어하우스데이터수집 분산저장기술, 클라우드저장기술, 전통적데이터저장기술 분석엔진기술, 이력분석기술, 고급분석기술, 비정형데이터전처리기술, 애드혹분석기술 시각화기술, 애드혹탐색기술, 데이터통합기술, 메시지전송기술, 운영프로세스연계기술 데이터표준및품질관리기술, 정보수명주기관리기술, 정보보안및프라이버시기술 해외기업 Sqoop, Flume, Scribe, Chukwa Amazon, Redis, Netezza, MongoDB, HBase Google, Hadoop, Scope, HaLoop, IBM, SAS SAS, Tibco, Watson, Sqoop, Apache, Oracle, IBM IBM, Microsoft 국내기업 Daum 없음 ( 해외기업솔루션의존 ) KT 넥스알, 삼성테크윈, 일리시스, GRUTER 없음 ( 해외기업솔루션의존 ) 없음 ( 해외기업솔루션의존 ) 229

기술개발테마현황분석 공급측면에서국내산업기반이부족하며, 글로벌기업과 2~4 년의기술격차로외산솔루션의점유율확대우려 [ 제품분류별경쟁자 ] 구분 공개 SW 기술 ( 하둡기반 ) 해외기업국내기술보유기업격차 이기종데이터융합 Sqoop, Flume 인포매티카데이터스트림즈 2 년 수집관리 데이터저장관리 HBASE, HDFS Oracle 알티베이스, 티맥스, 큐브리드 2 년 연산처리분산 병렬처리맵리듀스, Tez IBM, Google 넥스알, 그루터, 클라우다인, NHN 3~4 년 분석솔루션 - IBM, Google 솔트룩스, 다음소프트, EC 마이너 2 년 분석 분석도구 R, Mahout, Hive, Pig SAP, SAS 넥스알, 그루터, 야인소프트 2~3 년 * 출처 : 관계부처합동, 빅데이터산업발전전략 ( 13 년기준 ETRI 추정 ) 국내빅데이터시장은도입초기단계수준으로솔루션및시스템에대한기술수준은평균 이상을나타내고있으나서비스와관련된데이터거래, 분석서비스, 컨설팅서비스등서비스 부분의기술수준이낮게나타나는실정 [ 빅데이터국내기술수준평가 ] 구분 국내기술수준 ( 선진기술 100 기준 ) 수준격차 ( 년 ) 선진기술도달기간 ( 년 ) 공급기업응답 62.6 3.3 3.6 수요기업응답 60.4 3.2 3.5 * 100 개공급기업 / 908 개수요기업응답기준 * 출처 : 미래창조과학부, 한국정보화진흥원, 2015 년 Bigdata 시장현황조사 (2016) 230

제조빅데이터분석시스템 [ 해외빅데이터주요연구개발동향 ] 구분 텍스트분석 / 음성분석 영상분석 주요연구개발동향 구글은빅데이터기반대용량분산언어모델링기술방식을바탕으로서비스를제공하고, 이를통해얻은빅데이터를이용하여음성인식성능을점진적으로개선할수있는선순환적구조를구축함 2019년경에는거의사람이수행하는정도의수준으로발전시킬계획 영상인식기술은 ObjectVideo, iomni-scient, AgentVi, Bosch 등해외업체들이절대강세를보이고있으며, 물체와상황인지및추적기술개발이활발히진행중 공간분석 미국을중심으로한세계각국의공공데이터개방이있고, 구글, 야후그리고트위터등 기업들과연구기관및정부기관에서다양한플랫폼과시스템을구축하여국민들에게서비스중 스트림분석 스트림데이터모델링이나 Stream OLAP, 빈발패턴분석, 스트림분류등의기법들이주로연구되어지고있으며, 스트림분석플랫폼을활용하여응용프로그램이구현되고있음 스트림분석플랫폼으로는 Oracle, MicroSoft, IBM, Streambase 등의외산상용솔루션이주를이루고있으며, 데이터스트림마이닝을위한오픈소스 SW인 RapidMiner, MOA도있음 고급분석 다양한정보를활용한예측분석연구를수행하고있으며, 사회 / 경제적위험요소에대한예측과소셜미디어의여론동향분석이비교적용이한선거결과분석및예측에많은연구가진행중 해외업체들이예측분석솔루션분야에서강세를보이고있으며, 특히 IBM, SAS는포레스터가선정한가장경쟁력있는솔루션업체 시각화기술 빅데이터운영및관리기술 데이터시각화기술은아직초기단계이며, 기업들이데이터사용과축적을전략적으로추진함에따라점점주목받고있는기술분야 IBM, SAS, SAP, 오라클등대형 IT 기업들과타블로나스팟파이어등시각화전문업체들이솔루션을출시 대부분국가는현재빅데이터에서의개인정보보호를위한법제가마련되지않은상태이며, EU에서는새로운규정에프로파일링에관한내용을포함하고있음 231

기술개발테마현황분석 국내연구개발은공공기관및대기업위주로진행되고있으며, 각분석기술의단계는초기 단계에머물러있어서향후빅데이터시장의선도를위해선집중투자가필요함 [ 국내빅데이터주요연구개발동향 ] 구분 주요연구개발동향 텍스트분석 / 음성분석 한국전자통신연구원에서웹데이터및대규모코퍼스로부터반자동으로언어분석에필요한지식추출방법을개발하여기술문서자동번역시스템에탑재 다양한산업분야에텍스트마이닝을활용하는연구가진행중이며, 평판분석, 감성분석등소셜미디어를대상으로하는기술개발이활발히진행되고있음 영상분석 국내지능형영상인식기술은시작단계이며, 적극적인기술개발지원이필요 공간분석 다음, NHN, 솔트룩스, SK 텔레콤, KT 클라우드웨어등과같은업체들이자체관련 기술들을개발하여공간빅데이터서비스를제공하고있지만공간빅데이터시장에서전문 인력및연구역량을체계적으로확보하고있지않아관련연구는아직초기단계 스트림분석 대학이나국가연구소중심의연구가이루어지고있으나, 국내기업의스트림분석기술연구는활발하지않음 한국전자통신연구원에서 2010년부터클러스터시스템을기반으로폭증하는데이터스트림을실시간으로처리하는 iflow를연구개발중임 고급분석 주로비즈니스인텔리전스 (BI) 솔루션들을중심으로정형적데이터또는수치데이터를 이용한데이터분석이주를이루며, 일부연구기관에서전문가의예측을지원하는 도구개발을시도하고있지만국외기술에비해시작단계이고수작업의존도가높음 국내에서는주로수치데이터를이용한예측분석이주를이루며, 비정형적데이터에서 정보를추출한예측연구는시작단계임 시각화기술 빅데이터저장처리및분석도구위주로기술개발이진행되는단계이며, Data Visualization, 인포그래픽에대한중요성이두드러지지않음 인포그래픽분야에서주로다루어지고있으며, 데이터마이닝작업에기초한정보전달보다는메시지전달을위한시각표현위주의작업이이루어지고있음 빅데이터운영및관리기술 빅데이터에대한개인정보보호나데이터품질관리에대한법제와가이드라인에대한 연구는진행중 232

제조빅데이터분석시스템 나. 특허동향분석 제조빅데이터분석시스템분야특허상주요기술 주요기술 제조의全주기를빅데이터분석을통해정확한수요예측, 고객맞춤형설계, 심층적피드백반영, 라인효율최적화, 예방형장비교체, 선진적물류 / 유통체계, 장비효율극대화, 레고식맞춤형 / 주문형생산, 이상탐지기반고품질제품생산등을가능하게하는시스템관련기술로서생산빅데이터애널리틱스, 자원모델링 / 시뮬레이션, 예측기반품질설비등이포함됨 분류요소기술설명 생산빅데이터분석 수요예측 생산데이터수집 / 관리 / 분석기술 실시간리스크분석및공급망최적설계가시화기술 납기예측시뮬레이션 품질이력추적관리시스템 제조, 생산현장에서발행하는데이터의수집과분석기술 제조에영향을미칠수있는빅데이터분석을기반으로부품공급단절이나급격한수요변동등제조라인멈추는상황을방지하기위한기술 클라우드서비스기반의 ERP, MES 시스템도입을통하여생산예측및납기의정확한시뮬레이션과각공정별품질이력관리시스템과자재검사를통한물질관리시스템을통하여제품의유해성검증이가능한기술 제품의품질과관련된이력을추적하여관리하는시스템 물류장비 실시간 모니터링 및 운영기술 물류센터내자원의빅데이터를통해최적의운영시뮬레이션과운영적용을통해스마트공장의운영을지원하는기술 제품설계 빅데이터기반맞춤형설계기술 고객성향, 감성, 요구사항등에대한 SNS 및직접적인커뮤니케이션채널을통한피드백을통해제품출시전고객경험치를극대화하고, 고객니즈에맞는제품을출시할수있는제품설계기술 고객요구사항과 PLM 시스템과의통합기술 제품을사용하는고객의정성적인요구사항을실재제품을개발하는 PLM 단계로변환시켜주는기술로서고객의요구사항은수시로변화되기때문에즉각적인대응이필요한빅데이터통합분석플랫폼개발이필요 제조 유통 딥러닝을이용한계측진단알고리즘 고가부품수명예측알고리즘 예측기반 OTD 지원및관제기술 사용자운영환경원격모니터링데이터분석을통한사후관리정보지식화기술 공정중센서를통하여얻어진데이터를이용하여그산출물의이상유무를판단하기위한알고리즘개발 고가의핵심부품의수명을예측하기위하여제조설비에장착된센서를통하여얻어진다양한데이터를분석하여현재상태를분석하는기술 B2B형태의프로세스와설비들이 B2C 형태의프로세스도지원가능하도록가변형물류센터의구조화및모듈화를통해 On Time Delivery(OTD) 를지원하는기술 사용자가설치하여사용하는기기의정보를실시간으로수집하여데이터로가공 / 관리하고, 이를통해서제품의오류에대한선제적대응, 성능및기능의개선, 주기적인 SW 업그레이드등에활용함과동시에신제품개발에활용하는지식창조형온라인 AS 기술 233

기술개발테마현황분석 세부분야별특허동향 주요기술별국가별특허동향 제조빅데이터분석시스템의요소기술별주요국가별특허정보데이터를입수하였으며, 최근 10 년 간의특허데이터를비교분석함 분류요소기술한국미국일본유럽계 생산빅데이터분석 생산데이터수집 / 관리 / 분석기술 21 9 16 1 47 실시간리스크분석및공급망최적설계가시화기술 수요예측 납기예측시뮬레이션 88 173 40 24 325 제품설계 제조 유통 품질이력추적관리시스템 물류장비실시간모니터링및운영기술 빅데이터기반맞춤형설계기술 고객요구사항과 PLM 시스템과의통합기술 딥러닝을이용한계측진단알고리즘 고가부품수명예측알고리즘 예측기반 OTD 지원및관제기술 사용자운영환경원격모니터링데이터분석을통한사후관리정보지식화기술 0 42 5 4 51 40 54 2 5 101 128 175 77 35 415 합계 277 453 140 69 939 국가별요소기술별특허동향에서미국이가장활발한연구개발을하고있으며, 그다음으로는한국, 일본, 유럽순으로나타남 생산빅데이터분석기술분야에서는한국이가장많은비중을차지하고있으며, 유럽이상대적으로적은출원량을보유하고있음 수요예측기술은미국이가장많은비중을차지하고있으며, 유럽이상대적으로적은출원을보이고있음 제품설계기술분야에서는미국이가장많은출원을하고있으며, 유럽과일본은적은수의특허를출원하였고, 한국은관련특허가없음 제조기술분야에서는미국이가장많은출원을하고있으며, 일본과유럽이상대적으로적은출원량을보임 유통기술분야에서는미국이가장많은출원을하고있으며, 다음으로한국, 일본, 유럽순으로많은특허를많이출원함 234

제조빅데이터분석시스템 주요기술별출원인동향 분류 요소기술 기술집중도 주요출원인 국내특허동향 생산빅데이터분석 생산데이터수집 / 관리 / 분석기술 Hitachi SAP 중소기업중심 와이티, 한라아이엠에스, 나라시스템등 수요예측 실시간리스크분석및공급망최적설계가시화기술납기예측시뮬레이션품질이력추적관리시스템 Hitachi Emerson Electric Sumitomo 대기업중심 삼성 SDS, 차세대융합기술원등 물류장비실시간모니터링및운영기술 제품설계 빅데이터기반맞춤형설계기술 Hitachi Halliburton 관련국내특허없음 고객요구사항과 PLM 시스템과의통합기술 딥러닝을이용한계측진단알고리즘 IBM 중소기업중심 제조 Panasonic 해인씨앤에스, 나라시스템, 고가부품수명예측알고리즘 Resurfx 한국단자공업등 예측기반 OTD 지원및관제기술 Hitachi 중소기업중심 유통 사용자운영환경원격모니터링데이터분석을통한사후관리정보지식화기술 Sumitomo Mitsubishi 에이에스엔, 시엠아이코리아, 챔버아트등 : 50 건이상, : 30~49 건, : 20~29 건, : 10~19 건, : 10 건미만 생산빅데이터분석기술분야주요출원인동향 생산빅데이터분석기술분야는 Hitachi 가가장많은특허를보유하고있으며그다음으로는 SAP 등이많은특허를보유하고있음 수요예측기술분야주요출원인동향 수요예측기술분야는 Hitachi 가가장많은특허를보유하고있으며그다음으로는 Emerson Electric, Sumitomo 등일본국적기업들이많은특허를출원하고있음 제품설계기술분야주요출원인동향 제품설계기술분야는 Hitachi 가가장많은특허를보유하고있으며, 그다음으로는 Halliburton 등이 많은특허를보유하고있음 제조기술분야주요출원인동향 제조기술분야는 IBM 이가장많은특허를보유하고있으며그다음으로는 Panasonic, Resurfx 등이 많은특허를출원하고있음 235

기술개발테마현황분석 유통기술분야주요출원인동향 유통기술분야는 Hitachi 가가장많은특허를보유하고있으며, 그다음으로는 Sumitomo, Mitsubishi 등일본국적기업들을중심으로관련특허들이출원되고있음 제조빅데이터분석시스템분야의주요경쟁기술및공백기술 제조빅데이터분석시스템분야의주요경쟁기술은유통기술이고, 공백기술은생산빅데이터분석기술과제품설계기술로나타남 제조빅데이터분석시스템분야에서유통기술이가장경쟁이치열한분야이고, 생산빅데이터분석기술과제품설계기술분야는아직까지출원이활발하지않은공백기술분야로나타남 분류요소기술기술집중도 생산빅데이터분석 생산데이터수집 / 관리 / 분석기술 수요예측제품설계제조유통 실시간리스크분석및공급망최적설계가시화기술 납기예측시뮬레이션 품질이력추적관리시스템 물류장비실시간모니터링및운영기술 빅데이터기반맞춤형설계기술 고객요구사항과 PLM 시스템과의통합기술 딥러닝을이용한계측진단알고리즘 고가부품수명예측알고리즘 예측기반 OTD 지원및관제기술 사용자운영환경원격모니터링데이터분석을통한사후관리정보지식화기술 : 50 건이상, : 30~49 건, : 20~29 건, : 10~19 건, : 10 건미만 236

제조빅데이터분석시스템 최신국내특허기술동향 분류요소기술최근핵심기술동향 생산빅데이터분석 수요예측 생산데이터수집 / 관리 / 분석기술 실시간리스크분석및공급망최적설계가시화기술 납기예측시뮬레이션 품질이력추적관리시스템 생산관리시스템의제조생산설비수집정보를활용한빅데이터기반경영예측플랫폼시스템기술 이동통신망을이용한데이터수집방법과빅데이터분석시스템제공기술 데이터처리장치기술 물류리스크예측방법및그장치기술 빅데이터의효율적인저장 실시간분석형스마트스토리지플랫폼장치기술 물류장비실시간모니터링및운영기술 제품설계 빅데이터기반맞춤형설계기술 관련국내특허없음 고객요구사항과 PLM 시스템과의통합기술 제조 딥러닝을이용한계측진단알고리즘 고가부품수명예측알고리즘 제조공정라인의공정및품질관리기술 주행환경정보기반차량소모품생산유통관리시스템기술 유통 예측기반 OTD 지원및관제기술 사용자운영환경원격모니터링데이터분석을통한사후관리정보지식화기술 IOT 기반및빅데이터알고리즘분석기법을통한신선 상품유통기술 마케팅을위한빅데이터분석시스템기술 제조판매업체와라이선스 공급사 간의 판매 분배 검증 알고리즘기술 국내특허동향을살펴보면대기업은수요예측기술을, 중소기업은유통기술을집중적으로연구개발하고있는것으로나타남 생산빅데이터분석기술에서는생산관리시스템의제조생산설비수집정보를활용한빅데이터기반경영예측플랫폼시스템기술, 이동통신망을이용한데이터수집방법과빅데이터분석시스템제공기술, 데이터처리장치기술등이중소기업을중심으로연구개발되고있음 수요예측기술분야는물류리스크예측방법및그장치기술, 빅데이터의효율적인저장 실시간분석형스마트스토리지플랫폼장치기술등이대기업을중심으로연구개발되고있음 제조기술에서는제조공정라인의공정및품질관리기술, 주행환경정보기반차량소모품생산유통관리시스템기술등이중소기업을중심으로연구개발되고있음 유통기술분야는 IoT 기반및빅데이터알고리즘분석기법을통한신선상품유통기술, 마케팅을위한빅데이터분석시스템기술, 제조판매업체와라이선스공급사간의판매분배검증알고리즘기술등이중소기업을중심으로집중연구개발되고있음 237

기술개발테마현황분석 중소기업특허전략수립방향및시사점 제조빅데이터분석시스템분야의공백기술분야는생산빅데이터분석기술과제품설계기술이고중소기업의시장진입상대적으로수월한분야는제품설계기술로나타남 전세계데이터의양은 2020년에약 35제타바이트수준으로증가할것으로예측되고있으며, 이는 10년사이에 44배나증가함을의미 비즈니스환경이대량, 다양한데이터의실시간처리로의사결정하는것이필수적으로변화하고있으며, 전통적인방법으로는분석이어려운비정형데이터가 80% 를차지함 국내빅데이터분석분야는뛰어난 IT 인프라를가지고있어신기술을적용하기좋은환경을가지고있으므로다양한서비스의활성화와플랫폼개발을통해세계적인경쟁력확보가가능할것으로보임 향후중소기업은상대적으로경쟁이치열하지않은생산빅데이터분석기술과제품설계기술분야에집중하여연구개발하고제품화하는특허전략을수립하는것이바람직할것으로사료됨 238

제조빅데이터분석시스템 5. 연구개발네트워크 가. 연구개발기관 / 자원 연구개발기관 제조빅데이터분석시스템분야주요연구개발기관 경기대지능정보융합제조연구센터 ( 센터장장태우교수 ) - 스마트공장구축을위한 PLC 인터페이싱, 생산제조빅데이터분석, 제품 / 부품영상처리를통한품질관리등과블록체인기술, 인공지능기술등의융합연구 - 경기도지역협력연구센터 (GRRC) 로도내기업들과의공동연구및기업지원연구 성균관대산업데이터애널리틱스기반스마트공장설계 / 운영 / 최적화연구및인력양성팀 - BK21+ 사업으로빅데이터분석기술을중심으로스마트공장의설계와운영관련최적화등을연구 POSCO - ICT 요소기술적용시도 ( 빅데이터를활용한제품불량및압연기고장사전예측, 냉연, 열연코일, GPS, Bluetooth 및센서를활용한작업자안전관리, 공장신설및증설시가상현실을통한검증등 ) 에이시에스 - 실시간생산정보화를위한컨설팅및시스템통합을제공하며 MES 솔루션, IoT 센서및디바이스까지공장전반에걸쳐하드웨어, 미들웨어, IT 서비스를제공 울산과학기술원 4차산업혁신연구소 선도형기술혁신사업 - ISP부문 : 글로벌협력에기반한제조업 4차산업혁명플랫폼구축및국제표준선도 - IoT부문 : 초연결을위한 IoT 통신 / 네트워크및스마트센서핵심원천기술확보 - Smart Manufacturing 부문 : 제조현장지능화를통한안전하고부가가치높은제조업일자리창출, 지역주력산업고도화를위한 Smart Manufacturing 전문가양성 239

기술개발테마현황분석 연구개발자원 국가연구개발지원사업 중소벤처기업부 - 중소기업기술혁신사업 - 제품서비스기술 / 공정 품질기술 / 산학연협력기술 / 상용화기술개발사업 - 중소기업 R&D 역량제고사업 - 지역특화산업육성 ( 융복합기술개발사업 ) - 기술혁신형중소기업연구인력지원사업 - 산업주도형기술교육혁신사업 - 혁신형일자리선도사업 산업통상자원부 - 전략핵심소재기술개발사업 - 산업융합원천기술개발사업 - 산업엔진프로젝트 (19대미래성장동력 ) 차세대스마트러닝산업지원센터구축사업 중소기업진흥공단 - 인력양성 ( 컨설팅지원사업 ) : 중소기업의특성에맞는맞춤형컨설팅을지원하여성장기 정체기기업의지속성장을위한근본체질강화및글로벌경쟁력확보 민관합동스마트공장추진단 - 보급사업을통해 2017년 11월말까지 4,889 개의스마트공장구축을지원했고, 2025년까지 3만개의스마트공장을보급한다는스마트제조혁신비전 2025를발표 - 추진단이진행하는사업은크게세가지로보급및확산사업지원사업, R&D 지원사업, 표준진단서비스로이루어져있음 - 스마트공장 R&D 로드맵을수립해설계자동화, 품질고도화, SW 통합운영, 개방형산업 IoT 플랫폼등스마트공장보급과연계한 6대 R&D 과제를진행 - 민간의자발적인스마트공장확산을위해표준진단모델을개발, 자발적진단지원 제조업혁신 3.0 전략실행대책 - 생산현장의스마트화를통해획기적인생산성 경쟁력제고 - 개인맞춤형유연생산을위한스마트공장고도화와융합신제품생산에필요한 8대스마트제조기술개발추진 - 스마트공장자동화설비, 지능형로봇, 자율공정시스템등에복합센서연결및데이터수집 제어등에활용 240

제조빅데이터분석시스템 중소기업대상시설및장비지원 중소기업전용연구시설 (Rental Lab) ( 한국생산기술연구원 ) - 공동연구수행및장비를효율적으로이용하고자하는중소기업에게연구공간을제공 - 연구원인프라 ( 인력, 장비등 ) 를활용한근접지원 - 지원내용은크게시설지원, 장비지원, 기술및공동연구지원으로구성되어있음 공통서비스인프라구축 운영사업 ( 한국전자통신연구원 ) - 정보통신중소기업이 R&D 및상용화제품개발에필요한애로기술지원, 시험측정장비지원및고주파시험시설을활용한시험지원등에대한통합기술을지원 - 시험지원은고주파부품, 모듈등의고주파특성, PIMD, 신뢰성시험지원및민간시험시설공동활용을통한민간시험시설을지원 - 장비지원은고가의시험 측정장비를 IT 중소기업에게임대 연구장비공동활용지원사업 ( 중소벤처기업부 ) - 주관기관이보유한연구시설과장비, 소프트웨어를중소기업이공동활용하도록지원 - 연구개발과설계및디자인, 시제품제작, 성능평가, 양산및마케팅에이르는원스톱지원 - 중소기업이첨단고가연구장비를쉽게이용할수있도록지원 현대기아차 - 2019년까지 5년간 500억원을대, 중소기업협력재단출연하여 ICT 역량이부족한중소협력사의공장스마트화적극추진 삼성전자 - 2015년에경북창조경제혁신센터와함께경북지역에 100개의스마트공장구축을시작으로 2017년까지 400개의스마트공장을육성할계획이며, 이를통해경북지역노후제조설비의첨단화지원 241

기술개발테마현황분석 나. 연구개발인력 제조빅데이터분석시스템분야는울산과학기술원, 한국생산기술연구원, 한국전자통신연구원에서 주로연구개발을진행하고있음 수원대학교 ( 총장이인수 ) 가첨단기술연구센터 미래혁신관 을구축, 4 차산업혁명시대를이끌 실무형인재를양성하고자함 울산과학기술원 4 차산업혁신연구소에서는 지역주력산업고도화를위한 Smart Manufacturing 전문가양성 을위한사업을진행중 정부는인공지능제품 서비스개발에활용되는핵심 원천기술개발에 2017 년부터 2023 년까지 1,278 억원을투입하고 2018 년에빅데이터전문센터 3 곳육성, 전문인력을육성하기위해 지능정보특성화대학원신설, SW 중심대학 30 곳으로확대할계획 [ 제조빅데이터분석시스템분야주요연구조직현황 ] 기관소속연구분야 울산과학기술원 기계항공및원자력공학부전기전자컴퓨터공학부시스템신뢰성연구실 4 차산업혁신연구소 클라우드및고성능컴퓨팅 스마트컴퓨팅, 스마트제어및인공지능 제조업 4차산업혁명플랫폼구축 IoT 통신 / 네트워크및스마트센서핵심원천기술 한국생산기술연구원 융합생산기술연구소 IT 융합공정그룹 공정모니터링및최적화 재구성유연생산플랫폼 실시간생산운영및설비관리 생산정보화서비스 한국전자통신연구원 SW 콘텐츠연구소 SW 기반기술연구본부 고성능컴퓨팅, 클라우드컴퓨팅, 임베디드시스템, 고신뢰 CPS 기술 242

제조빅데이터분석시스템 다. 기술이전가능기술 (1) 기술이전가능기관및세부내용 제조빅데이터분석시스템의요소기술은크게생산빅데이터애널리틱스, 자원모델링 / 시뮬레이션, 예측기반품질및설비고도화의총세개의분류로구분됨 기술이전이가능한기관은한국전자통신연구원, 울산과학기술원등이있음 [ 제조빅데이터분석시스템연구기관및인원 ] 분류요소기술기관 빅데이터애널리틱스 IoT 스트림데이터계층분석 SW 기술한국전자통신연구원 자원모델링 / 시뮬레이션 예측기반품질및설비고도화 빅데이터공유활용을위한멀티테넌트분석프레임워크기술 스마트팜해충자동인식및수확량예측 SW 한국전자통신연구원 한국전자통신연구원 [ 제조빅데이터분석시스템관련이전기술 ] 기관이전기술내용 한국전자통신연구원 IoT 스트림데이터계층분석 SW 기술 넓게분포되어있는 IoT센서 / 디바이스들로부터지속적으로발생하는스트림데이터를빠르고효과적으로분석하기위한분석플랫폼기술 IoT 환경에서보다빠르게특정상황에대하여분석대응할수있고, 전역적인분석에앞서지역적인분석을우선수행하는형태로구성가능 한국전자통신연구원 빅데이터공유활용을위한멀티테넌트분석프레임워크기술 클라우드환경에서다양한데이터와분석컴포넌트들의 생성, 공유, 재사용, 조합을통해일반사용자도쉽게 분석할수있도록지원하는 SW 기술 한국전자통신연구원 스마트팜해충자동인식및수확량예측 SW IoT 스트림데이터계층분석 SW 기술 [ETRI, 2017년 1월 26일공고 ] 을기반으로스마트팜에적용하여개발한응용분야 SW로, 스마트팜환경에서카메라로촬영된이미지에서해충을자동으로인식하고, 기계학습방법을이용하여특정작물의수확량을예측하는 SW 스마트팜환경에따라추가적인개발또는적용보완이필요하며, 본기술이전대상 SW는방울토마토농장에서발생할수있는해충과수확량예측에최적화, IoT 센서데이터를기반으로함 243

기술개발테마현황분석 6. 기술로드맵기획 가. 중소기업핵심요소기술 (1) 데이터기반요소기술발굴 [ 제조빅데이터분석시스템분야키워드클러스터링 ] [ 제조빅데이터분석시스템분야주요키워드및관련문헌 ] No 주요키워드연관도수치관련특허 / 논문제목 클러스터 01 big-data 7 1. Data mining and visualization of data-driven news in the era of big data 2. Industrial Big Data Analysis in Smart Factory: Current Status and Research Strategies 클러스터 02 machine-lear ning 6 1. Machine learning for large scale manufacturing data with limited information 2. Machine learning for Big Data analytics in plants 244

제조빅데이터분석시스템 No 주요키워드연관도수치관련특허 / 논문제목 1. A proposed framework for feedback analysis system using big 클러스터 03 analysis-syste m 6 data tools 2. IOT big data piling up system based sentimental and pharmacovigilance analysis in cloud for patients 클러스터 04 large-scale 7 1. Big data mining or turning data mining into predictive analytics from large-scale 3vs data 2. Machine learning for large scale manufacturing data with limited information 클러스터 05 data-analysis 8 1. Big data analysis to ease interconnectivity in industry 4.0 A smart factory perspective 2. Coal industry-based empirical analysis of the correlation between multichannel corporate social responsibility disclosure and equity capital cost in the big data environment 클러스터 06 high-perform ance 4 1. Big Data, Data Mining, and Predictive Analytics and High Performance Computing 2. Big data analysis platform for semiconductor manufacturing 클러스터 07 data-collectio n 4~5 1. Foundations of bird surveys and implications for the collection and analysis of data in large-scale monitoring programs 2. Managing large collections of data mining models 1. Next generation advanced process control: Leveraging big data 클러스터 08 process-contr ol 4 and prediction 2. Big data analytics for predictive manufacturing control - A case study from process industry 클러스터 09 data-storage 4 1. Architecture and implementation of a scalable sensor data storage and analysis system using cloud computing and big data technologies 2. Large object data storage technology analysis and integrated application 1. A distributed system for data analysis in large-scale dataset 클러스터 10 distributed-sy stem 4 based on cloud computing 2. Big data architecture for the semantic analysis of complex events in manufacturing 245

기술개발테마현황분석 (2) 요소기술도출 산업 시장분석, 기술 ( 특허 ) 분석, 전문가의견, 중소기업기술수요를바탕으로로드맵기획을 위한요소기술도출 [ 제조빅데이터분석시스템분야요소기술도출 ] 분류요소기술출처 생산빅데이터애널리틱스 생산데이터수집 / 관리 / 분석기술 실시간리스크분석및공급망최적설계가시화기술 납기예측시뮬레이션 기술 / 시장분석, 전문가추천, 특허 / 논문클러스터링 특허 / 논문클러스터링, 전문가추천 기술수요, 특허 / 논문클러스터링 물류장비실시간모니터링및운영기술 기술 / 시장분석, 기술수요, 특허 / 논문클러스터링, 전문가추천 빅데이터기반맞춤형설계기술 특허 / 논문클러스터링, 전문가추천 자원모델링 / 시뮬레이션 딥러닝을이용한계측진단알고리즘 전문가추천, 특허 / 논문클러스터링 고객요구사항과 PLM 시스템과의통합기술 기술 / 시장분석, 전문가추천, 특허 / 논문클러스터링 품질이력추적관리시스템 기술수요, 특허 / 논문클러스터링 多설비관리를위한 IoT 시스템구축및설비예지보전기술 기술 / 시장분석, 기술수요, 특허 / 논문클러스터링 예측기반품질및설비고도화 고가부품수명예측알고리즘 기술 / 시장분석, 기술수요, 특허 / 논문클러스터링 예측기반 OTD 지원및관제기술 기술수요, 타부처로드맵 사용자운영환경원격모니터링데이터분석을통한사후관리정보지식화기술 기술 / 시장분석, 기술수요, 특허 / 논문클러스터링 246

제조빅데이터분석시스템 (3) 핵심요소기술선정 확정된요소기술을대상으로중소기업에적합한핵심요소기술선정 [ 제조빅데이터분석시스템분야핵심요소기술 ] 분류핵심요소기술개요 생산빅데이터애널리틱스 생산데이터수집 / 관리 / 분석기술 실시간리스크분석및공급망최적설계가시화기술 납기예측시뮬레이션 생산현장설비기본감시제어시스템운용및관리를위한생산데이터의 Real-Time 분석 (Alarm 룰등 ) 및사용자주도분석 ( 현상분석및원인분석 ) 과시스템 Batch 분석 ( 감시 Point 등급및감시 Spec 설정 ) 수행 제조에영향을미칠수있는빅데이터분석을기반으로부품공급단절이나급격한수요변동등제조라인멈추는상황을방지하기위한기술 클라우드서비스기반의 ERP, MES 시스템도입을통하여생산예측및납기의정확한시뮬레이션 물류장비실시간모니터링및운영기술 물류센터내 Resource 의빅데이타를통해최적의운영시뮬레이션과운영적용을통해스마트공장의 Operation 을지원하는기술 빅데이터기반맞춤형설계기술 고객성향, 감성, 요구사항등에대한 SNS 및직접적인커뮤니케이션채널을통한피드백을통해제품출시전고객경험치를극대화하고, 고객니즈에맞는제품을출시할수있는제품설계기술 자원모델링 / 시뮬레이션 예측기반품질및설비고도화 딥러닝을이용한계측진단알고리즘 고객요구사항과 PLM 시스템과의통합기술 품질이력추적관리시스템 多설비관리를위한 IoT 시스템구축및설비예지보전기술 공정중센서를통하여얻은데이터를이용하여그산출물의이상유무를판단하기위한알고리즘개발 제품을사용하는고객의요구사항을실제제품을개발하는 PLM 단계로변환시켜주는기술로서고객의요구사항은수시로변화되기때문에즉각적인대응이필요한빅데이터통합분석플랫폼개발이필요 각공정별품질이력관리시스템과자재검사를통한물질관리시스템을통하여제품의유해성검증이가능한기술 多설비를보유하고있는상황에서 IoT 기술을활용하여, 장비의상태및이력을 gathering 하고컴퓨터화되고있는봉제기의고장예방을위한빅데이터기반의예지보전기술 고가부품수명예측알고리즘 고가의핵심부품의수명을예측하기위하여제조설비에장착된센서를통하여얻어진다양한데이터를분석하여현재상태를분석 247

기술개발테마현황분석 분류핵심요소기술개요 예측기반 OTD 지원및관제기술 B2B 형태의프로세스와설비들이 B2C 형태의프로세스도지원가능하도록가변형물류센터의구조화및모듈화를통해 On Time Delivery(OTD) 를지원하는기술 사용자운영환경원격모니터링데이터분석을통한사후관리정보지식화기술 사용자가설치하여사용하는기기의정보를실시간으로수집하여데이터로가공 / 관리하고, 이를통해서제품의오류에대한선제적대응, 성능및기능의개선, 주기적인 SW 업그레이드등에활용함과동시에신제품개발에활용하는지식창조형온라인 AS 248

제조빅데이터분석시스템 나. 제조빅데이터분석시스템기술로드맵 최종중소기업기술로드맵은기술 / 시장니즈, 연차별개발계획, 최종목표등을제시함으로써 중소기업의기술개발방향성을제시 249

기술개발테마현황분석 다. 연구개발목표설정 핵심요소기술별최종목표는아래와같이기술요구사항과연차별개발목표로제시함 [ 제조빅데이터분석시스템분야핵심요소기술연구목표 ] 분류핵심요소기술기술요구사항 연차별개발목표 1 차년도 2 차년도 3 차년도 최종목표 생산데이터수집 / 관리 / 분석기술 데이터정확도 90% 97% 99% 생산빅데이터애널리틱스 실시간리스크분석및공급망최적설계가시화기술 납기예측시뮬레이션 리스크대응성공률 납기예측성공률 80% 90% 95% 90% 95% 98% 사이버물리생산시스템구축 물류장비실시간모니터링및운영기술 사이버물리정합률 95% 97% 99% 자원모델링 / 시뮬레이션 빅데이터기반맞춤형설계기술 딥러닝을이용한계측진단알고리즘 고객요구사항과 PLM 시스템과의통합기술 분석 - 설계데이터정합률 80% 90% 95% 진단정확도 95% 97% 99% 분석 - 설계데이터정합률 90% 95% 98% 모델링및시뮬레이션을통해최적화된공정데이터를토대로효율적인공장운영관리 품질이력추적관리시스템 유해성검증정확도 95% 97% 99% 多설비관리를위한 IoT 시스템구축및설비예지보전기술 설비가동률개선율 5% 7% 10% 예측기반품질및설비고도화 고가부품수명예측알고리즘 예측기반 OTD 지원및관제기술 예측정확도 적시배송률향상률 90% 95% 98% 5% 7% 10% 품질분석 / 설비보전애플리케이션을통한생산제어및관리 사용자운영환경원격모니터링데이터분석을통한사후관리정보지식화기술 고객수대비정보지식화율 60% 80% 90% 250

기술개발테마현황분석 산업용고신뢰 / 저전력 네트워킹

산업용고신뢰 / 저전력네트워킹 정의및범위 산업용네트워킹기술에는공용네트워크, 사설네트워크, RFID 기반의센서네트워크, 3G/4G LTE 등다양한네트워크가사용되며, 단순신호처리기능을가진저전력센서는물론데이터처리에대한모든기능을갖춘상용 OS가탑재된시스템까지다양한단말들이연결되므로관련보안대책대안마련의필요성이증가 산업용고신뢰 / 저전력네트워킹기술의핵심기술은한정된전원으로단말에서최대한오래견딜수있는저전력혹은전원공급기술과시장에빠르게확산될수있는저가격의단말개발기술이며, 이를위해칩벤더나디바이스모듈업체는자사의하드웨어단말플랫폼과소프트웨어개발환경을모두제공하는확산정책을전개중정부지원정책 정부는 2009년 IoT 분야의국가경쟁력강화및서비스촉진을위한기본계획을수립하고신사업육성방안을통해경쟁력을강화하였으며, 최근정보보호에초점을맞춘정책을수립하고있음 미래창조과학부는 2013년 인터넷신사업육성방안 을시작으로 2014년 정보통신및방송기술진흥시행계획, 2015년사물인터넷정보보호로드맵수립, K-ICT 사물인터넷확산전략수립등을통한지원을지속적으로전개하고있으며, 2016년에는 IoT 공통보안가이드라인 을발표하고 IoT 보안얼라이언스및산 학 연전문가가참여하여민간주도로지원정책을진행하고있음중소기업시장대응전략 강점 (Strength) ( 환경 ) 우수한통신인프라 ( 기술 ) 우수한 IT 인프라 ( 정책 ) 산업지원정책수립기회 (Opportunity) ( 환경 ) 제조패러다임의변화 ( 기술 ) 기반기술연구 개발 ( 정책 ) 정부와업계의높은니즈 약점 (Weakness) ( 환경 ) 영세한산업구조 ( 기술 ) 핵심원천기술미흡 ( 정책 ) 산업계연계미흡위협 (Threat) ( 환경 ) 중국등주변국가의기술발전 ( 기술 ) 글로벌업체와의기술격차 ( 정책 ) 표준화및보안정책수립의미흡 중소기업의시장대응전략 해외제조업혁신의모토와내용에대한표제적모방이아닌한국적현실을고려한실질적혁신방안모색이중요 기기및네트워크계층에서센서및게이트웨이연동과데이터수집처리등을위한실천방안과 SW 및 HW 개발검증필요

핵심요소기술로드맵

산업용고신뢰 / 저전력네트워킹 1. 개요 가. 정의및필요성 (1) 산업용네트워크기술의정의및현황 사물인터넷 (IoT) 은크게 B2C영역에속하는소비자중심 IoT(Consumer IoT) 와 B2B영역에속하는산업용 IoT(Industrial IoT, IIoT) 로구분할수있으며, 일반적으로 IoT라고하면소비자중심 IoT에속하는홈네트워크내어플라이언스들의연결, 다양한웨어러블기기, 스마트폰을통한기기제어등을의미하며, 산업용 IoT 시장의성장잠재력역시매우높은것으로분석 많은전문가들은 2020년이되면 IIoT 기기의수가소비자중심 IoT 또는스마트폰수를초과하게될것이라고예측하고있으며, 2012년기준으로 200억달러 ( 약 21조 3,100억원 ) 규모였던 IIoT에대한기업들의투자규모가 2020년에는 5,000억달러 ( 약 532조 7,500억원 ) 로 25배이상커질것으로전망 * 출처 : 산업용 IoT 시장및기술동향과빅데이터플랫폼으로서의 Splunk (2015) [ 3 계층으로구분되는산업용네트워크기술 ] 산업용 IoT는운송, 제조, 소비재, 석유, 가스, 화학, 플랜트등산업분야전반에걸쳐적용되고있으며, 업체나기관마다 IoT에대한정의가제각각이지만일반적으로 IoT 아키텍처는크게 3계층으로구분 실제로자동화공정에산재하는수많은센서, 액츄에이터, 디바이스와같은물리적인측정기기들로서사물인터넷 (Internet of Things) 에서사물 (Things) 을담당하는계층이며, 머신데이터의발생근원지 디바이스들을연결하는 게이트웨이 / 네트워크인프라 계층은각디바이스에서생성되는데이터를모아주는통로역할을하며, 이더넷은물론, RFID, ZIGBEE, WiFi, Bluetooth 등무선통신을비롯해 5WCDMA, LTE 등과같은이동통신기술이사용되며, REST, XMPP, CoAP, MQTT 등다양한프로토콜을지원 네트워크를통해수집된데이터의통합, 분석, 처리, 시각화를담당하는애플리케이션 / 서비스계층은수집데이터를대상으로플랫폼기반의다양한산업용애플리케이션및서비스운영 255

기술개발테마현황분석 (2) 저전력네트워킹기술적용필요성 사물인터넷개념의확장 사물인터넷은제조, 에너지, 금융등산업전반에걸쳐다양하게활용되고있으며, 초연결사회 (Hyper-Connected Society) 로나아가기위한수단으로주목받고있음 국제표준화기구인 ITU-T에서는사물인터넷을 정보통신기술을기반으로다양한물리적또는가상의사물들을연결하여진보된서비스를제공하기위한글로벌서비스인프라 라고정의하고있음 IoT의개념은사물통신 (M2M), IoT, 만물인터넷 (IoE, Internet of Everything) 을거쳐소물인터넷 (IoST, Internet of Small Things), 만물제어 (AtO, All to One) 으로확장되고있음 다양한사물 ( 가전제품, 스마트카등 ) 을네트워크로연결해공유하는 IoT에서수집된정보를분석하여가치를만들어내는만물인터넷, 더나아가자율적으로제어, 통제하는것을만물제어라고함 * 출처 : 우리금융경영연구소 [ 사물인터넷개념의확장 ] 소물인터넷 (IoST) 사물에통신모듈을탑재하여소량의데이터를주고받을수있도록구현된것으로, 저성능기기가소량데이터전송에특화되어단순정보 ( 온도, 습도, 무게등 ) 를측정해무선네트워크로데이터를전송 해외에서는저전력장거리통신기술 (LPWA, Low Power Wide Area) 라고불리며, 기존의무선네트워크 (Bluetooth, Wi-Fi, Z-wave, Zigbee 등 ) 와달리저전력설계로오랫동안사용이가능하고, 넓은커버리지를충족 저비용, 저전력, 장거리네트워크가가능하며, 고가의중계기가필요없고전력소모가매우적기때문에상시전원없이배터리만으로최소 2년이상사용가능함 도난방지자전거, 검침 ( 수도, 전기, 가스등 ), 조명제어등에활용되고있음 256

산업용고신뢰 / 저전력네트워킹 만물제어 (AtO) IoT 플랫폼들을하나로묶어서통제하는것으로모든사물, 사람등의연결을유기적, 지능적, 자율적으로통제하여데이터를효율적으로사용할수있도록도와주는시스템 공통의디지털네트워크로연결되어서로정보를주고받을수있으며, 스스로제어가가능 스마트시티 ( 냉난방관리, 교통혼잡예방, 엘리베이터동선분석등 ), 재난구조등에활용되고있음 미국의경우 스마트아메리카챌린지, 프로젝트를통해전력, 의료교통, 제조, 항공등 7개의분야를 IoT로연결하여제어하는시스템구축계획을세움 [ 분야별활용사례 ] 분류 서비스내용 금융개인산업공공 간편결제 부정결제탐지 통행료지불 보험 담보대출관리 스마트카 스마트밴드 스마트홈 / 가전 생활밀착 원격관리 프라임에어 ( 물류 ) 스마트팜 스마트공장 원격관제 스마트크린 (Clean) 스마트미터 스마트시티 블루투스기반의비콘 (Beacon) 을이용하여서비스범위내에있는사용자의앱과결제장치의통신을통해간편결제 결제단말기에서전송하는위치정보값과인근에근접한기지국의위치값을비교하여부정거래발생여부판별 달리는차안에서무선또는적외선통신을이용하여자동으로요금을결제 차량에설치된 OBD(On-Board Diagnostics) 장치를이용하여운전자운행습관에따른보험료차등적용 자전거도난방지솔루션을이용한도난보험상품연계 이동성이있는담보물건 ( 자동차, 공장설비등 ) 에대해무선통신및 GPS 센서가탑재된 IoT 단말을부착하여안정적인담보물건관리 자동차에네트워크연결기능을탑재하여인포테인먼트등이용자편의, 차량제어및관리기능제공 운동량등신체정보제공을통해개인건강증진도모 ICT 기반의주거환경통합제어로생활편의제고 칫솔, 포크등에내장된센서를통해생활습관개선제안 사회적약자 ( 아동, 환자등 ), 애완동물등의원격관리 무인비행기를이용한택배서비스로소비자의이용편리성제고및원격제어등을통한관리효율향상 시설물모니터링, 농지, 작물의생육과정관찰을통해작업효율개선 생산, 가공, 유통공정에 ICT 기술접목으로생산성향상도모 CCTV, 노약자위치정보등의정보제공으로사전적사고예방 대기질, 쓰레기양의정보제공으로환경오염최소화유도 에너지사용량의원격검침, 실시간과금으로관리효율성증대 교통정보, 냉난방시스템등사회전반적인기능을통합관리하여에너지효율, 편의성증대 * 출처 : KDB 산업은행, 사물인터넷의국내외주요적용사례분석과시사점 ( 이정민 ) (2014) 257

기술개발테마현황분석 (3) 고신뢰네트워킹기술적용필요성 IoT는소형화, 경량화, 저전력화등에의해한정된하드웨어자원에서동작하기어려우므로전통적인보안기술들을적용하는데제한됨에따라일반기기 (PC, 스마트폰등 ) 에비해상대적으로보안에취약함 ( 암호화통신, 데이터암호화, 백신등 ) 구조적으로취약한무선네트워크를기반으로동작하고, 수많은기기들이연결되므로보안위협이발생될수있는접점이무한히생성될수있으며, 무선네트워크는공중을통해전파되는특성으로인해불특정다수가해당신호를감지가능 - 기기위 변조, 복제 변경, 분실 도난, 데이터불법접근, 보안패치미적용, 보안기능우회, 비인가기기접속, 무선통신도감청등의보안위협발생가능 IoT의구성요소에따라다양한보안위협과이에대응하는보안요구사항제시 다양한보안위협이존재하지만권한설정, 무결성검증, 접근통제, 인증등을통해위협으로부터기기, 데이터등을보호가능 [ IoT 구성요소별보안위협및보안요구사항 ] 분류보안위협보안요구사항 디바이스 ( 단말 ) 분실 / 도난, 물리적파괴, 단말의기밀성 / 무결성침해, 비인가된접근, 복제공격 권한설정, 인증, 단말무결성검증, 접근통제, 데이터기밀성및무결성보장 네트워크 데이터위 변조, 인증방해, 신호데이터의기밀성 / 무결성침해, 정보유출, 서비스거부 권한설정, 인증, 데이터 / 신호정보의기밀성및무결성보장 애플리케이션 데이터위 변조, 데이터의기밀성 / 무결성 / 프라이버시침해, 비인가된서비스및사용자접근, 정보유출 권한설정, 인증, 데이터의기밀성, 무결성, 프라이버시보장, 보안감사수행, 안티바이러스실시 * 출처 : 장봉임외, 사물인터넷보안기술연구 (2014) IoT 와관련된보안위협은지속적으로발표되고있으며, 금전적인손실뿐만아니라생명에도 영향을가할수있으므로 IoT 와관련된보안에보다적극적인대응이필요함 258

산업용고신뢰 / 저전력네트워킹 [ IoT 관련보안위협사례 ] 발생일 2014.01 2014.03 2013.03 미국보안업체 Proofpoint 는스마트 TV 와냉장고, 홈네트워크라우터를해킹하여 좀비가전 을만든뒤악성이메일을 75 만건발송한사이버공격사례를공개 설명 이혼한남편이와이파이에연결된가정용보일러의온도를조절할수있는앱을삭제하지않고금전적손실을발생시킬목적으로수시로온도를조절 보안컨설팅업체인 Team Cymru 는해커들이 D-Link, Tenda, Micronet, TP-Link 등이제조한약 30 만개의공유기를해킹했다고경고 2014.06 유로플 (Europol) 은올해또는수년안에자동차, 의료기기, 웨어러블기기등 IoT 기기를해킹한온라인납치와살인등사이버범죄발생을우려하며, 정부에대책방안을요구 2014.08 2014.09 2015.08 2016.08 2016.09 블랙햇을통해 KNX 프로토콜기반의취약성으로인해아이패드 2 만으로중국의한호텔의방온도, TV 온오프, 블라인드, 문밖표시등에이르기까지원격제어시연 ISEC 2014 컨퍼런스에서로봇청소기원격조종을위해필요한앱의인증방식취약점과로봇청소기에연결되는 AP 의보안설정상의취약점등을악용해로봇청소기에탑재된카메라로실시간모니터링시연 블랙햇에서주행중인지프체로키차량의전화선을이용한원격조작으로액셀레이터, 브레이크기능을무력화하는실증을선보였으며, 이영향으로피아트, 크라이슬러, 오토모빌스 (FCA) 는 140 만대의차량을리콜실시 블랙햇을통해차량의임의조작, IoT 조명시스템조작등의시연을선보임 - 차량정보를취득하는 OBD2' 커넥터를통해액셀레이터와블레이크기능을비활성하거나임의 조작이가능함을증명 - 스마트 IoT 조명시스템을드론으로원격해킹하여빌딩근처의전기를전멸시키는시연을보임 텐센트산하 킨보안연구소 연구진이테슬라의전기자동차를해킹해달리는차량을원격으로급브레이크를걸고, 사이드미러, 트렁크, 좌석, 방향지시등을원격제어기능을시연 2016.10 16.02.12~06.15 일까지불특정다수의공유기를해킹해스마트폰을허위포털사이트로접속하도록유도하여악성앱을유포한후스마트폰 1 만 3,501 대로부터포털계정을부정생성 * 출처 : 금융보안원, 사물인터넷개요및보안동향조사 (2016) 259

기술개발테마현황분석 나. 범위및분류 (1) 산업용네트워크관련기술구성 산업용네트워크기술의 IoT는개인, 공공, 산업분야 IoT로구분이가능하며, IIoT는 IoT 기술의산업분야별응용이고기술구성을공유 ARC 자문단은 IEC/SG 8의인더스트리 4.0을 IIoT의중요한서브셋으로고려하기도함 IEEE SA OP2413은산업자동화에대한 IIoT 프레임을제시하며 IIoT 시스템구성의 4대주요부분은지능자산, 데이터통신구조, 데이터설명력을갖기위한분석및응용, 연결강화와정량화의사결정임 지능자산은센서, 프로세서, 메모리, 통신능력을가진자산이나기계를의미하며가치사슬을통한데이터생성과정보를공유하고자가인식과자동작동을목표로함 자산및객체간의데이터통신은인터넷이외에다양한통신기술구조와빅데이터처리를위한클라우드기술, 시스템및자산최적화및비가동시간감소를위한분석도구와 SW 등을기반으로함 IIoT 기술은별도축으로진행된 WSN과 IoT(M2M) 의진화선상에서 CPS를축으로융합기술을공유 스마트공장통합운영및서비스기술 스마트공장애플리케이션들에대한효과적인운영환경을제공할수있도록애플리케이션간통합, 하위플랫폼및디바이스와의연계및기타관련시스템들과의연동을위한운영및서비스기술필요 대용량제조데이터를연동한스마트공장애플리케이션의통합운영프레임워크를개발하고, 실시간데이터기반가상모델생성기술과제조지식화기술을탑재하여확장된운영및서비스환경구축 * 출처 : KISTI, 중소제조업스마트공장기술동향과이슈 (2015) [ 산업사물인터넷 (IIoT) 의자리매김 ] 260

산업용고신뢰 / 저전력네트워킹 IIoT는디바이스연결, 인프라구축, 산업별혁신적솔루션개발단계를공유 IIoT 개발의 1단계는산업영역별사물객체로부터수집된제한된정보와데이터를실시간으로조회하는수준이며, 2단계는연결사물의증가와대량데이터의수집분석을위한빅데이터플랫폼예측및패턴분석, 미들웨어등의인프라기술이개발되는수준, 3단계는사물의자율연결과상호운영성기반의솔루션과서비스가구현되는수준임 IIoT 구현수준은다양하나핵심적공통기술은센싱, 네트워킹, 인터페이스기술등이며, IIoT의핵심기술은저전력네트워킹기술, 센서데이터최적화및관리기술, 저전력임베디드 OS 기술, 새로운전력공급및저장기술, 저전력프로세서기술등으로구성 IIoT의사업적가치사슬은기기부품, 네트워크, 플랫폼, 서비스솔루션으로구성되며각단계별기술구성은다양해질수있음 [ 스마트공장구성의 3 계층 ] 계층구분세부내용 애플리케이션제조애플리케이션컴포넌트연동프레임워크 제품및공정설계, 제조실행, 품질분석, 설비보전, 제조안전, 증강작업, 유통조달 플랫폼 IoT 공통플랫폼 빅데이터플랫폼 가상현실생산시스템 (CPP) 플랫폼 데이터분석, 수집, 관리정보가시화 공장지원모델링, 시뮬레이션 생산프로세스제어관리 가치사슬공급망연계 Cloud 플랫폼 기기및네트워크 이기종다종프로토콜지원 IoT 게이트웨이스마트디바이스 HMI/PLC 유무선팩토리네트워크 RDFID/ 스마트메모리 / 스마트센서 * 출처 : Technology development road map for smart factory (2015) 261

기술개발테마현황분석 (2) 주요요소기술분류 산업용고신뢰 / 저전력네트워킹분야는 IoT를위한통신기술과관련하여 IEEE 802.15.4e 기반 IPv6-enabled 산업네트워크구축기술, 무선센서네트워크기술등이포함되며, 고신뢰유무선통신기술과관련하여고가용성산업용전용통신기술, SIL3가지원되는산업용기능안전통신기술, 1Gbps 산업용실시간통신기술등이포함되고, 산업용게이트웨이기술과관련하여이종연동형산업용게이트웨이기술, 산업용게이트웨이자율적지능화기술등이포함됨 [ 제품분류관점기술범위 ] 기술개발테마제품분류관점세부기술 IoT 를위한통신기술 IEEE 802.15.4e 기반 IPv6-enabled 산업네트워크구축 무선센서네트워크 IEEE 802.15.4e 기반산업용인프라구축에필요한네트워크요소기술 컴퓨팅능력과무선통신능력을갖춘센서노드를응용환경에배치하여자율적인네트워크를형성하고센서노드로부터획득한 정보들을무선으로수집하여감시 / 제어등의용도로활용하는기술 산업용고신뢰 / 저전력네트워킹 고신뢰유무선통신기술 고가용성산업용전용통신기술 SIL3 가지원되는산업용기능안전통신기술 플랜트설비들에서다양하게발생할수있는통신장애상황을최소화하여신뢰성을강화하는산업표준네트워크프로토콜기반의통신기술 안전무결성수준 (SIL3) 을만족하는기능안전통신기술 1Gbps 산업용실시간통신기술 센서, 구동기, 제어기를실시간으로제어하는산업용통신기술 산업용게이트웨이기술 이종연동형산업용게이트웨이기술 산업용게이트웨이자율적지능화기술 이종의네트워크로구축된생산환경에서도상호호환성을가능하게하는네트워크간인터커넥팅기술 단위 / 세부제조단계에서제조상황에따라지능적 / 자율적으로공정제어할수있도록게이트웨이에지능을부여하는기술 262

산업용고신뢰 / 저전력네트워킹 2. 외부환경분석 가. 산업환경분석 (1) 산업의특징 2030 년산업용네트워킹기술의규모가 10 조 6 천억달러에달할것이라는전망처럼제조업 성장의원천이제품에서플랫폼과생태계로천이되면서 IIoT 기술이부상하고있음 글로벌기업들은 IIoT를제조분야기술혁신의핵심으로보고 IIoT 플랫폼과소프트웨어개발공급에기술역량을집중시키고있음 최근 IIoT 핵심기능은기술성숙에따라가치를높이는방향에서정의 SW, 스마트화, 자동화등의구현요소를강조하고있음 IIoT 서버플랫폼은클라우드서비스와센서기기의간단한통합을위해응용미들웨어를기기에연결하는게이트웨이, 기기와클라우드간비동기적메시징을위한메시지, 프락시처리, 기기식별관리를위한종단관리, 모바일기기상의응용프로그램및소프트웨어원격관리를위한기기관리, 멀티테넌트와내장메모리에데이터저장관리를위한저장소, 기기데이터의전송과메시지변환을위한프레임워크인메시지전달, 실시간필터링및상관분석처리기능을내장한이벤트처리, 공동관리및설정을위한웹기반 GUI 기능등을기본기술로구축해가고있음 특히기기드라이버와 SDN(Software Defined Network) 기반의 SW를통해응용분야별로데이터를수집, 저장, 운영하며기존정보데이터와의통합가상화와통합분석을강조하는경향도나타남 프로세스제어와제조산업에서 IIoT 진화는무선센서기술이주도하며, 솔루션설계시 이질적디바이스의연결성과확보관리를위해센서클라우드서비스, 네트워크구조, 게이트웨이등 IIoT 의핵심적구성요소들에대한소프트웨어정의가필수적으로검토되고있음 소프트웨어정의기반의 IIoT는 IIoT용 FD( 현장기기 ), GW( 게이트웨이 ), SC( 센서클라우드 ) 로표현가능 IIoT FD는 CoAP 기반제어인터페이스, 프로토콜, 센서로구성되며, IIoT SC와 GW는컨트롤러와데이터매니저모듈을기본으로구성되고, IIoT 시스템의신뢰성, 보안성, 확장성, 서비스질 (QoS) 같은문제를해결하기위해소프트웨어정의기반의 IIoT(SD-IIoT) 와 WirelessHART, WebSocket, 제한적응용프로토콜 (CoAP), SDN같은네트워킹기술을기반으로새로운 IIoT 시스템의구조와 QoS 이슈를해결하기위한새로운구조가제시되고있음 게이트웨이 (GW) 는미들웨어안에서원격구성능력으로현장기기 (FD) 와 GW 간, GW와 SC 간의연결을제공하는구조적요소이며, 다양한 IIoT 미들웨어프레임에서공동객체요청중계구조 (CORBA) 의적용이가능하나, 분산시스템의 HTTP 기반웹서비스기술대비실행이복잡함 프로세스제어를위한통신플랫폼통합구조 (OPC-UA) 는프로그램로직제어기 (PLC) 와분산제어시스템 (DCS), 고수준웹서비스등과전송제어프로토콜 (TCP) 기반의연결성을제공할수있으며, GW와 SC간의실시간데이터전송능력은새로운 HTML5, 웹소켓이나 CoAP 프로토콜에서생성될수있고, 이런구조에서소프트웨어정의능력기반의 IIoT 기술구성요소의추가가가능함 263

기술개발테마현황분석 * 출처 : KISTI, 중소제조업스마트공장기술동향과이슈 (2015) [ SW 정의기반의 IIoT 연계구조 ] IIoT와 M2M 등에 ZigBee, 6LoWPAN, IETF 6tisch, Wireless-HART, ISA100.11a 같은저전력소비현장기기기술이사용가능하고 IIoT 시스템은단일기술로만구성될수는없음 프로세스제어와제조에서는주로시분할다중접속 (TDMA) 통신과채널호핑구조의 Wireless HART, ISA100.11이사용되며, 공정중과정에서는저지연확정네트워크 (LLDNs) 를위해개선된 IEEE 802.15.4e MAC 하부층에타임슬롯채널호핑 (TSCH) 을인식하는 IETF 6tisch가사용됨 분산된센서기기의연결성을제공하는다양한 SC서비스는데이터의저장소, 가시화, 연결성, 분석을제공하며, 대표적솔루션으로 Sensor Cloud(SC) 와 Thing Worx의간편 API 같은클라우드서비스와 RESTful 인터페이스에의한데이터업로드, Amazon Kinesis의스트리밍데이터클라우드서비스와 IBM Bluemix의클라우드및분석서비스등이제시되고있음 산업현장에서실제 IoT 기기와서비스간의데이터서비스는엄밀히실시간기반이아니며 SC가직접적으로자동화제조를지원하지않는경우가많아현장기기들간정보처리를위한메시지교환프로토콜기반의미들웨어를포함한게이트웨이의기술개발이증가하고있음 이질적인 FD, GW, SC간의상호운영을위해 HTML5, 웹소켓, CoAP, 메시지교환프로토콜인 MQTT-S 등의방법이많이사용되고있으며, 웹소켓은 FD와 IoT 미들웨어간의양방향연결을제공하는 TCP기반의 HTTP가사용되고있음 MQTT-S는휴면센서네트워크를위한사용자데이터그램프로토콜 (UDP) 의양방향연결성을제공하며, CoAP는웹서비스지향구조로 MQTT-S 이상의부가적서비스를제공하는 IETF 표준으로 ARM Sensinode 와같은개방형소스와 Californium CoAP와같은상용소스들이있음 IIoT 시스템의제어능력은현장 WSN, 내외부백본네트워크구조, SW 애플리케이션및네트워크프로토콜의제어가핵심 라우터와스위치관련처리및대기지연은 SDN 기술을통해최적화할수있음 스마트공장관련기술로산업공정측정, 제어, 자동화 (IEC TC65), 자동화시스템및통합 (ISO TC 184), 스마트머신, 빅데이터, IoT, 클라우드컴퓨팅 (ISO/IEC), 자동화 (ISA), 제조기업솔루션 (MESA), 스마트제조 (IEC SMB) 분야의표준화가진행되고있음 264

산업용고신뢰 / 저전력네트워킹 IIoT와 IoT 기술은기기및플랫폼중심적으로확산되고있음 OS는인터넷과웹기반의데이터수집및전송기능의내장형태이며사업모델의존적 다양한오픈플랫폼과센서관리계층이나가상머신들이개발되고있으며, 관련무선통신및네트워크기술은 WPAN (IEEE 802.15xx), 블루투스 4.0, ANT+, IPv6 및 UDP 공개표준, 주파수호핑 (ISA 100.11a), IEC62591-1, 동기화, 메시구조, 채널호핑 (WirelessHART), GHz Wi-Fi (IEEE 802.11), 광범위대량센서통신 (ITU- RM.2002,2224), 초저전력의장거리통신 (Weightless), MAC/PHY 저전력양방향통신 (Z-Wave), Zigbee, LoWPAN, 저전력저손실라우팅 (ROLL) 표준등의관련규격이있음 [ OSI 층에따른 IIoT 적용기술 ] OSI 층 7-A1 6-PL 적용기술 ISA100 기본프로토콜, Fieldbus(Ethernet- IP, EtherCAT, CC-link, Profinet/ 객체매핑, 터널링프로토콜 /Profibus, Modbus, Hart, Wi-Fi 및레거시프로토콜지원확대 5-SL AES128 bit 기반보안키, 네트워크 ID, 단대단보안, PKI 기반 / 흡대흡, 단대단보안 / 반복공격 4-TL/3-NL UDP, IPv6/ 백본라우팅, IPv6 접속 /6LoWPAN 2-DLL Mesh 네트워크 /AES 128 보안 / 복합설정 / 백본통신링크 / 다중채널호핑 / TDMA, CSMA, HYBRID/ 무선진단확장 / 채널재고 / 라우팅및비라우팅 I/O 디바이스 1-PHY IEEE 802.15.4 e/k/g * 출처 : KISTI, 중소제조업스마트공장기술동향과이슈 (2015) 265

기술개발테마현황분석 (2) 산업용무선통신산업의트렌드 무선통신분야는 802.11 을기반으로한 Wi-Fi 기술과 802.15.4 를기반으로한다양한기술들이 있으며, IEC 에서주파수대역은산업환경을고려하여대역폭 (80MHz) 주파수 (1.4GHz~6GHz) 를검토중 [ 산업용무선통신산업의트렌드 ] 구분 802.11 Wireless HART ISA 100.11a WIA-PA /FA Bluetooth ZigBee 주파수 (GHz) 2.4/5 2.4 2.4 2.4 2.4 868MHz 915MHz 2.4 표준규격 IEEE Std 802.11n IEEE Std 802.11ac IEEE Std 802.15.4 IEC 62591 IEEE Std 802.15.4 IEC 62734 IEEE Std 802.15.4 PA: IEC 62601 FA: IEC 62948 IEEE Std 802.15.1 IEEE Std 802.15.4 Security WPA (Wi-Fi Protected Access) AES-128 encryption AES-128 encryption AES-128 encryption AES-128 encryption, service 따른 security level 존재 AES-128 encryption 주요 Application Mobile phone, PC input & output device, Industrial FA Industrial PA Industrial PA Industrial PA/FA Mobile phone, PC input & output device, Wireless bridge SmartHome, Connected lighting, Utility industry 주요특징 Device 확장불가능 통신속도높음 (150/450Mbps) 250m까지통신가능 추가 security 개발필요 HART 기반 통신속도낮음 (250kbps) 표준security 사용가능 IPv6 packet 기반 통신속도낮음 (250kbps) 표준 security 로사용가능 Physical layer 이외 PA/FA 같은규격 PA: 통신속도낮음 (250kbps) 표준security 사용가능 통신속도높음 (24Mbps) 페어링필요 끊김현상발생 Device 확장성우수 (65536 EA) 여러주파수대역사용 통신속도낮음 (250kbps/40kbps) * 출처 : LS 산전, 스마트공장을위한 IoT 및산업네트워크동향 (2016) 266

산업용고신뢰 / 저전력네트워킹 나. 시장환경분석 (1) 세계시장 세계스마트공장통신기술시장은연평균 8.1% 씩 2021년에 62억달러로성장할전망 제조업의디지털화로전통적인생산공장에사물인터넷기술을접목해비용절감과생산성향상이되고, 첨단의료기기, 공장자동화, 국방, 환경등산업및생활전분야에확산되어다양한서비스및제품이보급되는등제조업을중심으로공정및생산효율화등에사물인터넷이적극활용되면서다른산업의사물인터넷확산을견인할것으로전망 [ 스마트팩토리통신기술세계시장규모및전망 ] ( 단위 : 백만달러, %) 구분 16 17 18 19 20 21 CAGR 합계 4,200 4,540 4,908 5,306 5,735 6,200 8.1 * 출처 : Markets and Markets analysis (2014), KISTI 마켓리포트스마트팩토리 (2016) [ SDN 세계시장규모및전망 ] ( 단위 : 백만달러, %) 구분 16 17 18 19 20 21 CAGR 합계 2,230 4,224 8,000 15,152 28,698 54,354 89.4 * 출처 : 한국네트워크산업협회, 차세대네트워크기술및산업동향자료집 (2016.07) * 출처 : Stracorp (2014) [ 세계산업네트워킹시장성장추이 ] 267

기술개발테마현황분석 시장조사회사에서예측하고있는산업네트워킹시장규모전망치는현격한차이를보이고있는데, 이는 IoT 시장범위의불명확성, 향후발전전망에대한불확실성등아직까지시장규모를논하기가매우어려운현실을반영 IDC는 2013년 1조 9,000억달러규모의세계 IoT 시장이오는 2020년까지연평균 13.5% 성장, 7조 1,000억달러에이를것으로전망 Machina 는 2013년이후 2022년까지세계 IoT 시장규모가연평균 21.8% 성장할것으로전망하고있으며, 부문별로는애플리케이션 / 서비스부문이 90%, 시스템오퍼레이터부문이 66.1% 의높은 CAGR을보일것으로전망 Gartner는 2015년 IoT 서비스시장규모를 695억달러로예상하고 2020년에는약 4배가까이성장한 2,630억달러에이를것으로전망 사물에대한수요가소프트웨어, 서비스, 반도체소자에이르는전체가치사슬에걸쳐확산되고, 사물이개별반도체수요를주도하면서 IoT 반도체가소비자, 공업, 의료, 자동차등다양한산업에걸쳐성장할것으로예측 * 출처 : 삼성증권자료재인용 ( 원출처 : IDC, GSMA, Gartner, Machina) [ 세계산업네트워킹시장전망 (2020 년 ) ] 268

산업용고신뢰 / 저전력네트워킹 (2) 국내시장 국내산업용네트워크중 SDN 의시장규모는 2018 년 1,527 억원, 2021 년에는 7,397 억원에이를전망 스마트공장구현을위한엔지니어링산업의경우, 대기업하청분야로전락해관련기술개발 보다는대부분독일, 일본등선진기술을활용하는수준임 국내중소 중견제조기업의경우, 수십년동안쌓아온해당분야의경험을기반으로공장을계획 설치 운영 [ SDN 국내시장규모및전망 ] ( 단위 : 억원, %) 구분 16 17 18 19 20 21 CAGR 합계 533 902 1,527 2,584 4,372 7,397 69.2 * 출처 : 한국네트워크산업협회, 차세대네트워크기술및산업동향자료집 (2016.07) 우리나라관계부처가합동으로발표한자료에서는 2013 년 2,000 억달러수준이었던글로벌 IoT 시장이 2020 년까지연평균 26% 성장한 1 조달러에이르고, 국내 IoT 시장은동기간 연평균 33% 성장한약 17 조원에이를전망 * 출처 : 관계부처합동발표자료 [ 세계 ( 좌 )/ 국내 ( 우 ) 산업네트워킹시장전망비교 ] 269

기술개발테마현황분석 (3) 무역현황 산업용고신뢰 / 저전력네트워킹으로품목단위의무역현황을분석하는데한계가있어수출품목중 네트워킹기술과관련된무선통신용중계기의무역현황을살펴보았으며, 수출량은소폭증가하였음 수출현황은 12년 1억 1,524만 8천달러에서 16년 1억 3,970만 4천달러수준으로소폭증가하였으며, 수입현황은 12년 794만 8천달러에서 16년 994만 4천달러수준으로증가하였고, 무역수지흑자폭은증감을반복하는것으로나타남 최근 5년 ( 12~ 16년) 간연평균성장률을살펴보면수출금액은 4.9% 로증가하였으며, 수입금액은 5.8% 로증가하였고, 전체무역수지는 4.9% 로증가한것으로나타남 무역특화지수는 12 년 (0.87) 과 16 년 (0.86) 이유지되고있어수출특화상태를유지하고있는 것으로나타났으며, 네트워크와관련하여국내의무선통신용중계기제품의해외시장진출이 활발하게이루어지고있는것으로분석 [ 산업용고신뢰 / 저전력네트워킹관련무역현황 ] ( 단위 : 천달러, %) 구분 12 13 14 15 16 CAGR 수출금액 115,248 152,546 145,980 129,276 139,704 4.9 수입금액 7,948 11,060 7,534 7,863 9,944 5.8 무역수지 107,300 141,486 138,446 121,413 129,760 4.9 무역특화지수 * 0.87 0.86 0.90 0.88 0.86 - * 무역특화지수 = ( 상품의총수출액 - 총수입액 )/( 총수출액 + 총수입액 ) 으로산출되며, 지수가 0 인경우비교우위는중간정도이며, 1 이면완전수출특화상태를말함. 지수가 -1 이면완전수입특화상태로수출물량이전혀없을뿐만아니라수입만한다는뜻 * 자료 : 관세청수출입무역통계 HS-Code(8517626060) 활용 270

산업용고신뢰 / 저전력네트워킹 다. 기술환경분석 (1) 기술개발트렌드 IBM은 IoT의발전단계를디바이스연결단계 (IoT 1.0), 인프라구축단계 (IoT 2.0), 산업별혁신솔루션개발단계 (IoT 3.0) 등 3단계로구분 IoT 1.0은초기단계로인터넷에사물을연결하는기술이중심이되는시기이며, 네트워크에연결된사물의기능이나사물로부터제공되는정보가제한적으로수집된데이터를실시간으로조회하는수준 IoT 2.0은중간단계로사물이주변환경을센싱하는능력을가지고다른사물과의연결이가능해지는시기이며, 센서와통신모듈가격하락, 통신기술발전등으로인터넷에연결된기기수가급격히증가하고, 대량의데이터의수집, 분석을위한빅데이터플랫폼, 예측분석, IoT 미들웨어등다양한인프라기술이개발 IoT 3.0은마지막단계로사물의자동수행능력과상호연결성을이용하여산업혁신을위한솔루션을만들어가는시기이며, 자동차, 교통, 스마트홈, 에너지, 유틸리티, 보안, 금융, 헬스케어, 제조업등광범위한분야에서서비스가구현 IoT 솔루션아키텍쳐는크게디바이스 통신계층, 정보 서비스계층, 어플리케이션계층등 3단계계층으로구분 디바이스및통신계층은사물에대한센싱, 제어, 통신을담당하는계층이며, 정보및서비스계층은디바이스로부터실시간또는이력정보를취득, 저장, 처리하고서비스개발을위한다양한인터페이스를제공하는계층이며, 어플리케이션계층은특정비즈니스를수행하기위해생산된정보를소비하는계층 IoT의핵심기반기술은일반적으로센싱기술, 네트워킹기술, 인터페이스기술로구분 센싱기술은온도, 습도, 열, 가스, 조도, 초음파등다양한센서를이용하여원격감지, 위치및모션추적등을통해사물과주위환경으로부터정보를획득하는기능으로, 최근 MEMS, 반도체 SoC, 임베디드소프트웨어기술의발전으로과거보다지능화된스마트센서가널리활용 네트워킹기술은인간과사물, 서비스등분산된환경요소들을서로연결시킬수있는유무선네트워킹기능으로, 현재 4G/LTE, WiFi, 블루투스, 위성통신등을이용할수있으며, 5G의발전에주목 인터페이스기술은 IoT의주요구성요소를통해특정기능을수행하는응용서비스와연동하는역할로정보의검출, 가공, 정형화, 추출, 처리및저장기능을의미하는검출정보기반기술과위치정보기반기술, 보안기술, 데이터마이닝기술, 웹서비스기술등으로구성 271

기술개발테마현황분석 Gartner 는 IoT 실현을위한필요핵심기술로저전력네트워킹기술, 센서데이터최적화및관리기술, 저전력임베디드 OS 기술, 새로운전력공급및저장기술, 저가격 저전력프로세서기술등 5개요소를지목 IoT의핵심기술은한정된전원으로단말에서최대한오래견딜수있는저전력혹은전원공급기술과시장에빠르게확산될수있는저가격의단말개발기술이며, 이를위해칩벤더나디바이스모듈업체는자사의하드웨어단말플랫폼과소프트웨어개발환경을모두제공하는확산정책을전개중 [ IoT 실현을위한필요요소기술 ] 요소기술 필요기술 저전력네트워킹기술 사물의통신방식에따라단말에서지원되는통신반경, 데이터전송율, 단말가격, 소모전력이많이달라지며, 전송데이터율은낮지만저전력을사용하는 ZigBee, Bluetooth LE, Sub-GHz 방식의 802.11ah 및 ZWave 방식이사용되고있음 센서데이터최적화및관리기술 IoT 서비스는수많은단말로구성되고, 단말간데이터전송이빈번하게발생하게 되므로, 단말의전력소모가많아지게되며, 이러한환경에서네트워크의저전력화를 위한데이터의경로설정및흐름제어등의데이터전송효율화기술이중요 저전력임베디드 OS 기술 저가격 / 저전력을위한사물단말에사용되는 HW 모듈은제한적메모리와성능을 가지게되며, 이에따라데이터수집및데이터전송을효율적으로관리해주는 경량운영체제가필요함 현재 TinyOS, Contiki, NanoQplus 등의경량운영체제가많이사용되고있음 새로운전력공급및저장기술 IoT 단말들은직선뿐만아닌곡선등다양한모양을하게될것이며, 이를위한 플렉시블전력공급장치와더욱장시간사용할수있는고밀도배터리기술이필요하고, 반영구적인사용을위해전력자가생산및무선충전기술도요구 저가격 저전력프로세서기술 단말의빠른확산을위해서제품의저가격화가선행되어야큰저항없이소비자의 삶에스며들수있으며, 단말보급에선순환을가져올수있음 * 출처 : ETRI (Gartner 자료인용 ) 272

산업용고신뢰 / 저전력네트워킹 (2) 기술환경분석 보안및프라이버시보호를위한대응 IoT 환경은기존 PC, 모바일기기중심의사이버환경과달리그보호대상범위, 대상특성, 보안담당주체, 보호방법등에있어새로운시각으로접근해야할필요성이제기 IoT 환경에서는기기등의연결방식, 네트워크, 객체의속성에이르기까지다양한환경조건들이존재 인터넷과같은공용네트워크, 사설네트워크, RFID 기반의센서네트워크, 3G/4G LTE 등다양한네트워크가사용되며, 단순신호처리기능을가진소전력 / 저비용의센서는물론데이터처리에대한모든기능을갖춘상용 OS가탑재된시스템까지다양한단말들이연결되므로보안대책대안마련어려움 보안전문가들은 IoT 보안위협에대응하기위해센서 기기, 통신 네트워크, 플랫폼, 응용서비스로구분하여각각의보안대책은물론전체적인관점에서대응할필요성을제기 IoT 기기는가격제약에따라 CPU, 메모리등성능제한이크므로소프트웨어업데이트및관리가곤란하고제한적연산능력으로기존보안기술의적용이어려워보안에취약 통신 네트워크는불안전하게정의된표준에서의보안과과도하게 SSL(Secure Sockets Layer, 네트워크데이터암호화프로토콜 ) 에의존하고있어보안에취약 프라이버시보호를위해서는정보의센싱, 가공 처리 저장 활용단계별로프라이버시보호 기능을제공할필요가있음 프라이버시정보는허가받지않은자의단말조작이나단말에서의하드웨어및소프트웨어처리시데이터의전송과정혹은저장장치에서데이터처리과정등어느단계에서도누출될가능성이존재 정보센싱단계에서의프라이버시보호가필요함과동시에정보가공 처리단계와정보저장 활용단계등각단계별로프라이버시보호대책이필요 IoT 보안을위해서는침해대응체계를전면개선할필요가있음 IoT 와관련, 새로운보안취약점이나악성코드발생시, 이에대한신속한탐지와분석을통해 대응체계를마련할수있도록업체간경쟁보다는정보공유를통한협력체계구성이중요 IoT 보안시장은초창기로아직선두주자가없는상황에서국내외기업들이시장선점을위한경쟁개시 삼성그룹은 2014년도미래기술육성사업지정테마지원 10대과제중하나로 IoT 보안분야를선정 미국, 유럽, 중국등주요국가에서도 IoT 육성정책을세웠으며, 최근에는보안위협으로부터발생될수있는문제를해결하기위한사이버보안강화정책추진중 273

기술개발테마현황분석 [ 해외국가별주요보안정책동향 ] 국가 미국 정책동향 IoT를중심축에둔보안정책이나법제도가아직정립되지않았으나, 특정분야에대한사이버보안강화정책은지속적으로추진중 백악관은주요기반시설을겨냥한사이버공격에대응하기위해대통령행정명령을발동하고, 미국 NIST( 국립표준기술연구소 ) 의주도하에사이버보안프레임워크를수립 유럽 EC( 유럽위원회 ) 는 IoT가확산됨에따라보안위협이나사생활침해등의부작용이발생할수있음을인지하고, 지속적인공공-민간의견수렴을통해필요한제도적기반을준비중 유럽 IoT 연구단 (European Research Cluster on the Internet of Things) 에서는 IoT와관련된전반적인기술연구가이루어지고있으며, 이중에는 IoT 보안관련연구과제도포함 중국 11년 12월중국 MMIT( 공업정보회부 ) 는 IoT 정책을구체화한 사물인터넷 12차 5개년계획 을공개하고, 원천기술혁신, 산업생태계육성, 기술응용수준제고등의목표를설정함 사물인터넷발전 10개전문행동계획을수립하고핵심초안기술개발및보안테스트평가플랫폼구축을추진하는등자국의보안역량강화를모색중 일본 IoT 기술을활용하는데있어기업들의보안및사생활침해등의문제로인한소극적대응을방지하고자가이드라인제시예정 일본정부는표준화, 기술개발, 실증실험을적극독려하고있으며, 사물인터넷추진컨소시엄을주축으로지원가속화 * 출처 : KISTEP, 사물인터넷발전과보안의패러다임변화 ( 배상태, 김진경 ) (2016) [ 국내주요정책동향 ] 주관기관발표일정책동향 2009.10 사물지능통신기반구축기본계획 방송통신위원회 2010.05 10 대방송통신미래서비스 중 IoT 포함 2011.10 7 대스마트신산업육성전략 중 IoT 포함 2013.06 인터넷신사업육성방안 중 IoT 포함 2014.05 2014 년정보통신및방송기술진흥시행계획 중 IoT 포함 미래창조과학부 2015.06 사물인터넷 (IoT) 정보보호로드맵수립 - IoT 공통보안 7 대원칙발표 (IoT 공통보안원칙 v1.0) 2015.12 K-ICT 사물인터넷확산전략수립 2016.09 IoT 공통보안가이드라인 발표 * 출처 : 금융보안원, 사물인터넷개요및보안동향조사 (2016) 274

산업용고신뢰 / 저전력네트워킹 국내의경우 2009 년 IoT 분야의국가경쟁력강화및서비스촉진을위한기본계획을수립하고신사업육성방안을통해경쟁력을강화하였으며, 최근정보보호에초점을맞춘정책수립 IoT 공통보안가이드라인 ( 미래창조과학부 ) 은 IoT 보안얼라이언스및산 학 연전문가가참여하여민간주도로개발되었으며, 공통보안 7대원칙을구체화 상세화한 15대요구사항을제시 주요정부부처에서는대학및연구기관이보유한첨단연구장비를공동활용할수있도록지원하는연구장비공동활용지원서비스를운영 중소벤처기업부산하중소기업기술정보진흥원을통해대학및연구기관이보유한연구장비의중소기업공동활용을지원하여국가장비활용도제고와중소기업기술경쟁력향상을도모 과학기술정보통신부국가연구시설장비진흥센터는기반구축형연구장비의효율적운영체계마련을목적으로장비활용종합포털사이트 ZEUS 를통해국가연구시설 장비의활용극대화를위해필요한정보를체계화하고모두가편리하게이용할수있도록최상의서비스를제공 산업통상자원부, 한국산업기술평가관리원, 한국에너지기술평가원, 한국산업기술진흥원에서는산업기술개발장비공동이용시스템인 e-tube 를통해산업기술 R&D에필요한연구장비를보다쉽고, 빠르고, 편리하게이용할수있도록적극지원 275

기술개발테마현황분석 3. 기업분석 가. 주요기업비교 산업용네트워킹산업은하드웨어와소프트웨어및서비스가혼합된복잡한밸류체인으로형성되어있으며, 다양한기기 부품, 소프트웨어, 인프라카테고리로구분 ( 기기 부품 ) 다양한무선프로토콜을기반으로기본적인연결성을제공하는 무선 통신칩, 다양한환경적 / 전기적변수를측정하여데이터수집을제공하는 센서, 데이터처리등칩에저가의지능을제공하는 마이크로컨트롤러, 무선칩과센서및마이크로컨트롤러를단일패키지로조합하는 모듈, 모듈과어플리케이션소프트웨어등을결합한 디바이스 로구성 ( 소프트웨어 ) IoT 네트워크에대한기본적인관리기능을제공하는 플랫폼소프트웨어, 수집된모든정보를이용가능하고해석가능한형태로최종이용자에게제공하는 어플리케이션소프트웨어 로구성 ( 인프라 ) 데이터전송수단을제공하는 네트워크인프라, IoT 솔루션의전개, 관리및지원을위한 서비스인프라 로구성 [ 밸류체인별주요관련기업현황 ] 구분주요기업비고 칩셋 Qualcomm, Intel, ARM, TI 등 IoT 단말가격에서가장큰비중을차지 센서 ST-Micro, TI Syrikera 등아날로그방식에서스마트센서로빠르게진화중 모듈 Cinterion, Telit, Sierra 등 모듈이임베디드형태로각종단말기에내장 Huawei, SIMCOM 등이저가전략으로시장진입모색 단말기 Apple, Google, 삼성전자, LG 전자등 웨어러블기기 ( 스마트안경 시계 ), 스마트카등다양한분야에서지능형단말을개발 플랫폼 IBM, Cisco, Oracle, Google, Axeda, AT&T, SKT, KT 등 통신사업자, 인터넷포털, SI 등기업이치열하게경쟁 이동통신 AT&T, Verizon, Telefonica, Vodafone, NTT, China Mobile, SK 텔레콤등 이동통신사업자가네트워크에서플랫폼, 서비스사업으로영역을확장 서비스사업자 CrossBridge, Numerex, KORE 등 자동차, 건설, 가전, 의료등타산업과의융합형서비스의기하급수적출현이예상 * 출처 : 한국사물인터넷협회 (2014), 산업연구원 (2014) 재정리 276

산업용고신뢰 / 저전력네트워킹 산업네트워킹관련기업들은주도권선점을위한자사중심의생태계조성적극추진 최근 Cisco, Google 등글로벌 IT 기업을중심으로기업간 M&A( 인수합병 ) 가빈번하게이루어지고있는데, 이는 IoT 시대를대비하기위한활동으로업계의주목을끌고있음 Google은최근스마트폰 OS ' 안드로이드 를 TV, 자동차, 시계등주요기기에모두집어넣는다는야심찬계획을발표하였으며, Nest( 실내온도조절장치업체 ) 와 Dropcam( 인터넷감시카메라업체 ) 을연이어인수하는등다양한기기를인터넷에연결하는 IoT 시대에대비 Cisco는만물인터넷시대를대비, 오픈스텍플랫폼기반의 인터클라우드 라는클라우드의네트워크구축계획하에, 최근네트워크관리솔루션업체인 Tailf Systems의인수계획과실시간협업솔루션업체인 Assemblage의인수를발표하였으며, IoT용앱개발프레임워크인 IOx' 를앞세워 IoT 플랫폼선점에나섬 AT&T는 Cisco, GE, IBM, Intel 등과제휴, 기업의기기모두를연결하는사실상의 IoT 네트워크제공자를겨냥하고있으며, Qualcomm은커넥티드기기용오픈소스사물인터넷프레임워크올조인 (AllJoyn) 을만드는데기여 [ 주요관련기업현황 ] 업체 개요 Cisco Cisco Systems 는네트워크관리솔루션업체인 Tailf Systems 인수계획 (1.75 억달러 ) 을공개 ( 14 년 6 월 ) 하였으며, 표면적으로는 Cisco 의클라우드가상화전략의일환이나궁극적으로 IoT 전략을겨냥한것으로보이며, 동년 6 월실시간협업솔루션업체인 Assemblage 를인수 Google 14 년 1 월, Google 은실내온도조절장치업체인 Nest 를인수 (32 억달러 ) 하고, 6 월에는인터넷감시카메라전문기업인 Dropcam 을 5.55 억달러에인수 ARM ARM 은 IoT 를제공하는소프트웨어기술업체 Sensinode 를인수하였으며 ( 13 년 8 월 ), ARM 은 Sensinode 의인수를통해혁신적이고새로운 IoT 애플리케이션도입의가속화를기대 삼성전자 14 년 8 월, 삼성전자는 IoT 관련플랫폼을제작하는 Smart things 를 2 억달러에인수한데이어, 미국의공조기기유통업체 Quietside, 캐나다의모바일클라우드솔루션전문업체인 Printer On 을잇따라인수 Huawei 14 년 9 월, IoT 센서칩을제작하는영국업체 Neul 을 2,500 만달러에인수하였으며, Neul 은소형저전력센서와측정장치를내장한 IoT 서비스용무선모듈을제공하고있고, Huawei 는 Neul 을핵심역량센터로육성, 활용해 IoT 사업을활성화할계획 Megachips 14 년 10 월, 일본의저전력센서등 IoT 관련반도체업체인 Megachips 가웨어러블스마트기기와 IoT 시장확대를위해미국 MEMS 및아날로그팹리스반도체업체 Ci Time 을 2 억달러에인수 * 출처 : 정보통신기술진흥센터, IoT 현황및주요이슈 (2014) 277

기술개발테마현황분석 국내업체및기술동향 국내중소기업사례 에이치투는자체기술을기반으로한 바나듐레독스플로우배터리 (VRFB) 에너지저장시스템을가지고있는업체로, 레독스플로우배터리 (RFB) 는차세대전지로서폭발위험이없고배터리수명이 20년이상으로길어유지 보수비용을획기적으로절감할수있으며, 출력과에너지용량이완벽하게분리되어있기때문에다양한출력의에너지저장장치 (ESS) 용이차전지로매우적합함 - 에이치투는국내에서가장먼저플로우배터리 ESS 상용화에성공하여표준화된제품을생산중 주식회사스맥은기계와통신의하이브리드기업으로산업용기계개발과무선네트워킹솔루션기술및단말장치등을직접개발하여구축하는업체이며, 2016년 7천만불수출의탑을수상하고, 2015년글로벌파트너사인써컴 (Sercomm Corporation) 과해외스몰셀사업을수주함 - LTE 스몰셀은제품크기가작고저전력으로운영되는제품으로스맥의스몰셀게이트웨이는 스몰셀게이트웨이기능 (HeNB-GW) 과 데이터보안게이트웨이 (Security GW) 기능을하나의플랫폼에서통합 제공하는일체형시스템으로 2013년 LG U+ 에상용 납품됨 SIT테크놀로지는통신장비및부품도매업체로국내에서유일하게저전력중장거리무선통신기술인로라 (LoRa) 관련토탈솔루션을공급하는업체로, 로라 (LoRa) 는산업 공공용 IoT 서비스분야에다양하게적용되며, SIT테크놀로지는스마트팩토리 스마트시티에적용가능한애플리케이션을만들었고, 방산장비에도로라 (LoRa) 를적용중이며스마트팜분야도구축중 텔릿와이어리스솔루션즈는무선통신장비제조업체로최근자사의 NB-IoT 모듈 2종이 LTE 카테고리 NB1(NB-IoT) GCF 인증을받고, 산업용 LTE 카드 LM940 이 AT&T 인증을완료하고, MEMS 동작센서기반의저전력블루투스 BLE 4.2 모듈을출시함 - 당사는 IoT 모듈 / 플랫폼 / 커넥티비티를개발하고 Things to apps 를통해글로벌 IoT 솔루션을제공 시스템베이스 는최근 LoRa를접목시킨휴대용독립기지국 로리 를세계최초로개발하고, 관련기술을접목시킨공장자동화시스템기기를준비중이며, 신제품라인은공장자동화에있어최후의방어장치라할수있는현장작업자개인간의통신시스템임 - 휴대용기지국인개인통신시스템 로리 의적용성을확장해공장시설내부의센서노드, 컨버터, 게이트웨이, PC IO에 LoRa 기술을접목한네트워크 Lory Net( 로리넷 ) 을구축하고, 공장자동화시스템에접목할로리넷의신제품라인업은 2017 국제공장자동화전에서선보임 버추얼텍은 WiFi 기반실내위치서비스 (LBS) 를개발하고있으며, 이를활용하여응용서비스를포함한 SI를수행하는업체 이랜서는 RFID 기반의 IT 아웃소싱, SI 및컨설팅서비스를제공, 제조기업을대상으로 ICT를적용 278

산업용고신뢰 / 저전력네트워킹 [ 주요중소기업비교 ] ( 단위 : 백만원, %) 국내업체자산총계매출액 매출액증가율 영업이익율당기순이익율 R&D 집중도 에이치투 18) 6,780 170 72.2-513.4-510.5 850.5 주식회사스맥 208,858 122,369 0.3 3.2 1.5 4.1 SIT 테크놀로지 19) 559 1,741 18.5-1.9-1.8 1.5 텔릿와이어리스솔루션즈 46,362 67,224-12.0 19.4 18.9 13.3 시스템베이스 ( 주 ) 7,124 6,482 10.9 13.2 13.9 3.4 버추얼텍 33,978 12,002-29.5-9.2 75.2 1.8 이랜서 2,810 7,144 35.7 7.4 8.7-18) 에이치투 R&D 집중도는 2015 년기준으로작성하였음 19) SIT 테크놀로지재무정보는 2014 년기준으로작성하였음 279

기술개발테마현황분석 나. 주요업체별기술개발동향 (1) 해외업체동향 세계선진국에서는다양한응용분야에 IoT 지능화기술을접목하여새로운마켓플레이스와지능융합서비스산업을창출하고있음 사물데이터저장 관리 분석 공유를제공하는공통플랫폼을기반으로스마트홈 시티, 재난 안전, 교통, 제조분야등에서지능형서비스제공을위한분산협력형지능강화플랫폼개발시작 모든사물이상호연결되는초연결사회에접어들면서대량의사물들간의초연결을지원하는저전력, 장거리, 비면허대역통신기술과대규모연결을위한 Massive IoT 기술, 엣지네트워크환경의이질적서비스요구사항사이에최적의결합을제공하는인지형네트워킹기술개발추진중 센서와통신기능을포함해서단순모니터링기능을하거나, 서버로전달하는기능에서벗어나인간에게직접가치를제공하는지능형디바이스개발사업추진 구글네스트 2세대는주변센서와통합하여거실에서생활할때, 방으로들어갈때, 사람이있을때와없을때, 어떤공간을이용하느냐에따라자동으로온도센서를조절함으로써인간의동선에따라최적화된기능을제공하는등디바이스가센싱정보를분석해서주변환경을사용자들의기호나안전을고려해서변경하는기술을개발중 - Google 브릴로 (Brillo), 위브및구글나우 (Google Now) : 개발자와제조업체가안드로이드운영체제를기반으로모든기기를연결할수있도록한 IoT 플랫폼, 빅데이터분석을통한지능형검색서비스구글나우연동 IFTTT는 Open API를기반으로사용자의행위를원인으로설정하고결과를설정할수있는지능형매시업웹서비스, 자동화에대한사용자니즈반영, 지식형서비스로확장 Amazon 은아마존웹 (AWS) 및클라우드기반의음성인식서비스알렉사 (Alexa) 를중심으로 Amazon Echo 스마트홈계획발표 Apple은음성인식기술시리 (Siri) 를기반으로지능형개인비서 (Personal Assistant) 서비스및얼굴식별기술을통한홈지능형서비스도입시도 Microsoft의오토립 (Autolib) 은 IoT 기술을바탕으로충전소, 키오스크, 자동차를연결하여데이터, 예측기반지능형자동차공유서비스임 IBM의 Cognitive IoT는왓슨플랫폼을활용하여인지기술 API를제공하고, IoT와빅데이터에지능을부여하게되고, Cognitive API 기반인공지능 Naomi 로봇개발 ORACLE은디바이스, 게이트웨이, 미들웨어, 데이터센터기반데이터의분석및처리를지원하는이벤트프로세싱지원플랫폼제공 SIGFOX는프랑스신생벤처로 12바이트이내의저전력, 10km 이상광역네트워크서비스를프랑스등유럽의 10대도시와미국등에제공하며, 서비스지역확대중 LoRa는 Semtech, 마이크로칩, IBM 등과컨소시엄을주도하며, 전파간섭에강하고 300bps 이상의전송속도를제공하여통신사업자와연계한서비스확대중 Weightless는영국의 ARM, Accenture 등개방형표준기반의 TVWS(TV whitespace), Sub-GHz 대역등을이용하여 2달러이하의모듈로다양한유형의통신서비스제공 280

산업용고신뢰 / 저전력네트워킹 GENU는 On-Ramp 사의 RPMA 기술을사용하며, 주파수확산변조방식을사용하여서로다른확산율과랜덤전송지연을이용한단말기간직교성을확보 Ericsson은 AT&T에 Massive IoT를지원하는셀룰러기반의 LPWA 솔루션을제공하며, NB-IoT 및 LTE-M을기반으로시스템구축 - 에릭슨은하나의공통된네트워크플랫폼을바탕으로다양한산업요구에맞춰유연 안전한방식으로네트워크를슬라이싱제공하는기술개발 Intel은 IoT 서비스전영역을아우르는종합솔루션개발에집중하고있고, IoT 플랫폼아키텍처인 쿼크 (Quark) 프로세서 기반으로윈드리버의클라우드서비스 스위트 와사용하기쉬운무료 OS, 다양한분석기능등을포함한새로운제품군공개 ARM은 SW 솔루션업체와적극적 M&A 및전략적협업을통해 IoT 시대에대응중이며, 2014년시스템온칩 (SoC) 설계자동화툴을개발한 듀오로그테크 를인수하는등최근 2년동안 6건에달하는 M&A를체결하며 IoT 역량강화 Cisco는포그컴퓨팅 (Fog Computing) 아키텍처와개방형연동클라우드서비스인인터클라우드 (Intercloud) 기술을제시하여초연결환경에서부족한현재의인프라를보완하고자함 - 네트워크에지단의네트워크장비 ( 라우터 ) 에서컴퓨팅기능을추가제공 - 기존네트워크장비플랫폼인 IOS에리눅스를추가해애플리케이션개발환경지원 281

기술개발테마현황분석 (2) 국내업체동향 (Samsung) 스마트싱스및 ARTIK : 스마트싱스기반스마트홈개방형생태계구축시도, 초소형 IoT 모듈로서소프트웨어 / 드라이버, 스토리지, 보안솔루션, 개발보드, 클라우드기능이 하나의모듈에집적된플랫폼제공 [ IoT 관련국내외기업보안기술개발동황 ] 구분업체명기술개발동향 KTB 솔루션 소형, 저전력, 경량으로휴대가용이한 IoT 기기용 웨어러블방화벽 을개발 시큐아이 IoT 보안하드웨어와소프트웨어모듈, IoT 보안게이트웨이, IoT 보안센서등으로구성된 IoT 보안플랫폼을개발 아이씨티케이 물리적복제방지 (PUF) 방식의신개념전자지문보안칩을개발 국내 SGA 시큐어 OS 기반보안솔루션을기반으로주로웨어러블기기나의료기기센서등과관련된보안솔루션을선보일예정 펜타시큐리티 DB 암호화솔루션을 IoT 용데이터암호화솔루션으로확장 마크애니 IoT 를지원할수있는전자서명기술을개발, 적용중 삼성그룹 2014 년도미래기술육성사업지정테마지원 10 대과제중하나로 IoT 보안분야를선정 Symantec IoT 기기임베디드 OS 모니터링과침입탐지 차단, 접근통제기능등을제공하는 크리티컬시스템프로텍션 (CSP)' 을개발 국외 Trend Micro Broadcom 과협력해사이버위협을예방하는 홈게이트웨이보안솔루션 제공을추진중 Infineon Technology 스마트홈과공장등기밀데이터를저장하고교환하는시스템에서인증과암호화를지원하는 OPTIGA Trust P 솔루션 을출시 * 출처 : 정보통신기술진흥센터, IoT 현황및주요이슈 (2014) 282

산업용고신뢰 / 저전력네트워킹 4. 기술개발현황 가. 기술개발이슈 스마트생산시스템의수직적네트워킹 스마트공장은자율제어로운영되며고객별특화되고개별화된생산이가능하도록하며, 이를위해데이터의광범위한통합이필요하며, 공정을모니터링하고자율제어하기위하여스마트센서기술이필요 수직적네트워킹은 CPPSs을이용하여수요와재고의변화, 불량품에대하여빠르게대응할수있음 - CPPSs는생산관리뿐만아니라유지보수도자율제어로하고, 자원과제품은네트워크로연결되어있으며, 소재와부품은언제, 어디에서나사용할수있도록배치될수있음 - 생산프로세스의모든단계가기록되며이상징후는자동적으로등록되고, 주문수정, 불균질한품질과생산설비고장이신속하게처리되어자재의낭비를더효율적으로모니터링하고예방하게하여낭비를줄임 자재, 에너지, 인적자원등자원의효율적사용이가능하며, 생산, 적재, 물류, 유지보수등의업무에대한인력수요는감소할것이고, CPPSs를효율적으로사용할수있는새로운스킬을가진인력수요는증가할것임 새로운글로벌 Value chain 네트워크의수평적통합 새로운글로벌 Value chain 네트워크는투명하고문제점과결함을보다빨리대응할수있는높은유연성이있고, 글로벌최적화를촉진할수있는실시간최적화된네트워크를의미함 네트워크로연결된생산시스템과유사하게이러한네트워크는입고, 생산, 마케팅, 영업, 출고, A/S에이르기까지 CPPSs로네트워킹되며, 모든부품과제품에대한이력은기록되고항상이용가능하고추적가능함 자재구매 -판매까지전체 Value chain에걸쳐투명성과유연성이확보되며, 제품개발, 주문접수, 생산계획, 생산, 배송등에고객별특화가가능하고, 품질, 납기, 가격, 공해문제등도실시간으로전체 Value chain에서능동적으로처리가능함 신뢰네트워크기술 Black Core Network 기술은네트워크를음영화하여사이버테러에대한안전성을보장하기위한기술로미국방성이개발중 TOR(The Onion Routing) 은네트워크노드를거칠때마다데이터를계속암호화하여전송하는기술로트래픽추적이불가능하여네트워크상에서익명성이보장되는기술 SDP(Software Defined Perimeter) 기술은인터넷상의데이터들을보호하기위한경계기반보안매커니즘을제공하는기술로데이터채널과제어채널로분리하여인증받지못한단말은어떠한서비스연결정보를얻지못하도록함 5G기술은고용량트래픽수용성, 초고속데이터처리속도, 저지연성, 품질안정성, 다중연결성, 에너지효율성, 보안성등이제공되는기술로, 다양한유무선네트워크의결합, 가상화 클라우드기술등이접목된초연결서비스가구현될수있는환경을갖출수있는기술 283

기술개발테마현황분석 나. 특허동향분석 산업용고신뢰 / 저전력네트워킹분야특허상주요기술 주요기술 스마트공장환경에적합한고신뢰성저전력의네트워킹기술을탑재한제품은단위시간당전송속도뿐만아니라지연시간 (latency), 전력소모등종합적인성능의획기적개선이가능하며, 설치면적, 유연성, 신뢰성등에서도우수한특성을제공하며, 크로스플랜트, 플랜트내센서 / 구동기무선통신등이포함됨 분류요소기술설명 IoT 를위한통신기술 IEEE 802.15.4e 기반 IPv6-enabled 산업네트워크구축 무선센서네트워크 IEEE 802.15.4e 기반산업용인프라구축에필요한네트워크요소기술 컴퓨팅능력과무선통신능력을갖춘센서노드를응용환경에배치하여자율적인네트워크를형성하고센서노드로부터획득한정보들을무선으로수집하여감시 / 제어등의용도로활용하는기술 고신뢰유무선통신기술 고가용성산업용전용통신기술 SIL3 가지원되는산업용기능안전통신기술 플랜트설비들에서다양하게발생할수있는통신장애상황을최소화하여신뢰성을강화하는산업표준네트워크프로토콜기반의통신기술 안전무결성수준 (SIL)3 을만족하는기능안전통신기술 1Gbps 산업용실시간통신기술 센서, 구동기, 제어기를실시간으로제어하는산업용통신기술 산업용게이트웨이기술 이종연동형산업용게이트웨이기술 산업용게이트웨이자율적지능화기술 이종의네트워크로구축된생산환경에서도상호호환성을가능하게하는네트워크간인터커넥팅기술 단위 / 세부제조단계에서제조상황에따라지능적 / 자율적으로공정제어할수있도록게이트웨이에지능을부여하는기술 284

산업용고신뢰 / 저전력네트워킹 세부분야별특허동향 주요기술별국가별특허동향 산업용고신뢰 / 저전력네트워킹의요소기술별주요국가별특허정보데이터를입수하였으며, 최근 10 년간의특허데이터를비교분석함 분류요소기술한국미국일본유럽계 IoT 를위한통신기술 IEEE 802.15.4e 기반 IPv6-enabled 산업 네트워크구축 1,527 970 262 151 2,910 무선센서네트워크 고신뢰유무선통신기술 산업용게이트웨이기술 고가용성산업용전용통신기술 SIL3가지원되는산업용기능안전통신기술 1Gbps 산업용실시간통신기술이종연동형산업용게이트웨이기술산업용게이트웨이자율적지능화기술 42 195 32 152 421 0 29 3 15 47 합계 1,569 1,194 297 318 3,378 국가별요소기술별특허동향에서한국이가장활발한연구개발을하고있으며, 그다음으로는미국, 유럽, 일본순으로나타남 IoT를위한통신기술분야에서는한국이가장많은비중을차지하고있으며, 유럽이상대적으로적은출원량을보유하고있음 고신뢰유무선통신기술은미국이가장많은비중을차지하고있으며, 일본이상대적으로적은출원량을보이고있음 산업용게이트웨이기술분야에서는미국이가장많은출원을하고있으며, 일본이상대적으로적은출원량을보이고있고, 한국은관련특허가없음 285

기술개발테마현황분석 주요기술별출원인동향 분류 IoT 를위한통신기술 고신뢰유무선통신기술 산업용게이트웨이기술 요소기술 IEEE 802.15.4e 기반 IPv6-enabled 산업네트워크구축 무선센서네트워크 고가용성산업용전용통신기술 SIL3 가지원되는산업용기능안전통신기술 1Gbps 산업용실시간통신기술 이종연동형산업용게이트웨이기술 산업용게이트웨이자율적지능화기술 기술집중도 주요출원인 한국전자통신 연구원, 삼성전자, IBM 등 Siemens Rockwell Automation Technology Honeywell International Illinois Tool Works Schneider Electric ABB 국내특허동향 공공연구기관및대기업중심 한국전자통신연구원, 삼성전자, 경희대학교등 대학교중심 한국전기연구원, 금호공과대학교, 아주대학교 관련국내특허없음 : 50 건이상, : 30~49 건, : 20~29 건, : 10~19 건, : 10 건미만 IoT 를위한통신기술분야주요출원인동향 IoT 를위한통신기술분야는한국전자통신연구원이가장많은특허를보유하고있으며그다음으로는 삼성전자, IBM 등이많은특허를보유하고있는등한국회사들이주류를이루고있음 고신뢰유무선통신기술분야주요출원인동향 고신뢰유무선통신기술분야는 Simens 가가장많은특허를보유하고있으며그다음으로는 Rockwell Automation Technology, Honeywell International 등이많은특허를출원하고있음 산업용게이트웨이기술분야주요출원인동향 산업용게이트웨이기술분야는 Illinois Tool Works 가가장많은특허를보유하고있으며, 그다음으로는 Schneider Electric, ABB 등이많은특허를보유하고있음 286

산업용고신뢰 / 저전력네트워킹 산업용고신뢰 / 저전력네트워킹분야의주요경쟁기술및공백기술 산업용고신뢰 / 저전력네트워킹분야의주요경쟁기술은 IoT를위한통신기술이고, 공백기술은산업용게이트웨이기술로나타남 산업용고신뢰 / 저전력네트워킹분야에서 IoT를위한통신기술이가장경쟁이치열한분야이고, 산업용게이트웨이기술분야는아직까지출원이활발하지않은공백기술분야로나타남 분류요소기술기술집중도 IoT 를위한통신기술 고신뢰유무선통신기술 산업용게이트웨이기술 IEEE 802.15.4e 기반 IPv6-enabled 산업네트워크구축무선센서네트워크고가용성산업용전용통신기술 SIL3가지원되는산업용기능안전통신기술 1Gbps 산업용실시간통신기술이종연동형산업용게이트웨이기술산업용게이트웨이자율적지능화기술 : 50 건이상, : 30~49 건, : 20~29 건, : 10~19 건, : 10 건미만 최신국내특허기술동향 분류요소기술최근핵심기술동향 IoT 를위한통신기술 IEEE 802.15.4e 기반 IPv6-enabled 산업네트워크구축 무선센서네트워크 센서네트워크에서의패킷릴레이동적운영장치기술 무선통신서비스를수행하는유비쿼터스센서네트워크를이용한시스템및이를위한데이터송수신기술 무선센서네트워크의채널할당시스템및채널할당기술 고신뢰유무선통신기술 고가용성산업용전용통신기술 SIL3 가지원되는산업용기능안전통신기술 1Gbps 산업용실시간통신기술 산업용통신네트워크를위한메쉬네트워크기술 산업용무선통신망의자기동기화시스템기술 산업제어네트워크를위한비정상행위탐지시스템기술 산업용게이트웨이기술 이종연동형산업용게이트웨이기술 산업용게이트웨이자율적지능화기술 관련국내특허없음 287

기술개발테마현황분석 국내특허동향을살펴보면대기업은 IoT를위한통신기술을, 대학교는고신뢰유무선통신기술을집중적으로연구개발하고있는것으로나타남 IoT를위한통신기술에서는센서네트워크에서의패킷릴레이동적운영장치기술, 무선통신서비스를수행하는유비쿼터스센서네트워크를이용한시스템및이를위한데이터송수신기술, 무선센서네트워크의채널할당시스템및채널할당기술등이대기업을중심으로연구개발되고있음 고신뢰유무선통신기술분야는산업용통신네트워크를위한메쉬네트워크기술, 산업용무선통신망의자기동기화시스템기술, 산업제어네트워크를위한비정상행위탐지시스템기술등이대학교를중심으로연구개발되고있음 중소기업특허전략수립방향및시사점 산업용고신뢰 / 저전력네트워킹분야의공백기술분야는산업용게이트웨이기술이고중소기업의시장진입이상대적으로수월한분야는고신뢰유무선통신기술로나타남 4차산업혁명을앞두고전통제조산업의고부가가치는가치사슬관점에서모든산업에핵심과제가되고있으며스마트공장은전통제조산업에서 ICT를결합하여개별공장의설비와공정이지능화되어서로연결되고, 모든생산정보의지식이실시간으로공유, 활용되어최적화된생산운영이가능한공장으로서 4차산업혁명의중추적역할을담당함 네트워크로연결된스마트공장에서고신뢰 / 저전력네트워킹기술의필요성은더욱증가할것으로예상 향후중소기업은상대적으로경쟁이치열하지않은산업용게이트웨이기술과시장진입이상대적으로용이한고신뢰유무선통신기술분야에집중하여연구개발하고제품화하는특허전략을수립하는것이바람직할것으로사료됨 288

산업용고신뢰 / 저전력네트워킹 5. 연구개발네트워크 가. 연구개발기관 / 자원 연구개발기관 산업용고신뢰 / 저전력네트워킹분야주요연구개발기관 한국전자통신연구원 (ETRI) IoT연구본부및 5G 기가서비스연구부문등 - 과학기술정보통신부의 ICT 융합형제조서비스실증 확산기반구축사업, 개인화제조서비스기반구축사업 등다양한연구개발사업추진 - FaaS 연구개발, 이동통신기술을스마트팩토리생산자동화시스템에적용하는산업용사물인터넷 (IIoT) 서비스와 MES와의연동연구등 울산과학기술원시스템신뢰성연구실및 4차산업혁신연구소 - ISP부문 : 글로벌협력에기반한 4차산업혁명플랫폼구축및국제표준선도 - IoT부문 : 초연결을위한 IoT 통신 / 네트워크및스마트센서핵심원천기술확보 - Smart Manufacturing 부문 : 제조현장지능화를통한안전하고부가가치높은제조업일자리창출, 지역주력산업고도화를위한 Smart Manufacturing 전문가양성 연구개발자원 국가연구개발지원사업 중소벤처기업부 - 중소기업기술혁신사업 - 제품서비스기술 / 공정 품질기술 / 산학연협력기술 / 상용화기술개발사업 - 중소기업 R&D 역량제고사업 - 지역특화산업육성 ( 융복합기술개발사업 ) - 기술혁신형중소기업연구인력지원사업 - 산업주도형기술교육혁신사업 - 혁신형일자리선도사업 산업통상자원부 - 전략핵심소재기술개발사업 - 산업융합원천기술개발사업 - 산업엔진프로젝트 (19대미래성장동력 ) 차세대스마트러닝산업지원센터구축사업 289

기술개발테마현황분석 과학기술정보통신부는 2015년부터 2018년까지울산, 구미, 천안 3개지역에 사물인터넷제조융합테스트베드구축사업 추진 - 1차년도 (2015년) 의료기기용정밀모터기술테스트베드 ( 구미 ), 2차년도 (2016년) 개인용전자의료기기테스트베드 ( 울산 ), 3차년도 (2017년) 한국형스마트공장테스트베드 ( 천안 ) 등연차적구축 - 테스트베드를통한비즈니스모델구축이핵심으로스마트공장공급기술과테스트베드에대한인증체계를확립, 기능성평가와성능및신뢰성평가, 기능안전평가등평가업무수행 중소기업진흥공단 - 인력양성 ( 컨설팅지원사업 ) : 중소기업의특성에맞는맞춤형컨설팅을지원하여성장기 정체기기업의지속성장을위한근본체질강화및글로벌경쟁력확보 민관합동스마트공장추진단 - 보급사업을통해 2017년 11월말까지 4,889개의스마트공장구축을지원했고, 2025년까지 3만개의스마트공장을보급한다는스마트제조혁신비전 2025를발표 - 추진단이진행하는사업은크게세가지로보급및확산사업지원사업, R&D 지원사업, 표준진단서비스로이루어져있음 - 스마트공장 R&D 로드맵을수립해설계자동화, 품질고도화, SW 통합운영, 개방형산업 IoT 플랫폼등스마트공장보급과연계한 6대 R&D 과제를진행 - 민간의자발적인스마트공장확산을위해표준진단모델을개발, 자발적진단지원 제조업혁신 3.0 전략실행대책 - 생산현장의스마트화를통해획기적인생산성 경쟁력제고 - 개인맞춤형유연생산을위한스마트공장고도화와융합신제품생산에필요한 8대스마트제조기술개발추진 - 스마트공장자동화설비, 지능형로봇, 자율공정시스템등에복합센서연결및데이터수집 제어등에활용 중소기업대상시설및장비지원 중소기업전용연구시설 (Rental Lab) ( 한국생산기술연구원 ) - 공동연구수행및장비를효율적으로이용하고자하는중소기업에게연구공간을제공 - 연구원인프라 ( 인력, 장비등 ) 를활용한근접지원 - 지원내용은크게시설지원, 장비지원, 기술및공동연구지원으로구성되어있음 공통서비스인프라구축 운영사업 ( 한국전자통신연구원 ) - 정보통신중소기업이 R&D 및상용화제품개발에필요한애로기술지원, 시험측정장비지원및고주파시험시설을활용한시험지원등에대한통합기술을지원 - 시험지원은고주파부품, 모듈등의고주파특성, PIMD, 신뢰성시험지원및민간시험시설공동활용을통한민간시험시설을지원 - 장비지원은고가의시험 측정장비를 IT 중소기업에게임대 290

산업용고신뢰 / 저전력네트워킹 나. 연구개발인력 산업용고신뢰 / 저전력네트워킹분야는울산과학기술원, 한국생산기술연구원, 한국전자통신연구원 등에서주로연구개발을진행하고있음 [ 산업용고신뢰 / 저전력네트워킹분야주요연구조직현황 ] 기관소속연구분야 울산과학기술원 기계항공및원자력공학부전기전자컴퓨터공학부시스템신뢰성연구실 4 차산업혁신연구소 클라우드및고성능컴퓨팅 스마트컴퓨팅, 스마트제어및인공지능 제조업 4차산업혁명플랫폼구축 IoT 통신 / 네트워크및스마트센서핵심원천기술 한국생산기술연구원 융합생산기술연구소 IT 융합공정그룹 공정모니터링및최적화 재구성유연생산플랫폼 실시간생산운영및설비관리 생산정보화서비스 한국전자통신연구원 SW 콘텐츠연구소 SW 기반기술연구본부 고성능컴퓨팅, 클라우드컴퓨팅, 임베디드시스템, 고신뢰 CPS 기술 291

기술개발테마현황분석 다. 기술이전가능기술 (1) 기술이전가능기관및세부내용 산업용고신뢰 / 저전력네트워킹의요소기술은크게 IoT 를위한통신기술, 고신뢰유무선 통신기술, 산업용게이트웨이기술의총세개의분류로구분됨 기술이전이가능한기관은한국전자통신연구원등이있음 [ 산업용고신뢰 / 저전력네트워킹연구기관및인원 ] 분류요소기술기관 IoT 를위한통신기술대규모고신뢰 IoT 서비스구축을위한 TSCH 기술한국전자통신연구원 고신뢰유무선통신기술 IoT 스트림데이터계층분석 SW 기술한국전자통신연구원 산업용게이트웨이기술동종멀티클라우드서비스브로커리지핵심기술한국전자통신연구원 [ 산업용고신뢰 / 저전력네트워킹관련이전기술 ] 기관이전기술내용 한국전자통신연구원 대규모고신뢰 IoT 서비스구축을위한 TSCH 기술 본기술은산업용대규모사물인터넷 (IoT) 서비스개발및운영에필수적인경량네트워크스택기술을포함하며크게다음과같은 2가지기술로나누어짐 시간동기화기반채널호핑 (TSCH) 지원 MAC 통신기술 동적링크셋할당기반확정적네트워크 (6TOP) 기술 한국전자통신연구원 IoT 스트림데이터계층분석 SW 기술 넓게분포되어있는 IoT센서 / 디바이스들로부터지속적으로발생하는스트림데이터를빠르고효과적으로분석하기위한분석플랫폼기술 IoT 환경에서보다빠르게특정상황에대하여분석대응할수있고, 전역적인분석에앞서지역적인분석을우선수행하는형태로구성가능 한국전자통신연구원 동종멀티클라우드서비스브로커리지핵심기술 다수의동종클라우드를연계하여클라우드자원을통합관리하고다중클라우드기반의서비스배치, 운용및관리를지원하는 CSB(Cloud Service Brokerage) 플랫폼의클라우드서비스중개를위한핵심기술 292

산업용고신뢰 / 저전력네트워킹 6. 기술로드맵기획 가. 중소기업핵심요소기술 (1) 데이터기반요소기술발굴 [ 산업용고신뢰 / 저전력네트워킹분야키워드클러스터링 ] No 주요키워드연관도수치관련특허 / 논문제목 클러스터 01 network-node sensor-node [ 산업용고신뢰 / 저전력네트워킹분야주요키워드및관련문헌 ] 7 1. Arrangement for autonomous mobile network nodes to organize a wireless mobile network based on detected physical and logical changes 2. Mechanism for implementing key-based security for nodes within a networked virtualization environment for storage management 3. Intelligent node for improving signal quality in a cable modem network 293

기술개발테마현황분석 No 주요키워드연관도수치관련특허 / 논문제목 클러스터 02 클러스터 03 클러스터 04 클러스터 05 클러스터 06 클러스터 07 클러스터 08 클러스터 09 identifier 8 data-packet request-packet reliable-network area-network 5 7 beacon-frame 6 access-control 6 backbo nerouter multi-stateflow networkreliability 4~6 4~5 4 1. Control system for a plant using identified model parameters 2. Digital spectral identifier-controller and related methods 3. Built-in automatic customer identifier when connecting to a vendor website 1. Method and system for verifying state of a transaction between a client and a service over a data-packet-network 2. Method and apparatus for data packet transport in a wireless communication system using an internet protocol 3. System and method for routing data on a packet network 1. System, method, and apparatus for performing reliable network, capability, and service discovery 2. Reliable network streaming of a single data stream over multiple physical interfaces 3. Reliable network packet dispatcher with interleaving multi-port circular retry queue 1. Method and device for selective decoding of beacon frame in wireless LAN system 2. APPARATUS, SYSTEM AND METHOD OF COMMUNICATING A BEACON FRAME 3. Beacon frame scheduling in an independent basic service set network 1. Method for the access control to an automation unit 2. Assembly for automatic reading of registration plates and automatic barrier for vehicle access control 3. Access control to operating modules of an operating unit 1. Virtualized generic equipment model data and control router for factory automation 2. Non-blocking, scalable optical router architecture and method for routing optical traffic 3. AUTHENTICATION METHOD AND AUTHENTICATION DEVICE FOR WIRELESS ROUTER 1. Evaluating the reliability of deterioration-effect multi-state flow network system and method thereof 2. Reliability evaluating method for multi-state flow network with learning effect and non-transitory storage device thereof 3. RELIABILITY EVALUATION SYSTEM FOR MULTI-STATE FLOW NETWORK AND METHOD THEREOF 1. METHOD AND SYSTEM FOR REALIZING IMS NETWORK RELIABILITY 2. Failure rate adjustment for electric power network reliability analysis 3. IP backbone network reliability and performance analysis method and apparatus 294

산업용고신뢰 / 저전력네트워킹 No 주요키워드연관도수치관련특허 / 논문제목 1. Methods and systems for providing reliable multicast service in a WLAN system 클러스터 10 reliable-multi cast/broadcast 4 2. Detecting congestion by comparing successive loss of packets in windows to provide congestion control in reliable multicast protocol 3. Reliable multicast using merged acknowledgements 295

기술개발테마현황분석 (2) 요소기술도출 산업 시장분석, 기술 ( 특허 ) 분석, 전문가의견, 중소기업기술수요를바탕으로로드맵기획을 위한요소기술도출 [ 산업용고신뢰 / 저전력네트워킹분야요소기술도출 ] 분류요소기술출처 IoT 를위한통신기술 고신뢰유무선통신기술 IEEE 802.15.43 기반 IPv6-enabled 산업네트워크구축무선센서네트워크고가용성산업용전용통신기술 SIL3가지원되는산업용기능안전통신기술 1Gbps 산업용실시간통신기술이종연동형산업용게이트웨이기술 기술 / 시장분석, 전문가추천, 특허 / 논문클러스터링 특허 / 논문클러스터링, 전문가추천, 기술수요 기술수요, 특허 / 논문클러스터링, 전문가추천 기술 / 시장분석, 기술수요, 특허 / 논문클러스터링, 전문가추천 특허 / 논문클러스터링, 전문가추천 전문가추천, 특허 / 논문클러스터링, 기술수요 산업용게이트웨이자율적지능화기술 기술 / 시장분석, 전문가추천, 특허 / 논문클러스터링 산업용게이트웨이기술 제어기간이중화동기데이터제어기술 특허 / 논문클러스터링, 전문가추천, 기술 / 시장분석 이중화제어기파라미터 / 프로그램설정및운영기술 기술수요, 특허 / 논문클러스터링 Embedded 기반 RTOS 및디바이스드라이버제어기술 기술 / 시장분석, 기술수요, 특허 / 논문클러스터링, 전문가추천 296

산업용고신뢰 / 저전력네트워킹 (3) 핵심요소기술선정 확정된요소기술을대상으로중소기업에적합한핵심요소기술선정 [ 산업용고신뢰 / 저전력네트워킹분야핵심요소기술 ] 분류핵심요소기술개요 IEEE 802.15.43 기반 IPv6-enabled 산업네트워크구축 IEEE 802.15.4e 기반산업용인프라구축에필요한네트워크요소기술 IoT 를위한통신기술 무선센서네트워크 컴퓨팅능력과무선통신능력을갖춘센서노드를응용환경에배치하여자율적인네트워크를형성하고센서노드로부터획득한정보들을무선으로수집하여감시 / 제어등의용도로활용하는기술 고신뢰유무선통신기술 고가용성산업용전용통신기술 SIL3 가지원되는산업용기능안전통신기술 플랜트설비들에서다양하게발생할수있는통신장애상황을최소화하여신뢰성을강화하는산업표준네트워크프로토콜기반의통신기술 안전무결성수준 (SIL)3을만족하는기능안전통신기술 1Gbps 산업용실시간통신기술 센서, 구동기, 제어기를실시간으로제어하는산업용통신기술 산업용게이트웨이기술 이종연동형산업용게이트웨이기술 산업용게이트웨이자율적지능화기술 이종의네트워크로구축된생산환경에서도상호호환성을가능하게하는네트워크간인터커넥팅기술 단위 / 세부제조단계에서제조상황에따라지능적 / 자율적으로공정제어할수있도록게이트웨이에지능을부여하는기술 297

기술개발테마현황분석 나. 산업용고신뢰 / 저전력네트워킹기술로드맵 최종중소기업기술로드맵은기술 / 시장니즈, 연차별개발계획, 최종목표등을제시함으로써 중소기업의기술개발방향성을제시 298

산업용고신뢰 / 저전력네트워킹 다. 연구개발목표설정 핵심요소기술별최종목표는아래와같이기술요구사항과연차별개발목표로제시함 [ 산업용고신뢰 / 저전력네트워킹분야핵심요소기술연구목표 ] 분류핵심요소기술기술요구사항 연차별개발목표 1 차년도 2 차년도 3 차년도 최종목표 IEEE 802.15.4e 기반 IPv6-enabled 산업네트워크구축 향상도 95% 이상 98% 이상 - 표준화된산업용네트워크구축 IoT 를위한통신기술 무선센서네트워크 연결성공률 (%) 95% 이상 98% 이상 - 상호호환성산업용무선센서네트워크구축 고가용성산업용전용통신기술 향상도 90% 이상 95% 이상 98% 이상 수집데이터고속처리 고신뢰유무선통신기술 SIL3 가지원되는산업용기능안전통신기술 보안취약성수준 (30% 이하가정 ) 30% 20% 10% 고신뢰성산업네트워크구축 1Gbps 산업용실시간통신기술 향상도 90% 이상 95% 이상 98% 이상 수집데이터고속처리 산업용게이트웨이기술 이종연동형산업용게이트웨이기술 산업용게이트웨이자율적지능화기술 연결성공률 (%) 상황인지율 (%) 95% 이상 90% 이상 98% 이상 95% 이상 - 98% 이상 이종센서및기기간정보변환 / 연결기술개발 공정별상황인지및자율적지능화구현 299

기술개발테마현황분석 스마트공장플랫폼

스마트공장플랫폼 정의및범위 스마트공장플랫폼은사물과사람, 데이터와서비스가통합된플랫폼이며, 제조공정의효율화를위한다양한기술 ( 첨단제조, 모니터링, 수요관리, 품질관리, 에너지관리, 보안등 ) 과인프라를포함 스마트공장기능의기술적구성요소는그성격과분야에따라크게센서디바이스및정밀제어기기, 네트워크플랫폼, 제조환경애플리케이션등으로구분되며, 최종목표는스마트공장공급산업에서구축된기술이수요산업의프로세스와융합되어사용자가원하는다양한제품을스마트하게생산하는것임정부지원정책 2017 년 4 월산업부는 스마트제조혁신비전 2025 를발표하였으며, 2025 년까지스마트공장보급 및확산목표를 3 만개로확대하고, 현재기초수준에머물러있는스마트공장수준의고도화를 추진하며, 창의융합형인재 40,000 명을양성예정 중소기업시장대응전략 강점 (Strength) ( 환경 ) 제조업중심의산업구조 ( 기술 ) 우수한 IT 인프라 ( 정책 ) 산업지원정책수립기회 (Opportunity) ( 환경 ) 제조패러다임의변화 ( 기술 ) 기반기술연구 개발 ( 정책 ) 정부와업계의높은니즈 약점 (Weakness) ( 환경 ) 영세한산업구조 ( 기술 ) 핵심원천기술미흡 ( 정책 ) 산업계연계미흡위협 (Threat) ( 환경 ) 중국등주변국가의기술발전 ( 기술 ) 글로벌업체와의기술격차 ( 정책 ) 표준화및정책수립의미흡 중소기업의시장대응전략 다품종소량생산, 유연생산등에대처가능한개인맞춤형생산을위한개방형제조서비스플랫폼개발필요 단순디지털화를통한플랫폼효과가아닌, 실제물리적인세계와연결된양방향의온디맨드 O2O 플랫폼구현이요구됨

핵심요소기술로드맵

스마트공장플랫폼 1. 개요 가. 정의및필요성 스마트공장은공장의생산설비 ( 시스템 ) 를기반으로한수직적통합과고객의요구사항을시작으로하는제품개발가치사슬 (value chain) 기반수평적통합이구현되는공장을의미 수직적생산시스템통합은생산의효율화를위한목표를가지고있으며이를위하여제품이생산되는다양한설비에서센서및디바이스를통하여신호를획득하고, PLC 및 HMI 등의제어기술을통하여설비의제어를수행하며, 생산프로세스를관리하기위한 MES와창고관리를위한 WMS를거쳐상단의 ERP까지유기적으로관리될수있는개념 수평적가치사슬통합은제품을사용하는고객 ( 기업고객및개인고객모두포함 ) 이원하는요구사항을도출하기위한시장조사및제품기획단계를거쳐고객의요구사항을충족시키기위한제품개발 R&D단계및공정설계후제품을생산하여제품을고객에게전달하는과정까지를포함 독일인더스트리 4.0 에서스마트공장은실세계와사이버세계가긴밀하게연결된사이버 - 물리 시스템을통해제조공장의모든요소를완전자동화하고최적화하는것을말함 스마트공장은사물과사람, 데이터와서비스가통합된플랫폼이며, 제조공정의효율화를위한다양한 기술 ( 첨단제조, 모니터링, 수요관리, 품질관리, 에너지관리, 보안등 ) 과인프라를포함 * 출처 : 테크엠, 위기의제조업우리식혁신전략이필요하다 ( 김상훈, 심우중 ) vol.37 (2016) [ 스마트공장개념도 ] 305

기술개발테마현황분석 스마트공장관련산업은공장구축기술을공급하는공급산업과기술을필요로하는수요산업으로나눌수있는데이는일반적인상품의수요및공급과는구별됨 공급산업의기업은스마트공장구축에필요한구성요소및시스템설계기술을공급하며, 선진국의글로벌제조기업이핵심기술의대부분을보유하고있음 - 산업용네트워크, RFID 시스템, 센서, 산업용로봇, 3D 프린터, 컨트롤러등의하드웨어기술과 MES, ERP, 빅데이터, 클라우드, 사이버물리시스템, 시뮬레이션등의소프트웨어기술 수요산업의기업은스마트공장구축기술및솔루션을활용해제품을제조하는제조기업임 - 자동차, 반도체, 핸드폰, 항공등조립프로세스를포함하고있는이산산업 (Discrete Industry) 과정유, 발전, 제지, 제약등의연속적인프로세스를포함하고있는연속공정산업 (Continuous Industry) 스마트공장공급산업에서구축된기술이수요산업의프로세스와융합되어사용자가원하는다양한제품을스마트하게생산하게되는것임 * 출처 : 한국생산기술연구원, 중소 중견제조기업의스마트팩토리구축을위한제언 (2016 [ 스마트공장관련산업 ] 스마트공장기능의기술적구성요소는그성격과분야에따라크게센서디바이스및정밀제어기기, 네트워크플랫폼, 제조환경애플리케이션등으로구분됨 센서 / 제어기기 : 스마트공장의감지와수행기능을수행하는기기들을위한센싱기술과제어기술을의미하며, 생산환경변화, 제품및재고현황등제조생산과관련된정보를감지하여애플리케이션에전달하고이로부터분석되어결정된결과를제조현장에반영하여수행함 네트워크플랫폼 : 센서디바이스, 정밀제어기기와애플리케이션을이어주는역할로 IoT, 빅데이터, 클라우드플랫폼을포함하며, 디바이스와애플리케이션간의안전하고효율적인데이터채널을제공함 제조환경애플리케이션 : MES, ERP, PLM, SCM 등 IT 플랫폼을기반으로제조실행에직접적으로관여하거나현장디바이스로부터수집된데이터를분석하고정해진규칙에따라판단할수있는시스템 306

스마트공장플랫폼 대한상공회의소는스마트공장관련기관과협력하여스마트공장의수준별플랫폼의표준을제시 20) 표준플랫폼은기업역량에따라효과적인스마트화를점진적으로진행할수있도록스마트공장의 수준을정의하고분류한것으로업종별특성및수준을고려하여설계하였음 [ 스마트공장의수준별플랫폼 (reference model) ] 수준현장자동화공장운영기업자원관리제품개발공급사슬관리 고도화 IoT/IoS 화 IoT/IoS 기반의 CPS 화 IoT/IoS( 모듈 ) 화빅데이터기반의진단및운영 빅데이터 / 설계 개발가상시뮬레이션 /3D 프린팅 인터넷공간상의비즈니스 CPS 네트워크협업 중간수준 2 설비제어자동화 실시간공장제어 공장운영통합 기준정보 / 기술정보생성및연결자동화 다품종개발협업 중간수준 1 설비데이터자동집계 실시간의사결정 기능간통합기준정보 / 기술정보개발운영다품종생산협업 기초수준 실적집계자동화 공정물류관리 (POP) 관리기능중신기능 CAD 사용프로젝트관리 단일모기업의존 ICT 미적용수작업수작업수작업수작업전화와이메일협업 * 출처 : 대한상공회의소 (2014), KEIT(2014) 재인용 20) 출처 : 김상훈, 심우중, 스마트공장이슈와과제, e-kiet 산업경제정보제 620 호, 2015 년 307

기술개발테마현황분석 나. 범위및분류 (1) 스마트공장플랫폼관련기술범위 지금까지생산현장에서추진했던공장자동화의개념은수직적통합으로 Factory" 와 "Manufacturing" 의범위로볼수있으며최근다양해진고객의요구사항에대응하기위한수평적통합방향은 "Smart" 의범위로볼수있음 스마트공장의출현은고객의요구사항변화에따른자연스러운개념의발전으로볼수있음 고객의다양한요구사항에대응하기위해서는생산시스템통합과가치사슬통합이유기적으로연결되어야함 * 출처 : 한국생산기술연구원, 중소 중견제조기업의스마트팩토리구축을위한제언 (2016) [ 스마트공장의범위 ] 수직적 수평적통합을유기적으로구현하기위해통합, 연결, 엔드투엔드엔지니어링 (End-to-End Engineering) 관점에서다양한 ICT 기술이적용되고있음 IoT, 빅데이터, 사이버물리시스템 (Cyber Physical System) 등최신기술의출현으로더욱정교하고세밀한수직적 수평적통합구현이가능하게됨 수평적통합지원기술로는제품설계도구인 CAD/CAE 등을포함하는 PLM 솔루션, 시제품생산을빠르게지원할수있는 3D 프린터, 가상과실재의연동이가능한사이버물리시스템, 제조프로세스분석을위한공정시뮬레이션등이포함 수직적통합지원기술로는생산설비의많은데이터를획득하기위한스마트센서와 IoT 기술, 생산현장에너지절감기술, 제조데이터분석을위한제조빅데이터기술등이포함 308

스마트공장플랫폼 * 출처 : 한국생산기술연구원, 중소 중견제조기업의스마트팩토리구축을위한제언 (2016) [ 스마트공장통합기술 ] * 출처 : 한국생산기술연구원, 중소 중견제조기업의스마트팩토리구축을위한제언 (2016) [ 스마트공장프레임워크 ] 309

기술개발테마현황분석 (2) 주요요소기술분류 스마트공장플랫폼분야는팩토리자원모델링 / 시뮬레이션기술과관련하여프로세스통합 / 공정시뮬레이션기술이포함되며, 클라우드기술과관련하여클라우드기반 IoS(Internet of Service) 기술이포함되고, 이벤트참조모델기반판단기술과관련하여수집데이터고속필터링및연관매칭기술, 메모리기반의비정형데이터고속분석기술등이포함되며, 생성 (C)-관리(M)-운용(O)-연결(O) 기술과관련하여이종복수플랫폼통합연동기술이포함되고, 센싱정보링크기술과관련하여이종센서정보변환및연결기술이포함되며, Factory-Thing 자원관리기술과관련하여소프트웨어정의 FCM 제어기술이포함 [ 제품분류관점기술범위 ] 기술개발테마제품분류관점세부기술 시뮬레이션 프로세스통합 / 공정시뮬레이션 수집된데이터를기반으로가상의공장모델을활용하여모델링 및시뮬레이션을수행, 검증하여실공장에반영할수있는기능 클라우드 클라우드기반 IoS(Internet of Service) 스마트제조, 스마트에너지관리, 공급망관리, 경영 고객관리 등다양한서비스를클라우드환경에서통합제공하는기술 수집데이터고속필터링및연관매칭 IoT 플랫폼을통해수집되는연속데이터들을실시간분류 / 매칭하는 고속필터링및연관매칭기술 스마트공장플랫폼 판단 메모리기반의비정형데이터고속분석 비정형 Factory-Thing 참조데이터를메모리기반저장및고속 분석처리하여실시간으로의사결정을지원하는메모리기반의 비정형데이터고속분석기술 이종복수플랫폼통합연동 스마트공장을위하여사용된모든기기들을연결하고, 생성된데이터를실시간저장, 공유하여최적생산을결정할수있도록도와주는제반지원시스템 통합연동 이종센서정보변환및연결 이종센서정보변환 (Adaptation) 및연결 (Chain) 기술 소프트웨어정의 FCM 제어 소프트웨어정의기반의 FCM(Factory Control Middleware) 을 통하여팩토리생산디바이스의제어를유연하게처리하는 FCM 기술 310

스마트공장플랫폼 2. 외부환경분석 가. 산업환경분석 (1) 산업의특징 짧아지는제품수명과빨라지는신제품출시주기, 소비자의높은기대수준을맞추기위해서는개인화된제품생산과신제품출시가가능한스마트제조를준비해야함 미국, 독일, 일본은글로벌금융위기이후자국의장점을기반으로궁극의미래제조업과서비스산업의생태계를연계하는제4차산업혁명을주도 제품의기획, 설계, 생산, 유통, 판매등전과정을 IT기술로통합, 최소비용, 시간으로고객맞춤형제품생산을위한자동화및다품종생산이가능한유연생산체계필요 미국, 독일, 일본등제4차산업혁명선도국은사람, 기계설비, 공장등모든사물을네트워크로연결하는초연결통신기반의글로벌표준을선점 사물인터넷 (IoT), 사이버물리시스템 (Cyber Physical System), 빅데이터와인공지능, 로봇등을연계한시너지효과를살리면서자국의강점을기반으로글로벌표준을전략적으로구축 단순히제조업의혁신생태계를선점하는데머무르지않고, 전산업과경제 사회시스템의글로벌운용체계를장악하는차세대산업혁명차원의접근 * 출처 : NIA, 인더스트리 4.0 과제조업창조경제전략 (2014) [ 기술변화에따른산업혁명단계 ] 다양한기술융합을통해제품과서비스가결합된다양한新시장을창출하여기존영역의경계를넘어서는혁신적변화를리드 Gartner는미래유망기술로디바이스메시, 경계없는사용자경험, 3D 프린팅소재, 만물정보, 진보된학습기계, 자율지능형기기, 능동형보안아키텍처, 매시업및서비스아키텍처, 사물인터넷아키텍처와플랫폼을선정 311

기술개발테마현황분석 미래의제조업은기존제조방식이없어지는것이아닌제품생산의구조와개념이네트워크화되고분산생산형태로변화할것 기존생산설비와함께개인소유의 3D 프린터나팹, 랩 (Fab, Lab) 등팹커뮤니티의다양한생산설비가인터넷에연결되어모든사물이네트워크화됨 생산설비네트워크화를기반으로다양한주제에의한분산적생산이크게증가할것으로예상 제조공정이완전자동화되고, 유지관리를위한노동인력이불필요해지면서제조업의회귀현상및수평분업화 범용제품대량생산을위한기존의해외로진출한대형기업이공정자동화및인력감원에따라본국으로회귀하는현상 ( 리쇼어링 ) 발생 3D 프린터로인쇄할수있는신소재의연구 개발이진전되고, 3D 프린터로다양한소재의인쇄가가능 개인이팹, 랩등을활용하여제작한다양한제품을대기업공장이대량생산하고, 중소기업은대기업계열을벗어나지역에특화된상품을소량제조하는오픈팩토리로전환 제품의기획 설계, 생산, 유통 판매등전과정을정보통신기술로통합하고, 최소비용 시간으로고객맞춤형제품을생산하는미래형공장 핵심기술인사물인터넷, 사이버물리시스템을기반으로제조의모든단계가자동화 정보화 ( 디지털화 ) 되고, 가치사슬전체가하나의공장처럼실시간연동되는생산체계지향 사물인터넷에의한소재 제품 기기의지능화를통하여과거의경직된중앙집중식생산체계에서모듈단위의유연한분산 자율제어생산체계로변화 글로벌금융위기이후세계제조업은장기적인경기침체와노동원가및원자재비용상승등으로성장한계에봉착 독일 미국등제조강국은새로운제조패러다임을통한생산효율증대, 친환경고객맞춤형생산으로제조업경쟁력강화에대한필요성제기 숙련공부족, 고령화뿐만아니라고객수요의급격한변화로제품수명주기가짧아져기업은다양한제조환경변화에대응하기위하여높은품질수준과생산성효율을확보해야생존가능한시대에직면 지식재산권침해, 지지부진한공정혁신, 해외생산품운송비용및인건비상승이유로해외진출공장들의리쇼어링 (Reshoring) 분위기확산 312

스마트공장플랫폼 [ 미국과일본기업의리쇼어링사례 ] 중국과멕시코에서켄터키주루이빌로공장이전 GE 총 9 억 9,400 만달러투자 세제지원과기술유출, 멕시코인건비상승이주이전이유 일본에서워싱턴으로비행기날개생산라인이전 보잉 2 만여개의직간접적일자리창출예상 주정부의 87 억달러에달하는세제지원과숙련인력확보가이전이유 혼다 도쿄인근사이타마현에 300 억엔을투자하고, 30 년안에일본내공장증설 베트남과홍콩에있는오토바이생산기지일부를일본으로재이전계획 파나소닉 중국에서전량생산하는전자레인지는고베에서, 50~60% 를중국에서생산하는세탁기와 에어컨은각각시즈오카와시가현에서생산추진 소니 화상센서의일본국내제 2 공장에 2015 년까지약 350 억엔을투자해생산능력 10% 증강목표 엔저로수출경쟁력확보되고있어판매가증가하면투자확대방침 * 출처 : KISTEP, 스마트제조의글로벌현주소와표준화추진방향 (2016) 해외스마트공장관련전략동향 독일정부는현재직면하고있는국가적과제를해결하기위해인더스트리 4.0이라는산 관 학 연전략을추진하고, 통신네트워크를통해공장안팎의사물과서비스들을연계하여새로운가치를창출하고비즈니스모델을구축하고자함 - 자동차, 기계등제조업에 ICT를접목해모든생산공정, 조달및물류, 서비스까지통합적으로관리하는스마트공장구축을목표로 IoT, CPS, 센서등의기반기술개발및생태계확산에집중 미국정부는지난 2006 년부터국립과학재단 (NSF) 을통해 CPS 프로젝트를진행하며물리적시스템이었던기존공정과정과 ICT의가상적시스템을하나로융합해초연결시스템을구축하고자함 - 스마트공장뿐만아니라운송, 전력망, 의료및헬스케어, 국방등에이르기까지광범위한분야에걸쳐시스템개발이진행중 일본은지난 2000년부터경제산업성과도쿄대가협력해 강력한제조업 을지칭하는 모노즈쿠리 프로젝트를진행하며, 과거값싼노동력을얻기위해중국, 동남아등지로공장을옮겨야했던문제를제조산업에 ICT를도입함으로써해결하고있음 - 많은제조업들이다시본국으로회귀하고일본정부는제조업부흥에대한큰기대를걸고있으며 2000년 모노즈쿠리기반기술진흥기본법 을제정, 금형등 6대분야를 20개부문으로세분화해적극적인지원을펼치고있음 중국도 12차 5개년계획내 7대전략사업분야가운데생산장비고도화및정보통신진흥을위한계획을수립하고 IoT센터를설립해 CPS연구등에 1.17억달러를펀딩하는등적극적입장 313

기술개발테마현황분석 (2) 산업의구조 후방산업은공정설계플랫폼, 제조실행분석플랫폼, 품질분석플랫폼, 설비보전플랫폼, 안전 / 증감작업플랫폼, 조달 / 고객대응플랫폼으로구성 후방산업에있어모든제조공정의전과정을자동화하는플랫폼기술이발전하고있음 전방산업은기존의센서산업, 임베디드디바이스산업, 휴대폰디지털 TV, 가전, 자동차, 첨단무기등으로구성 전방산업의자동화공정요구에따라기존기계장치, 디바이스등의 IoT 결합을위한 CPS 등기술수요중요 [ 스마트공장플랫폼분야산업구조 ] 후방산업스마트공장플랫폼분야전방산업 공정설계플랫폼, 제조실행분석플랫폼, 품질분석플랫폼, 설비보전플랫폼, 안전 / 증감작업플랫폼, 조달 / 고객대응플랫폼 빅데이터플랫폼, 가상현실생산시스템 (CPP) 플랫폼, 데이터분석, 수집, 관리정보가시화, 공장지원모델링, 시뮬레이션생산프로세스제어관리, 가치사슬공급망연계, Cloud 플랫폼 센서산업, 임베디드디바이스산업, 휴대폰디지털 TV, 가전, 자동차, 첨단무기등 314

스마트공장플랫폼 나. 시장환경분석 (1) 세계시장 전세계사물인터넷 (IoT) 시장규모는연평균 17.2% 씩성장하여 2018 년 1 조 2 천억달러, 2021 년약 2 조달러의경제적가치를창출할전망 [ 사물인터넷 (IoT) 세계시장규모및전망 ] ( 단위 : 백만달러, %) 구분 16 17 18 19 20 21 CAGR 합계 900,900 1,055,855 1,237,462 1,450,305 1,699,758 1,992,116 17.2 * 출처 : IDC, Worldside Internet of Things Taxonomy (2015), KISTI 마켓리포트사물인터넷 (2016) 세계적으로스마트공장은확산되는추세 세계스마트공장을선도하는독일의경우자국기업의 76% 가스마트공장도입계획 추진중 ( 출처 : Staufen AG, 2015) 스마트공장관련시장 ( 산업용로봇, 센서, 소프트웨어등 ) 은연평균약 6.8% 의꾸준한성장세를보이며, 2017년시장규모는 2,270억달러에달할것으로예상 (2) 국내시장 국내사물인터넷 (IoT) 시장규모는 2018 년 7 조 5 천억원에서 2021 년 12 조 7 천억원에이를전망 [ 사물인터넷 (IoT) 국내시장규모및전망 ] ( 단위 : 억원, %) 구분 16 17 18 19 20 21 CAGR 합계 53,000 63,176 75,306 89,765 106,999 127,543 19.2 * 출처 : 미래창조과학부, 2015 년사물인터넷산업실태조사결과 (2016), KISTI 마켓리포트사물인터넷 (2016) 우리나라의경우제조업스마트화가미진하며제조업경쟁력강화를위해스마트공장구축및관련산업활성화필요 생산설비와네트워크기술은글로벌기업에준하는수준이나 IoT 기반기술인센서와 RFID 기술력이크게뒤떨어지며, 기반소프트웨어기술역시글로벌기업과상당한격차를보이고, 특히 CAD 기술의경우발전이시급함 315

기술개발테마현황분석 * 출처 : 한국산업기술평가관리원 (2015) [ 스마트공장관련한국기술수준 ( 글로벌기업대비 ) ] 정부차원의노력에도불구하고국내제조업스마트화에여러한계가존재 스마트공장확산사업에힘입어스마트공장적용업체수는크게증가하였으나, 대부분의스마트화는기초수준에불과하며, 구축기업의 79.1% 가생산집계만자동화하는기초수준의스마트화에머무르고있고, 고도화기업은전무함 스마트공장추진단은스마트화수준에대해서는구체적인목표를설정해두지않음 선진국과비교하여스마트공장공급산업의수준역시크게낮음 스마트공장보급 확산에초점을두어자체스마트공장관련기기및소프트웨어, 플랫폼개발미진 이미주요선진국이공급기술과시장을선점한반면, 우리나라는공급산업이크게성장하지못한실정 * 출처 : 스마트공장추진단 (2016) [ 스마트공장보급현황및스마트화수준 ] 316

스마트공장플랫폼 (3) 무역현황 스마트공장플랫폼으로품목단위의무역현황을분석하는데한계가있어수출품목중플랫폼기술과관련된컴퓨터소프트웨어의무역현황을살펴보았으며, 수출량에비해수입량이훨씬많은것으로나타남 수출현황은 12년 146만 3천달러에서 16년 314만 9천달러수준으로소폭증가하였으며, 수입현황은 12년 1,532만 6천달러에서 16년 1,489만 3천달러수준으로약간감소하였고, 무역수지적자폭은 15년까지감소하였다가 16년에다시증가한것으로나타남 최근 5년 ( 12~ 16년) 간연평균성장률을살펴보면수출금액은 21.1% 로증가하였으며, 수입금액은 0.7% 로감소하였고, 전체무역수지는 4.1% 로감소한것으로나타남 무역특화지수는 12 년 (-0.83) 부터 16 년 (-0.65) 까지증가한것으로나타나점차수출특화 상태로국내기업의수출량이증가하고있는것으로나타났으며, 국내의컴퓨터소프트웨어 제품관련해해외시장진출이조금씩이루어지고있는것으로분석 [ 스마트공장플랫폼관련무역현황 ] ( 단위 : 천달러, %) 구분 12 13 14 15 16 CAGR 수출금액 1,463 635 1,316 1,848 3,149 21.1 수입금액 15,326 8,650 10,183 9,255 14,893-0.7 무역수지 -13,863-8,015-8,867-7,407-11,744 - 무역특화지수 * -0.83-0.86-0.77-0.67-0.65 - * 무역특화지수 = ( 상품의총수출액 - 총수입액 )/( 총수출액 + 총수입액 ) 으로산출되며, 지수가 0 인경우비교우위는중간정도이며, 1 이면완전수출특화상태를말함. 지수가 -1 이면완전수입특화상태로수출물량이전혀없을뿐만아니라수입만한다는뜻 * 자료 : 관세청수출입무역통계 HS-Code(8523512110) 활용 317

기술개발테마현황분석 다. 기술환경분석 (1) 기술개발트렌드 제조공정의가상화및제조설비와시스템간의연동을통해최적화생산및제어, 에너지절감기술 공정기기의센서로부터수집된정보를가상화시켜다양한센서기반의응용서비스또는사전에많은가능성들을타진해볼수있게하는기술로써, 실제물리적충돌또는움직임중첩, 재연이어려운상황을소프트웨어로연출하여발생가능한문제점을예측하여혁신적비용절감을실현할수있게함 PLC 같은제어기를통해프로그래밍, 확장성등과같은기능을제공하고각종설비제어는물론센서들로부터다양한정보를받아들여전체공정을제어할수있도록함 PLC 인터페이스기술의발전을통해물리적기기들을신속하고확장성있게통합제어하여스마트공장을구축하는데큰역할수행 제조공정의디지털화가진행되면서생산라인뿐만아니라공급사슬전공정에걸쳐사물인터넷, 센서, 클라우드기반의초연결화가가능해지면서, 스마트공장의제조사와부품공급업자간의유기적인연결성강화 현재제조애플리케이션공급기업들은자사솔루션의영향력을늘리기위해서각자의독립된플랫폼만을제공하고있으며, 이러한애플리케이션은수평 수직적연계성이낮은문제점이있음 기존의엔지니어링소프트웨어공급기업들과비즈니스솔루션공급기업들도서비스하던솔루션의영역을넓혀가고통합하는추세 - 독일의 SAP 는기존의 PLC MES ERP 로수직구조화되어있는아키텍처에서 PLC와바로실시간인터페이스가능한 MES 와통합된 ERP를제공해생산환경의동적변화에유연하게대응할수있는솔루션제공 ICT 를바탕으로실시간으로연동 피드백되는데이터를효율적으로처리 저장 관리하고다양한 제조업무에최적으로활용할수있는고도화된애플리케이션에대한산업요구증대 독일 독일은제조업지원으로세계시장의수출점유율 1~3위를기록하는히든챔피언을 1,300개이상보유한세계최고수준의제조강국으로자리매김 독일의글로벌대기업과중소기업들이자동차, 기계, 화학, 의약산업등에서세계최고수준의위상을확보 독일전역에 300여개의클러스터가존재하며각지역클러스터내에서는기업, 연구기관, 대학이협력관계를형성하고함께기술개발에참여 독일은첨단기술전략 (High-Tech Strategy) 2020을수립하고제조환경변화에대응하기위한인더스트리 4.0으로민 관 학프로젝트를추진 12년부터 15년까지 2억유로의정부예산을투자하여제조현장과정보통신기술을접목한형태의새로운제조방식을모색 318

스마트공장플랫폼 네트워크에연결된기기가자율적으로공동작업하는 M2M, 네트워크를통해얻을수있는빅데이터 활용, 생산부문과개발 - 판매 -ERP-SCM-PLM 등의업무시스템과의연계 인더스트리 4.0의궁극적실현방식인스마트공장은개별객체의나열이아닌전체비즈니스에포함된모든객체가초연결되는형태로진화 사물인터넷 (IoT) 은사물간완전한정보교환이가능하도록사물에센서나 Data 취득이가능한구조의인터넷을연결하여최적화된상품제조플랫폼을만들어나갈수있게하는기술구현 서비스인터넷 (IoS) 은전비즈니스에서발생하는업무 (job) 들에대하여, 영역 (Domain), 전문분야 (Discipline), 시스템 (System), 벤더 (Vendor), 장소 (Location), 협력사 (Partner), 서비스 (Service) 분야의운영시스템을상호연결 독일은 인더스트리 4.0 의지난성과를분석하고실용성과실행력을강화한 플랫폼인더스트리 4.0 으로전환 (2015년 4월 ) 사물인터넷, 사이버물리시스템등스마트공장과관련된기술표준의개발지연과데이터보안문제미해결로실용화가멀어졌다는지적이제기 중소기업의입장에서시스템도입시막대한초기투자비용과경쟁사에자사제조공정데이터가유출될가능성등이적극수용에걸림돌로작용 [ 인더스트리 4.0 과새로운플랫폼인더스트리 4.0 비교 ] 구분인더스트리 4.0 플랫폼인더스트리 4.0 주체산업협회 (BITKOM, VDMA, ZVEI) 경제에너지부와교육연구부 형태 연구아젠다중심, 독일의국가차원의첨단기술전략 10 개핵심주제에포함 정부기관책임하에산업, 노조, 연구기관이함께참여하는현정부핵심추진과제 핵심추진과제 인더스트리 4.0 개발 / 발전및적용전략도출 기존인더스트리 4.0 의적용전략제안을바탕으로 5 개핵심분야로세분화 실제적용가능한결과물도출 목표결과물 인더스트리 4.0 실행기획안 15. 4 월적용 전략제안문서발표 각핵심분야에서손에잡히는결과물도출 15. 11 월정부 IT 최고정책회의 1 차발표 * 출처 : 포스코경영연구원, 다시시작하는인더스트리 4.0 (2015) 319

기술개발테마현황분석 미국 미국대통령의과학기술자문위원회 (PCAST) 의권고로첨단제조파트너십 (AMP) 프로그램발족 (2011 년 6 월 ) 미국정부는향후 5 억달러이상투자를약속하며, 미연방정부에의해추진될핵심단계 (Key Step) 를발표 백악관내제조업정책국을설립하고, 상무부 NIST 에첨단제조국가프로그램사무국 (Advanced Manufacturing National Program Office, AMNPO) 을설치하여제조혁신 네트워크와첨단제조업파트너십운영 * 출처 : AMNPO, Private-Public Partnerships for U.S. Advanced Manufacturing (2014) [ 미국의스마트제조플랫폼동향 ] 미국정부주도의첨단제조능력확보를목표로범국가차원의연구개발컨소시엄 스마트제조 선도기업연합 (Smart Manufacturing Leadership Coalition, SMLC) 을발족하여활동기반조성 스마트제조를위한개념수립부터기술목표, 로드맵및역할분담등의구체적실행방안을제안하고, 이를시행하는것이목표 21세기스마트제조 모범사례를구현하는데주력하면서, 인터넷프로토콜 (IP) 이가능한네트워크 ( 산업용이더넷 ), 정보인프라 ( 하드웨어및소프트웨어 ), 지능형연결장비 ( 센서, 액추에이터 ) 를활용 스마트제조선도기업연합에서는관련연구를통하여 2020년기준으로달성해야할정량적 정성적평가항목과목표를제시 320

스마트공장플랫폼 [ 스마트제조의평가항목및목표 ] 평가항목 정량적 정성적목표 제품사이클단축 제품의시장진입사이클의 10 배가속화 스마트제조용모델및툴의비용절약 스마트제조컨셉의전사적구현 현벤치마킹소프트웨어및시스템대비 80~90% 수준의구현비용감소 제조기업내공장운영 75% 수준에대한공장자산 ( 장비및시스템 ) 90% 수준의모델링화및구현 운영효율성 20% 증가및운영비용 30% 감소 수요기반의자원효율성 안전사고 25% 감소 에너지효율성 25% 증가 제조소요시간 40% 까지단축 공급사슬망에서의제품추적성확보 신산업발굴을통한 25% 수익증가 현산업기반유지및성장 신제품및서비스개발을통한 25% 수익증가 중소기업의역량두배강화 고숙련을요구하고안정적인일자리증가 * 출처 : PCAST, Report to the President on capturing domestic advantage in advanced manufacturing (2012) 일본 팹 (Fab) 사회출현, 디지털제조 (Digital Fabrication) 와맞춤형제품수요증대 디지털제조장비가점차소형화 범용화됨에따라점차일반대중으로보급확대 소비자니즈가다양해지고, 맞춤형제품수요가증가하면서기존의소품종대량생산을대체할생산방식필요 일본정부는과학기술혁신종합전략과일본부흥전략일환으로 전략적혁신창조프로그램 (SIP) 과 혁신적연구개발지원프로그램 (ImPACT) 의두축전개 2014년기준, SIP는예산 517억엔으로 3개정책이슈부문별 10개연구개발과제중심으로, ImPACT는 550억엔으로 5개주제별 12개연구과제선정 321

기술개발테마현황분석 (2) 기술환경분석 현재우리나라의스마트공장기반산업관련국내공급사의기술경쟁력은선진국대비취약한상황 스마트공장시범사업을기준으로국내공급기술은중저가장비 부품중심이며, 고부가가치분야및설계 솔루션분야 ( 제품수명주기관리 (PLM), 컴퓨터지원설계 (CAD) 등 ) 는대부분해외의존 스마트공장관련기술의상대수준을보면한국은미국, 유럽, 일본에이어 4위이나, 1~3위까지의기술수준차이에비해 3위와 4위의기술수준차이는큰편임 스마트공장기반산업중솔루션 SW 의국내공급사기술경쟁력은선진국대비취약한상황 현재국내공급사의경우스마트공장필요기술중일부를단품으로공급하는소규모기업위주이고, Legacy System 에대응할수있는토탈패키지제공능력부족 [ 스마트공장기반산업중솔루션 SW 의국내공급사기술경쟁력 ] 구분주요현황기술수준 MES 지역적이점을기반으로국내경쟁력을유지하고있으며, 관련반도체는해외수출중 70% ERP 중소기업은국산, 대기업은주로외산사용 60% PLM 전문인력부족및높은기술장벽으로국내기술취약 20% SCM 국내기업의제품이경쟁력보유 90% * 출처 : 배경한등, 스마트공장보급확산사업현황, KEIT PD Issue Report (2017.05) 우리나라가집중해야하는핵심기술인식분석결과에서시스템연결성및상호운용을위한기반기술에대한수요가높았으며, 향후솔루션분야및연계플랫폼파트에대한지원강화를통해실시간연계운영이가능한고도화된스마트공장구축통합기술강화필요 생태계관점에서공급산업의경쟁력도함께높일수있는기술개발을통해장기적인관점에서해외기술 솔루션의의존도탈피요구됨 주요정부부처에서는대학및연구기관이보유한첨단연구장비를공동활용할수있도록지원하는연구장비공동활용지원서비스를운영 중소벤처기업부산하중소기업기술정보진흥원을통해대학및연구기관이보유한연구장비를소프트웨어의중소기업공동활용을지원하여국가장비활용도제고와중소기업기술경쟁력향상을도모 과학기술정보통신부국가연구시설장비진흥센터는기반구축형연구장비의효율적운영체계마련을목적으로장비활용종합포털사이트 ZEUS 를통해국가연구시설 장비의활용극대화를위해필요한정보를체계화하고모두가편리하게이용할수있도록최상의서비스를제공 산업통상자원부, 한국산업기술평가관리원, 한국에너지기술평가원, 한국산업기술진흥원에서는산업기술개발장비공동이용시스템인산업기술개발장비시스템 e-tube 를통해산업기술 R&D에필요한연구장비를보다쉽고, 빠르고, 편리하게이용할수있도록적극지원 322

스마트공장플랫폼 국내스마트공장기술동향 산업부와미래부는 8대스마트제조기술간유기적연계와전략적투자를촉진하기위한스마트제조 R&D 중장기로드맵수립 시장선점및수요창출유망분야에대해단계적기술확보전략을제시하고, 스마트제조 R&D 중장기로드맵에기반하여그간산발적으로투입되어온정부 R&D 자금을전략적, 효율적으로투자할계획 정부는 제7차무역투자진흥회의 를열고 2017년까지민 관공동으로 24조원을스마트공장등제조업혁신에투입하기로했으며, 이를통해 2020년까지국내중소, 중견기업공장 1만여개를스마트공장으로바꿀계획 8대스마트제조기술을활용한산업화와비즈니스촉진을위해주요기술별투자펀드조성을추진 스마트공장개념정립및산업계확산을위한국가표준 (KS) 세건이 2016년 6월에제정됨 KS X 9001-1, 스마트공장 제1부 : 기본개념과구조 KS X 9001-2, 스마트공장 제2부 : 용어 KS X 9001-3, 스마트공장 제3부 : 운영관리시스템 ( 진단평가모델 ) 제조업혁신 3.0 전략 과연계하여 2020년까지스마트공장 1만개확산을통해중소 중견공장의약 1/3을 IT기반생산관리가가능토록스마트화추진 전자 ( 삼성 ), 자동차 ( 현대 ) 등업종별대표기업을중심으로스마트공장확산, 스마트공장표준 인증도입등민간주도로자발적인확산방안마련 전자 ( 삼성, LG 포함 ) 120개, 자동차 ( 현대포함 ) 100개, 기계 ( 두산, 효성포함 ) 50개, 패션 ( 제일모직포함 ) 25개등 `15년 8개업종, 350개이상협력기업스마트공장지원 [ 제조업혁신 3.0 전략 ] 추진전략 세부과제 스마트공장확산 2020 년스마트공장 1 만개육성 8 대스마트제조기술개발 고속수직이착륙무인기 창조경제신산업창출 개인맞춤형건강관리시스템 극한환경용해양플랜트등 17 개지역산단혁신 지역산단스마트화 생활문화기반구축 지역특화산업대기업주력분야연계 사업재편촉진 혁신조성 스마트자동차등융합신제품인허가패스트트랙활성화및시범특구도입 * 출처 : 산업통상자원부, 제조업혁신 3.0 전략추진과제 (2015) 323

기술개발테마현황분석 2017년 4월산업부는 스마트제조혁신비전 2025 를발표 2025년까지스마트공장보급 확산목표를 3만개 ( 누적 ) 로확대하며, 동시에현재기초수준에머물러있는스마트공장수준의고도화를추진 기반산업경쟁력강화를위한기반기술역량확보, 보급 확산사업을통한시장창출, 공급기업의해외시장진출을위한 alliance를구축 스마트공장전문인력확보를위해현장인력, 전문인력등대상별맞춤형교육을통해창의융합형인재 40,000명양성 (~2025년) 스마트공장관련가장큰문제는민 관모두수요기업및최종수요의중요성에대한인식이미흡한가운데스마트공장의보급및발전이진행되어혁신의추진동력이약하다는것임 다품종소량생산과소비자의필요에맞추는유연성을기본적으로지행하는 4차산업혁명의시대에는이전시대와달리수요의중요성이강조되며, 사회에잠재한수요는 4차산업혁명시대의새로운생산투입요소인데이터를통해서생산과정과시장에등장 보급 확산사업의가이드라인으로스마트공장전문가및구축기업에게현재의수준진단및단계적업그레이드방향제시에활용하도록제시되는스마트공장표준플랫폼에는수요자가배제된채공급과정의효율성제고만을지향 실제스마트공장의발전및보급을위한정책의세부목표를설정할때고객의필요에민감하게맞추기위한시스템구축은생략됨 이에따라스마트공장분야의수요기업과공급기업들은모두공장자동화를통한생산성제고를넘어선공장의스마트화를추진하기어려운실정임 324

스마트공장플랫폼 3. 기업분석 가. 주요기업비교 해외업체 스마트공장과관련한애플리케이션및플랫폼은수평적 수직적통합, 스마트디바이스는기기간의연결이주된이슈로, 전세계적으로시스템공급업체들을중심으로요소기술혁신및통합전개 해외제조애플리케이션공급기업은자사솔루션의영향력을늘리기위해서각자의독립된플랫폼을제공 기존의엔지니어링소프트웨어공급기업과비즈니스솔루션공급기업도서비스하던솔루션의영역을확대 통합하는추세로발전 산업용제조디바이스업체들이쉽게접근할수있는산업용 IoT, 빅데이터와같은플랫폼전문기업의제조업지원솔루션개발이이루어짐 단순자동화에서벗어나센서를통해다양한기기상태정보를전송하고, 실시간피드백을통해제조기기에반영할수있는다양한스마트디바이스출시의가속화 [ 주요관련기업현황 ] 구분유형주요업체 디바이스 설비센서엑추에이터 Rockwell, GE, PTC, CDS, Siemens PLM( 미국 ), ABB( 스위스 ), Siemens( 독일 ), Schneider( 프랑스 ), Invensys( 영국 ), SAP( 독일 ), Dessault Systems( 프랑스 ), Mitsubishi( 일본 ) 통신모듈송수신센서, 단말기 퀄컴, TI, 인피니온, GE, IBM, 브로드컴, 미디어텍, ARM, 삼성 Cinterion, Telit, Sierra, SIMcom, E-divie, Teluar SW 플랫폼솔루션 Microsoft, Google, SAP, jasper, Axeda, Aeris, Pachube, Omnilink, Data Technology Service, Cisco, Siemens, Bosch 애플리케이션및플랫폼 통신사업 Verizon, Sprint, AT&T, Vodafone, T-mobile, NTT 토코모, SKT 서비스사업 Cross Bridge, Numerex, NTT, T-Mobile, KORE 등 * 출처 : 산업연구원, 초연결시대사물인터넷의창조적융합활성화방안 (2013) 325

기술개발테마현황분석 스마트공장의핵심요소기술인생산설비 (PLC), 센서, 기반 SW(ERP, MES, CAD) 등의솔루션은대부분글로벌기업의기술에종속 컨트롤러, 서브모터 / 드라이브등핵심부품, High-End의장비, 유연생산운용솔루션등스마트공장의핵심요소대부분은독일, 미국으로부터수입 PLC 제품은 LS산전과같은전문기업의활동으로약 33% 의국내시장점유율을확보하고있으나, High-end의시장점유율은외산의공격적시장전략으로인해쉽게높아지지않고있는수준임 MES, ERP등의솔루션은삼성 SDS, LG CNS, SK C&C와같은국내 SI업체들의활동으로글로벌기업과의경쟁에서다른요소기술에비해많이뒤처지지않는수준이지만, GE, 로크웰, 지멘스, Applied Materials 등의해외기업들이다양한산업분야에강세를보이고있음 국내업체및기술동향 국내중소기업사례 달리웍스 는시스템소프트웨어개발및공급업체로 IoT 기술을활용하여스마트홈, 스마트공장등에자체플랫폼을적용하여설계, 구축하고 IoT 클라우드플랫폼 Thing+ 를개발해국내 해외에서서비스를제공하고있고, Thing+ 는한국정보통신기술협회로부터 Good Software (GS) 인증을취득하였고, 이는 SaaS 형태로개발돼다양한산업군에서쉽게활용이가능함 울랄라랩 는응용소프트웨어개발및공급업체로스마트팩토리의틈새시장을공략하고있으며, 기존의스마트공장구성방식인설비나인프라를새로도입하는것이아닌기존설비에서데이터를수집하고, 분석해빠른의사결정을내릴수있도록하는쉽고간편한 Wim Factory 플랫폼 을개발하였고, 최근중국및인도네시아나이키신발제조기업에스마트팩토리솔루션을제공함 - 산업 IoT 디바이스기술뿐만아니라 SaaS 기반의클라우드플랫폼과빅데이터분석및산업 AI 등다양한서비스등을제공예정 바인테크는컴퓨터및주변장치와소프트웨어도매업체로 2017 IoT 국제전시회에서비콘기반의귀중품분실방지용 위존 서비스를선보였으며, 이외에도 Moxa 산업용네트워크솔루션, NetApp 스토리지등을출품하고, 대기업및중소기업을대상으로그리드및 HPC 통합및시스템관리솔루션의제공및 IT/ICT 통합기술을활용한산업용 IoT 솔루션 (IoT-EMS) 개발. SDL 번역솔루션기반의사업협력을추진중 파이시스네트웍스는통신장비및부품도매업체로 USN, WPAN 분야 (Z-Wave, BLE, RF 등 ) 에다양한솔루션을제공함 유인프라웨이는무선통신장비제조업체로 WCDMA, LTE, USN 등의유무선통신을이용하는자체개발제품인 엠워쳐 를통해실시간모니터링과통신연동제어가가능한기술을개발하였고, 최근 CCTV 장비소형화와보안등을제어기와일체화하여제조단가를대폭낮추고, 성능은뛰어난 CCTV를개발해관리자가스마트폰애플리케이션으로외부에서관제가가능한제품으로보급중 블락스톤주식회사는무선통신장비제조업체로쉬운설치와이동뿐만아니라합리적인가격대에서사용자의안전을지켜주는제품을제작해, 현재보안솔루션열림감지시스템, CCTV 카메라, 게이트웨이를생산중이고, 당사의무선네트워크프로토콜 가이아 는대부분의산업에적용이가능하며이를이용하면무선온도 습도모니터링이가능함 326

스마트공장플랫폼 디노플러스 ( 주 ) 는응용소프트웨어개발및공급업체로 2017 안전산업박람회에서건설현장가스용기출납실시간모니터링시스템을선보였고, 스마트폰을이용한전등제어시스템 / 중소상공인을위한빅데이터시스템 /M2M 플랫폼 /IoT 헬스케어플랫폼기반스킨헬스케어서비스등을개발하고, RFID/USN 기반의웹솔루션의개발및웹사이트구축을진행, 현재헬스케어스마트홈을위한 Active Aging 플랫폼개발중 ( 국토교통부 ) 이노그리드는시스템소프트웨어개발및공급업체로이노그리드의 GPGPU 서비스 긱스 (GICS, GPU Infinit Cloud Service) 는지난 6월국산클라우드쇼 IC3 2017 컨퍼런스를통해첫공개된후업계의높은관심을받았으며, 7월초정식오픈이후현재까지다양한고객군을확보하였을뿐만아니라이외에도 GPU 클라우드는다양한교육기관및헬스케어, R&D센터등으로도입분야를확대중 헬로팩토리는비콘기술기반의 비콘벨 을개발하고, 월드 IT쇼 2016에서 SK텔레콤과함께스마트플랫폼서비스와 5G 통신기술을접목한 IoT 레스토랑 을구현하였으며, 삼성전자, SK텔레콤, SM엔터테인먼트등국내기업에자사의제품과서비스를제공 엔텔스는국내최초비즈니스데이터를효율적으로관리하는통합운영지원솔루션 (OSS/BSS) 과 LTE/3G 코어네트워크장비, 컨설팅서비스를제공하고, 2017 사물인터넷국제전시회에참가하여 N-MAS Connectivity를선보였으며, 이제품은국제표준인증 (onem2m Release 1) 을획득한플랫폼으로각산업분야별공통기능을표준화하여구현한개방형 IoT 플랫폼으로플러그인 IoT를제공하고다양한시스템과연동이가능 한컴MDS는 2017 사물인터넷국제전시회에참가하여산업용프로토콜게이트웨이 VIPER-C 를선보였고, 이시스템은기존의산업현장에서사용되고있는프로토콜제어시스템들의설치변경없이인더스트리 4.0 산업용프로토콜표준플랫폼인 OPC-UA 프로토콜로변환해주는시스템으로스마트공장구축시시간, 비용, 변경최소화를제공. 기존산업용제어시스템의보안성을확보하고통합환경에서의스카다데이터연동및감시기능을제공가능 이도링크는 IoT/M2M 관련네트워크장비, 개방형플랫폼및미들웨어를활용해서응용서비스를개발하는업체이며, 특히위치기반서비스 (LBS) 를활용한서비스구축에집중하고있음 한국오픈솔루션은기업용오픈소스플랫폼전문기업으로, 빅데이터기반제조 플랜트운영인텔리전스솔루션을보유 핸디소프트는 Handypia IoT 플랫폼및 SaaS 플랫폼을보유하고있고, 소프트웨어뿐만아니라하드웨어분야로계열사인네트워크솔루션기업인다산네트웍스를소유하고있는업체 327

기술개발테마현황분석 [ 주요중소기업비교 ] ( 단위 : 백만원, %) 국내업체자산총계매출액 매출액증가율 영업이익율당기순이익율 R&D 집중도 달리웍스 ( 주 ) 2,353 237-55.3-246.9 4.5 379.3 울랄라랩 ( 주 ) 622 10-68.6-2,104.6-1,416.3 1,694.7 바인테크 15,644 19,721 23.9 18.3 17.2 2.3 파이시스네트웍스 630 485 9.3-23.0 9.0 30.4 유인프라웨이 870 970-18.5-13.0-7.4 12.0 블락스톤주식회사 1,230 712 61.8 11.2 15.7 23.8 디노플러스 ( 주 ) 11,938 7,634 1.6 7.2 5.9 12.3 이노그리드 10,349 4,133-14.8-44.0-11.8 0.8 헬로팩토리 336 378 163.7-5.1 2.3 41.6 엔텔스 53,798 56,334 24.4 0.5 1.4 4.5 한컴 MDS 119,273 112,362 21.2 8.0 6.4 2.2 이도링크 21) 4,734 7,000 30.1-23.2-25.2 4.1 한국오픈솔루션 22) 154 206 16.2-3.6-7.7 - 핸디소프트 50,257 36,883-11.2 5.3 3.2 0.7 21) 이도링크재무정보는 2015 년기준으로작성하였음 22) 한국오픈솔루션재무정보는 2015 년기준으로작성하였음 328

스마트공장플랫폼 나. 주요업체별기술개발동향 (1) 해외업체동향 전세계적으로스마트공장구축기술 ( 하드웨어, 소프트웨어 ) 의점유율과경쟁력을이미확보하고있는기업은아래의 20개기업으로조사되었음 ( 출처 : Markets and Markets Analysis, 2013) 최근스마트공장의중요한철학인연결성구현을위해기업간 M&A 및내부적통합이활발히이루어지고있음 제품설계개발도구인 CAD 전문제조사인프랑스의다쏘시스템즈는 MES 비즈니스기업인 APRISO을인수했으며글로벌 ERP 기업인 SAP는 MES 솔루션공급을통해기업내운영, 생산등모든데이터의통합을추진하고있음 * 출처 : 한국생산기술연구원, 중소 중견제조기업의스마트팩토리구축을위한제언 (2016) [ 글로벌공급기업현황 ] 독일및유럽의경우공급기술육성을위한테스트베드구축, 대학생인력양성, 기술사업화및비즈니스모델발굴까지고려한종합적전략을수립하여스마트공장사업을추진하고있음 독일이스마트공장분야에서부각되고있는이유는공급산업의경쟁력에기인하며국내스마트공장전략및추진방안에서도공급산업을포함하여인력양성의중요성을논의하기때문임 독일은 Industry 4.0&Smart Factory KL 프로그램을통하여미래제조업시장의주도를구상하고있음 Industry 4.0&Smart Factory KL 프로그램은독일연방인공지능연구소 (DFKI) 의주관으로산 학 연이참가하여사물인터넷 (IoT), 사이버물리시스템, 스마트팩토리 (Smart Factory) 등의연구를진행하는 2.5억유로규모의국가적인프로그램 스마트팩토리 (Smart Factory KL ) 사업은타산업에적용될수있는스마트공장플랫폼개발및공급을목표로다양한형태의데모공장 (Demonstrator) 구축사업을시행하고있음 - DFKI는스마트공장을 제조기업 ( 스마트공장수요산업 ) 과는독립적이며실재와유사한제조플랫폼 으로정의하고있으며해당플랫폼을통하여최신 ICT 기술테스트, 개발및상용화를추진 329

기술개발테마현황분석 명함첩제품을생산하는스마트공정개발 ( 14) 을시작으로다른제품으로확대 적용하기위한고도화작업을지속적으로진행하고있음 10여개의장비공급기업과솔루션공급기업이자사의기술을공급하여하나의제조라인을구축하였으며이러한과정을통해기술의통합, 인터페이스등의연구및표준화까지추진하고있음 초기스마트공장플랫폼구축은독일내기업과협력했으나최근에는 IBM( 미국 ), 화웨이 ( 중국 ) 등을포함한 46 개의다양한해외글로벌기업및기관과의협업을추구하고있음 * 출처 : 한국생산기술연구원, 중소 중견제조기업의스마트팩토리구축을위한제언 (2016) [ DFKI 데모공장 (2014) ] 330

스마트공장플랫폼 [ DFKI 참여공급기업및적용공급기술 ] 참여기업적용기술역할 CISCO 유 무선라우팅및스위칭인프라 Connected Factory FESTO 실제조환경에서다른제조기업간상호연결제공 Module Engraving HARTING 서로다른자동화모듈간상호운영성제공 Module Force Fitting HIRSCHMANN 스마트팩토리의신뢰성을제공하는산업통신 Connected Security LAPPKABEL 고해상도카메라를활용한제품검사 Module Quality Control MINITEC 높낮이가가능하고작업자를고려한 Workplace Manual Workstation PHOENIX CONTACT Laser marking 시스템 Module Laser Marking PROALPHA ERP 시스템 ERP System REXROTH RFID 를통한제품메모리 read Module Clip Mounting SIEMENS 명함첩전주기생산정보관리 Product Lifecycle Management * 출처 : 한국생산기술연구원, 중소 중견제조기업의스마트팩토리구축을위한제언 (2016) 독일의 Darmstadt 공대의 Learning Factory는스마트공장관련대학생인력교육목표로운영중인플랫폼 ( 출처 : Darmstadt CIP) 린생산 (Lean Manufacturing), 품질관리, 통계적공정관리 (SPC, Statistical Process Control), 측정시스템관리기술등의교육커리큘럼으로구성 교육뿐만아니라설비재구성등을통한공급기술검증역할도수행하고있음 전체공정은가공공정과조립공정으로구성되어최종제품으로모터를생산하게되며해당프로세스는가공, 자동 / 수동조립, 생산물류, 품질관리, 판매, 구매, 계획, 제어등의기능을포함 331

기술개발테마현황분석 * 출처 : Darmstadt CIP [ Learning Factory ] [ Smart Factory KL 와 Learning Factory 간의비교 ] 특징 Smart Factory KL Learning Factory 목적 데모공정을통한스마트공장공급기술검증 스마트공장관련인력양성 스마트영역 수직적 ( 생산시스템 ) 통합 (Shop floor-level 1-2-3-4 수준 ) 수평적통합추진중 수직적 ( 생산시스템 ) 통합 (Shop floor-level 1-2-3-4 수준 ) 수평적통합추진중 생산제품 명함첩 ( 판매불가 ) 모터 ( 판매불가 ) 협의체 46 개 ( 화웨이, IBM, CISCO 등 ) 27 개 특징 FESTO, Rexroth, HARTING 등경쟁력보유 기업다수참여 플러그 - 생산 (Plug and Produce) Rexroth 등협업 공급기술검증도가능 * 출처 : 한국생산기술연구원, 중소 중견제조기업의스마트팩토리구축을위한제언 (2016) 332

스마트공장플랫폼 독일의 Fraunhofer MOEZ는중소 중견제조기업기술의글로벌시장진출, 기술이전, 상용화를지원하고있음 프로세스와비즈니스모델평가와시뮬레이션, 실시간예측및가시화를수행하는빅데이터센터운영 Industry 4.0 환경에서의산업정보화와디지털화에따른제품과서비스의사용자맞춤 (customization) 을지원하는 디지털비즈니스모델 을연구하고있으며공급기술의사업화모델을구축하고자함 * 출처 : http://www.moez.fraunhofer.de/en.html [ Industry 4.0 환경에서의기술과비즈니스간 디지털인프라 역할 ] 일본의대표적인공급기업인미쓰비시에서는자사의스마트공장공급기술인설비, 로봇, 제어, 센서, 비젼, MES 등을통합하여기술의검증, 상용화, 패키징의목표를가지고플랫폼을구축 독일의 DFKI가구축하고있는 SmartFactory 플랫폼과미쓰비시플랫폼의목표는스마트팩토리공급기술의검증으로비슷한것으로판단되며다만독일은다양한기업의기술을통합한반면, 일본의경우는미쓰비시가보유한기술중심의통합이이루어졌다는차이점을가지고있음 미쓰비시의경우 센서- 제어- 로봇-MES 의수직적기술을통합및패키징하여산업별로비즈니스를수행하고있음 인텔의 IoT는 IT 인프라를전방위적으로포괄하는형태이며, IoT와관련하여인텔이제공하는솔루션은디바이스및클라우드관리모듈인 Wind River Edge Management System, 단말기기컴퓨팅과클라우드분석의결합을가능하게하는 Intel Galileo 보드 / Intel Edison 모듈 / Intel IoT Gateway 개발키트시리즈등임 인텔자사제품군을기반으로하는 IoT 아키텍처에타사솔루션과의연동을지원하여클라우드를 통한데이터분석및통찰력을제공하겠다는것이인텔의목표임 333

기술개발테마현황분석 [ IoT 시장의기술동향 ] IoT 기술구분 기술동향 디바이스및게이트웨이 물리적으로디바이스와클라우드사이에데이터의수집, 처리및제어를담당 디바이스및클라우드관리 Wind River Edge Management System 을통해최종사용자가대규모 IoT 시스템을관리하고배포할수있도록지원하여클라우드환경에서장치구성, 파일전송, 데이터수집및룰기반데이터분석을가능하게함 서비스생성및 API Intel Mashery API 관리도구를제공하여외부기술을활용한새로운가치창출 분석및데이터베이스 Intel Galileo 보드 /Intel Edison/Intel IoT Gateway 개발키트시리즈를통해엣지컴퓨팅과클라우드분석의결합을가능하게함으로써운영효율및운영인텔리전스를확보 종합적보안 하드웨어식별 ID, 보안부팅, 연결장치에이전트화이트리스트, 모니터링소프트웨어, 데이터보호및정책관리를지원하여디바이스부터클라우드까지하드웨어와소프트웨어보안의긴밀한통합을제공 * 출처 : MDS 테크놀로지, 산업용 IoT 시장및기술동향과빅데이터플랫폼으로서의 Splunk (2015) RioTinto 는호주 (Brisbane) 에서광산산업에서는세계최초로빅데이터센터 (PEC, Processing Excellence Centre) 운영을시작하였으며, 이센터에서는고정및모바일광산운영장비에부착된센서를통해수집및저장된방대한양의데이터 (30GB/ 일, 5TB 저장소활용 ) 평가와엔진고장의예측및방지를통하여생산성향상과안전성강화에주력하고있음 적용기술 : 센서및데이터 ( 설비진단및예지보전 ) 기술및예측수학, 머신러닝, 모델링기술 목표 : 채광작업의안전성, 효율성강화및주주수익률극대화 GE는인도서부푸네에 2억달러이상을투자한새로운개념의유연한멀티모달공장 (Multi-Modal Factory) 을구축하여제트엔진에서기관차의부품까지다양한제품 ( 항공, 전력, 가스, 운송비즈니스제품 ) 의생산및가공을지원하며 생각하는공장 (Brilliant Factory)" 을처음으로적용함 적용기술 : 공장시설간실시간정보를공유하고공급망 서비스망 유통망등을연결하는산업인터넷 (IIoT, Industrial IoT) 및빅데이터기술을통하여돌발적인가동중지를예방하고품질유지및최적화된생산추구 목표 : 2022년까지인도의국내총생산 (GDP) 중제조업의비율현재대비 25% 향상과 1억대의일자리창출 334

스마트공장플랫폼 (2) 국내업체동향 대기업중심으로 ICT 적용제조현장혁신을위한시도가일부진행되고있으나, 외산솔루션에대한의존도가높고, 국내기술의한계로민간투자는시작단계에불과함 우리나라스마트공장시스템시장에서는로크웰오토메이션코리아, 슈나이더일렉트릭코리아, ABB코리아, 터크코리아, 한국오므론제어기기, 한국요코가와전기, 한국훼스트, 힐셔코리아등외국계기업이강세를보이고있으나, 기존의산업용전기기계또는시스템통합개발기업들이스마트공장으로전환 LS산전, 두산인프라코어등이응용시스템과요소기술개발에주력하고있으며, SI기업인 SK C&C, LG CNS 등이스마트공장사업을적극적으로추진중이나, 요소기술개발상당수의핵심기술을해외에의존하고있는실정 유노믹은 OMA DM 기술을중심으로다양한솔루션을제공하였고, 국내공작기계제조사와함게모바일기반공작기계제어소프트웨어개발, 2013년부터북미표준제조기술규격인 MTConnect 및 OPC UA를중심으로공작기계모니터링시스템개발 펜타시큐리티는펜타스마트팩토리시큐리티솔루션을적용, 스마트공장운영과정에서발생할수있는보안위협을최소화하고, 데이터수집부터모니터링, 프로세스제어까지가능하도록안전한스마트공장환경구축 에임시스템은반도체, 태양광, 자동차 / 기계, 화학 / 전자재료등다양한분야의생산정보시스템을구축하였으며공장 장비자동화를위한 MES 및제어솔루션을보유 에이시에스는실시간생산정보화를위한컨설팅및시스템통합을제공하며 MES 같은솔루션부터 IoT 센서및디바이스까지공장전반에걸쳐하드웨어, 미들웨어및 IT 서비스를폭넓게제공 엑센솔루션은자동차부품, 반도체, 중공업, 기계, 식품, 제약등다양한제조업을대상으로 MES Master Plan 컨설팅서비스및제조시스템구축서비스제공 MES, ERP, SCM 등의정보시스템외에제조현장에서활용되는다양한애플리케이션이중소기업등에서개발되고있음 수아랩 (SUALAB) 은딥러닝기반의스마트공장솔루션을개발하고실제제조업현장에딥러닝기술을적용하여머신비전 (machine vision) 기반의표면불량검출기능을높은정확도로제공 퓨쳐메인은설비에서발생하는진동등의경향및정밀주파수분석, 고장패턴분석등복합분석을통해결함초기단계에서이상을감지하고적절한대책을제시하는솔루션을개발하여서비스 MDS테크놀로지는설비예지진단시스템을위한산업용 IoT플랫폼, OPC-UA 솔루션등을개발 큐빅테크는 IoT를적용한설비인터페이스를통해, 생산공정의실시간모니터링뿐만아니라, 제조파라미터집계에의한빅데이터분석에따른통계적품질관리를가능하게하는솔루션공급 335

기술개발테마현황분석 4. 기술개발현황 가. 기술개발이슈 스마트공장패러다임의진화 IoT, VR/AR, AI, CPS, 빅데이터, 로봇등융합기술을바탕으로독일과같은선진국들은국가적전략으로인더스트리 4.0 시대를위한 ICT 융합제조기술혁신이라는당면과제를향해전력질주하고있음 이러한패러다임을바탕으로최근에는점차스마트공장관련분야가그융합의범위에있어서이종산업간흩어져있는다양한핵심요소기술을광범위하게통합하고, 보다능동적, 자율적으로지능화된미래형스마트공장을구성하는요소기술개발과그와연계된혁신아이템발굴에역점을두고있음 실제공장의 PLC, SCADA, MES 등의생산정보시스템에서부터 ERP, SCM, CRM 등기업운영시스템에이르기까지사물인터넷 (IoT) 에의해하나로연결되어실시간으로디지털가상공장을구현하며유기적인통합시스템으로운영 현실의제조공장이디지털 / 가상화되어 VR/AR, 빅데이터, 클라우드등 ICT 융합기술을통한지능화된가상디지털제조기술기반스마트공장 (Digital Twin) 이야말로인더스트리 4.0 실현의핵심 스마트공장관련기술의상대수준을보면한국 (83.4) 은미국 (100), 유럽 (98.9), 일본 (97.1) 에이어 4위이나, 1~3위까지의기술수준차이에비해 3위와 4위의기술수준차이는큰편임 국내공급사의경우스마트공장필요기술중일부를단품으로공급하는소규모기업위주로, 전체가치사슬의국제적제조경쟁력이균등하도록구성된토탈패키지제공능력이부족함 국내공급사제품의신뢰성 안정성에대한실증기회가부족하다는것이시장진입및창출의주요장애물로지적되고있음 [ 주요국스마트공장플랫폼기술수준비교 ] 구분 한국미국일본유럽중국 상대수준기술격차상대수준기술격차상대수준기술격차상대수준기술격차상대수준기술격차 스마트공장 83.4 1.3 100 0.0 97.1 0.7 98.9 0.4 72.3 3.0 336

스마트공장플랫폼 스마트공장플랫폼관련최근기술이슈 선진국은물론국내에서도인더스트리 4.0을자국의환경에맞게산업적, 정책적으로다각도로연구개발하는제조혁신의선순환적생태계구축에필요한기술이슈는보다다양한첨단 ICT 기술과의광범위한융합, 현실과실제제조현장의유기적결합을위한플랫폼기반구축이중요시되고있음 이러한추세는 4가지스마트공장과관련한기술적융합이슈를통해기존제조산업과융합하는서비스기반의생산프로세스혁신을가능하게할것으로보임 [ 융합서비스기반프로세스혁신 4 가지요소 ] 융합이슈요소기술추진방향 스마트공장운영시스템의지능화 지능형센서 / 빅데이터 / 딥러닝 / 인공지능 실제설비에부착된능동센서를통한공정상태의최적화로생산경로의지능적설계구현 M&S 의고도화 CPS 자율제어 / 상황감지기반 CPS 물류및유통현황에대한가상화로실시간피드백을통해새로운제조생산공정의혁신을달성 가상세계와현실의동기화가가능한 BPM 기반통합데이터모델링플랫폼 산업용 IoT 와의유기적결합 새로운융합서비스 IIoT/IoE/ 통합모니터링 VR/AR/ 웨어러블 / 가상훈련시스템 공장내외의사물이센서로초연결되어제품생애전주기를통합관리하는표준화된플랫폼구현 인간공학, 감성공학기반의가상 / 증강현실기술과융합한생산현장의조립, 유지보수등효율성을높여주는시스템개발 * 출처 : 한국생산기술연구원, 중소 중견제조기업의스마트팩토리구축을위한제언 (2016) 개인맞춤형생산제조플랫폼 근거리의소규모공장에서 3D 프린터나로봇과같은혁신형의디지털제조설비를갖추고개인화된제품을소량으로생산하는형태의개인맞춤형생산방식이자리잡을것으로예상 고도화된대량생산공장과는별도로, 3D 프린터와후가공설비, 로봇을연결시켜특정개인또는기업에게요구되는차별화된제품을 QCT(Quality, Cost, Time) 관점에서높은효율로생산할수있게되면서 Mass Customization을넘어서 Mass Personalization( 개인맞춤형생산 ) 의제조가가능하게될것임 셰이프웨이즈 (Shapeways) 나씽이버스 (Thingiverse), 예기 (Yeggi) 등은고객이디자인한제품을웹으로주문받아 3D 프린터로제조하고이를유통해주는서비스를제공하고있으나, 아직까지는단순공정제품을제작하는수준에그치고있음 향후에는 IT 기반전자제품과같은보다복잡한복합공정을요구하는제품까지도개인맞춤형생산이가능하도록하기위한다품종소량생산, 유연생산기술들이보편화될것임 337

기술개발테마현황분석 * 출처 : 개인맞춤형생산을위한 IoT 기반개방형제조서비스플랫폼 [ 개인맞춤형생산을위한개방형제조서비스 (FaaS) ] 온디맨드 O2O(Online-to-Offline, Offline-to-Online) 플랫폼 과거제조기업들은제품의생산과판매에서주된가치를창출하여왔으나, 향후에는제품과서비스와의결합, 제조와서비스의결합을통해제품, 제조의서비스화가가속화될것임 이를위해서는제품의설계단계에서생산, 유통에이르기까지전주기에걸친비즈니스체인상에서의수평적통합이이루어질것이며, 특히단순디지털화를통한플랫폼효과가아닌, 실제물리적인세계와연결된양방향의온디맨드 O2O(Online-to-Offline, Offline-to-Online) 플랫폼화가진행될것으로예상됨 338

스마트공장플랫폼 나. 특허동향분석 스마트공장플랫폼분야특허상주요기술 주요기술 스마트공장 플랫폼은 글로벌 기업이 주도하고 있는 스마트공장 플랫폼의 국내 실정에 맞는 중소기업형스마트공장플랫폼을의미. 센서, PLC, 설비등과의공통연결을지원하고표준화된 데이터 교환을 가능하게 하고, 응용프로그램 및 클라우드와 통합 등의 기능을 제공하는 시스템으로서대표적으로전사자원관리및공장운영통합시스템을들수있음 분류요소기술설명 팩토리자원모델링 / 시뮬레이션 프로세스통합 / 공정시뮬레이션 수집된데이터를기반으로가상의공장모델을활용하여모델링및시뮬레이션을수행, 검증하여실공장에반영할수있는기능 클라우드기술 클라우드기반 IoS(Internet of Service) 기술 스마트제조, 스마트에너지관리, 공급망관리, 경영 고객관리등다양한서비스를클라우드환경에서통합제공하는기술 이벤트참조모델기반판단기술 생성 (C)- 관리 ( M)- 운용 (O)- 연결 (O) 기술 센싱정보링크기술 수집데이터고속필터링및연관매팅기술 메모리기반의비정형데이터고속분석기술 이종복수플랫폼통합연동기술 이종센서정보변환및연결기술 IoT 플랫폼을통해수집되는연속데이터들을실시간분류 / 매칭하는고속필터링및연관매칭기술 비정형 Factory-Thing 참조데이터를메모리기반저장및고속분석처리하여실시간으로의사결정을지원하는메모리기반의비정형데이터고속분석기술 스마트공장을위하여사용된모든기기들을연결하고, 생성된데이터를실시간저장, 공유하여최적생산을결정할수있도록도와주는제반지원시스템 이종센서정보변환 (Adaptation) 및연결 (Chain) 기술 339

기술개발테마현황분석 세부분야별특허동향 주요기술별국가별특허동향 스마트공장플랫폼의요소기술별주요국가별특허정보데이터입수하였으며, 최근 10 년간의 특허데이터를비교분석함 분류요소기술한국미국일본유럽계 팩토리자원모델링 / 시뮬레이션 프로세스통합 / 공정시뮬레이션 142 734 155 143 1,174 클라우드기술 클라우드기반 IoS(Internet of Service) 기술 11 114 9 23 157 이벤트참조모델기반판단기술 수집데이터고속필터링및연관매팅기술 메모리기반의비정형데이터고속분석기술 50 215 19 40 324 생성 (C)- 관리 ( M)- 운용 (O)- 연결 (O) 기술 이종복수플랫폼통합연동기술 62 259 23 53 397 센싱정보링크기술 이종센서정보변환및연결기술 27 184 30 34 275 합계 292 1,506 236 293 2,327 국가별요소기술별특허동향에서미국이가장활발한연구개발을하고있으며, 그다음으로는유럽, 한국, 일본순으로나타남 팩토리자원모델링 / 시뮬레이션기술분야에서는미국이가장많은비중을차지하고있으며, 한국과유럽이상대적으로적은출원량을보유하고있음 클라우드기술은미국이가장많은비중을차지하고있으며, 일본, 한국, 유럽은상대적으로적은출원을보이고있음 이벤트참조모델기반판단기술분야에서는미국이가장많은출원을하고있으며, 일본이상대적으로적은출원량을보이고있음 생성 (C)-관리(M)-운용(O)-연결(O) 기술분야에서는미국이가장많은비중을차지하고있으며, 일본이상대적으로적은출원량을보유하고있음 센싱정보링크기술은미국이가장많은비중을차지하고있으며, 한국이상대적으로적은출원을보이고있음 340

스마트공장플랫폼 주요기술별출원인동향 분류 요소기술 기술집중도 주요출원인 국내특허동향 팩토리자원모델링 / 시뮬레이션 프로세스통합 / 공정시뮬레이션 D25 Rockwell Automation IBM 중소기업중심 포스컨트롤, 포스코아이씨티등 Rockwell 공공연구기관중심 클라우드기술 클라우드기반 IoS(Internet of Service) 기술 Automation IBM 엔셀, 한국전자통신연구원 Honeywell International 등 이벤트참조모델기반판단기술 수집데이터고속필터링및연관매창기술 메모리기반의비정형데이터고속분석기술 Rockwell Automation Schneider Electric Simens 중소기업중심 아임클라우드, 엔셀, 제이에스아이티등 생성 (C)- 관리 (M) - 운용 (O)- 연결 (O) 기술 이종복수플랫폼통합연동기술 Rockwell Automation UTC Technology General Electric 중소기업중심 와이티, 트러시스등 센싱정보링크기술 이종센서정보변환및연결기술 Rockwell Automation Honeywell International Vetrix 중소기업중심 에이시에스, 포스코아이씨티 : 50 건이상, : 30~49 건, : 20~29 건, : 10~19 건, : 10 건미만 팩토리자원모델링 / 시뮬레이션기술분야주요출원인동향 팩토리자원모델링 / 시뮬레이션기술분야는 D25 가가장많은특허를보유하고있으며그다음으로는 Rockwell Automation, IBM 등이많은특허를보유하고있음 클라우드기술분야주요출원인동향 클라우드기술분야는 Rockwell Automation 이가장많은특허를보유하고있으며그다음으로는 IBM, Honeywell International 등이많은특허를출원하고있음 이벤트참조모델기반판단기술분야주요출원인동향 이벤트참조모델기반판단기술분야는 Rockwell Automation 이가장많은특허를보유하고있으며 그다음으로는 Schneider Electric, Simens 등이많은특허를출원하고있음 341

기술개발테마현황분석 생성 (C)- 관리 (M)- 운용 (O)- 연결 (O) 기술분야주요출원인동향 생성 (C)- 관리 (M)- 운용 (O)- 연결 (O) 기술분야는 Rockwell Automation 이가장많은특허를보유하고 있으며, 그다음으로는 UTC Technology, General Electric 등이많은특허를보유 센싱정보링크기술분야주요출원인동향 센싱정보링크기술분야는 Rockwell Automation 이가장많은특허를보유하고있으며그다음으로는 Honeywell International, Vetrix 등이많은특허를출원하고있음 스마트공장플랫폼분야의주요경쟁기술및공백기술 스마트공장플랫폼분야의주요경쟁기술은팩토리자원모델링 / 시뮬레이션기술이고, 공백기술은클라우드기술로나타남 스마트공장플랫폼분야에서팩토리자원모델링 / 시뮬레이션기술이가장경쟁이치열한분야이고, 클라우드기술분야는아직까지출원이활발하지않은공백기술분야로나타남 분류요소기술기술집중도 팩토리자원모델링 / 시뮬레이션 프로세스통합 / 공정시뮬레이션 클라우드기술클라우드기반 IoS(Internet of Service) 기술 이벤트참조모델기반판단기술 수집데이터고속필터링및연관매팅기술 메모리기반의비정형데이터고속분석기술 생성 (C)- 관리 ( M)- 운용 (O)- 연결 (O) 기술 이종복수플랫폼통합연동기술 센싱정보링크기술 이종센서정보변환및연결기술 : 50 건이상, : 30~49 건, : 20~29 건, : 10~19 건, : 10 건미만 342

스마트공장플랫폼 최신국내특허기술동향 분류요소기술최근핵심기술동향 팩토리자원모델링 / 시뮬레이션 프로세스통합 / 공정시뮬레이션 생산자동화실습장치제어시뮬레이션시스템기술 가상공장을위한가상공정시뮬레이션기술 클라우드기술 이벤트참조모델기반판단기술 생성 (C)- 관리 ( M)- 운용 (O)- 연결 (O) 기술 센싱정보링크기술 클라우드기반 IoS(Internet of Service) 기술 수집데이터고속필터링및연관매팅기술 메모리기반의비정형데이터고속분석기술 이종복수플랫폼통합연동기술 이종센서정보변환및연결기술 클라우드방식의생산실행서비스시스템기술 고객맞춤제품생산을위한스마트제조시스템기술 빅데이터기반의스마트팩토리분석시스템기술 제조공정관리시스템의비정형적레포팅서비스제공시스템기술 규칙기반실시간데이터스트림처리기술 생산관리시스템의제조생산설비수집정보를활용한빅데이터기반경영예측플랫폼시스템기술 ERP 서비스제공시스템기술 생산관리시스템기술 제조설비시뮬레이션시스템기술 국내특허동향을살펴보면공공연구기관은클라우드기술을, 중소기업은생성 (C)-관리(M) -운용(O)-연결(O) 기술을집중적으로연구개발하고있는것으로나타남 팩토리자원모델링 / 시뮬레이션기술에서는생산자동화실습장치제어시뮬레이션시스템기술, 가상공장을위한가상공정시뮬레이션기술등이연구개발되고있음 클라우드기술분야는클라우드방식의생산실행서비스시스템기술, 고객맞춤제품생산을위한스마트제조시스템기술등이공공연구기관을중심으로연구개발되고있음 이벤트참조모델기반판단기술분야는빅데이터기반의스마트공장분석시스템기술, 제조공정관리시스템의비정형적레포팅서비스제공시스템기술, 규칙기반실시간데이터스트림처리기술등이연구개발되고있음 생성 (C)-관리(M)-운용(O)-연결(O) 기술분야는생산관리시스템의제조생산설비수집정보를활용한빅데이터기반경영예측플랫폼시스템기술, ERP 서비스제공시스템기술등이연구개발되고있음 센싱정보링크기술분야는생산관리시스템기술, 제조설비시뮬레이션시스템기술등이연구개발되고있음 343

기술개발테마현황분석 중소기업특허전략수립방향및시사점 스마트공장플랫폼분야의공백기술분야는클라우드기술이고중소기업의시장진입이상대적으로수월한분야는센싱정보링크기술나타남 스마트공장의세계시장규모는 2015년 1,937억달러에서 2020년까지연평균 7.8% 성장하여 2,845억달러에이를것으로전망 과거에는하나의공장에서대량생산을위해공장자동화를구축하였지만스마트공장은모든공장을하나의공장이움직이는것과같이상호연동되어움직이며그근간에는플랫폼기술이자리잡고있음 향후중소기업은상대적으로경쟁이치열하지않은클라우드기술과시장진입이상대적으로용이한센싱정보링크기술분야에집중하여연구개발하고제품화하는특허전략을수립하는것이바람직하며특히클라우드기술은연구역량이우수한공공연구기관을잘활용하여기술매입이나기술라이센싱등을통한외부기술의사업화를추진하여효율적으로수익을창출하는것이필요함 344

스마트공장플랫폼 5. 연구개발네트워크 가. 연구개발기관 / 자원 연구개발기관 스마트공장플랫폼분야주요연구개발기관 한국생산기술연구원 (KITECH) 스마트제조기술그룹 - 이기종설비통합데이터모델, 표준데이터인터페이스, 설비이상예측및원인진단시스템개발 - 제조공정간검사및최종제품검사를위한포토닉스기반검사기술개발 - 스마트공장용가상데이터생성시스템개발 한국전자통신연구원 (ETRI) IoT연구본부및 5G 기가서비스연구부문등 - 과학기술정보통신부의 ICT 융합형제조서비스실증 확산기반구축사업, 개인화제조서비스기반구축사업 등다양한연구개발사업추진 - FaaS 연구개발, 이동통신기술을스마트팩토리생산자동화시스템에적용하는산업용사물인터넷 (IIoT) 서비스와 MES와의연동연구등 경기대지능정보융합제조연구센터 ( 센터장장태우교수 ) - 스마트공장구축을위한 PLC 인터페이싱, 생산제조빅데이터분석, 제품 / 부품영상처리를통한품질관리등과블록체인기술, 인공지능기술등의융합연구 - 경기도지역협력연구센터 (GRRC) 로도내기업들과의공동연구및기업지원연구 성균관대산업데이터애널리틱스기반스마트공장설계 / 운영 / 최적화연구및인력양성팀 - BK21+ 사업으로빅데이터분석기술을중심으로스마트공장의설계와운영관련최적화등을연구 전자부품연구원 ( 센터장이대성 ) - 스마트센서연구센터를설립해나노 /MEMS기반스마트센서, 차세대입력디바이스및내츄럴 UI/UX, 집적광학센서및소자, 환경 / 바이오센서및소자, 무선전력등자립형디바이스기술, 스마트센서응용시스템을개발중 UNIST 스마트센서연구센터 ( 센터장김재준교수 ) - 스마트센서인터페이스, 스마트센서소자및소재, 웨어러블스마트센서등 3개분야를융합연구 - 자동차, 모바일, 산업방재등분야별로특화된사업중심의기술개발 - 관련중소기업의제품설계에서부터양산까지적극지원 345

기술개발테마현황분석 연구개발자원 국가연구개발지원사업 중소벤처기업부 - 중소기업기술혁신사업 - 제품서비스기술 / 공정 품질기술 / 산학연협력기술 / 상용화기술개발사업 - 중소기업 R&D 역량제고사업 - 지역특화산업육성 ( 융복합기술개발사업 ) - 기술혁신형중소기업연구인력지원사업 - 산업주도형기술교육혁신사업 - 혁신형일자리선도사업 산업통상자원부 - 전략핵심소재기술개발사업 - 산업융합원천기술개발사업 - 산업엔진프로젝트 (19대미래성장동력 ) 차세대스마트러닝산업지원센터구축사업 K-ICT 스마트디바이스육성방안 - 제조업혁신 3.0전략실행대책의후속조치 - 성장성 경쟁력등을고려해 10대스마트디바이스부품 모듈기술및스마트센서핵심성능구현을위한공정 회로설계기술개발 - 스마트디바이스제품개발 제작 테스트를위한단계별맞춤형지원및공통시설 장비등제작지원환경구축 - 투자유치 마케팅진행및해외시장진출지원 - 스마트디바이스분야의석 박사급전문인력양성및디바이스제작프로그램개발 보급등저변확대 과학기술정보통신부는 2015년부터 2018년가지울산, 구미, 천안 3개지역에 사물인터넷제조융합테스트베드구축사업 추진 - 1차년도 (2015년) 의료기기용정밀모터기술테스트베드 ( 구미 ), 2차년도 (2016년) 개인용전자의료기기테스트베드 ( 울산 ), 3차년도 (2017년) 한국형스마트공장테스트베드 ( 천안 ) 등연차적구축 - 테스트베드를통한비즈니스모델구축이핵심으로스마트공장공급기술과테스트베드에대한인증체계를확립, 기능성평가와성능및신뢰성평가, 기능안전평가등평가업무수행 중소기업진흥공단 - 인력양성 ( 컨설팅지원사업 ) : 중소기업의특성에맞는맞춤형컨설팅을지원하여성장기 정체기기업의지속성장을위한근본체질강화및글로벌경쟁력확보 346

스마트공장플랫폼 민관합동스마트공장추진단 - 보급사업을통해 2017년 11월말까지 4,889개의스마트공장구축을지원했고, 2025년까지 3만개의스마트공장을보급한다는스마트제조혁신비전 2025를발표 - 추진단이진행하는사업은크게세가지로보급및확산사업지원사업, R&D 지원사업, 표준진단서비스로이루어져있음 - 스마트공장 R&D 로드맵을수립해설계자동화, 품질고도화, SW 통합운영, 개방형산업 IoT 플랫폼등스마트공장보급과연계한 6대 R&D 과제를진행 - 민간의자발적인스마트공장확산을위해표준진단모델을개발, 자발적진단지원 제조업혁신 3.0 전략실행대책 - 생산현장의스마트화를통해획기적인생산성 경쟁력제고 - 개인맞춤형유연생산을위한스마트공장고도화와융합신제품생산에필요한 8대스마트제조기술개발추진 - 스마트공장자동화설비, 지능형로봇, 자율공정시스템등에복합센서연결및데이터수집 제어등에활용 중소기업대상시설및장비지원 중소기업전용연구시설 (Rental Lab) ( 한국생산기술연구원 ) - 공동연구수행및장비를효율적으로이용하고자하는중소기업에게연구공간을제공 - 연구원인프라 ( 인력, 장비등 ) 를활용한근접지원 - 지원내용은크게시설지원, 장비지원, 기술및공동연구지원으로구성되어있음 공통서비스인프라구축 운영사업 ( 한국전자통신연구원 ) - 정보통신중소기업이 R&D 및상용화제품개발에필요한애로기술지원, 시험측정장비지원및고주파시험시설을활용한시험지원등에대한통합기술을지원 - 시험지원은고주파부품, 모듈등의고주파특성, PIMD, 신뢰성시험지원및민간시험시설공동활용을통한민간시험시설을지원 - 장비지원은고가의시험 측정장비를 IT 중소기업에게임대 현대기아차 - 2019년까지 5년간 500억원을대, 중소기업협력재단출연하여 ICT 역량이부족한중소협력사의공장스마트화적극추진 삼성전자 - 2015년에경북창조경제혁신센터와함께경북지역에 100개의스마트공장구축을시작으로 2017년까지 400개의스마트공장을육성할계획이며, 이를통해경북지역노후제조설비의첨단화지원 347

기술개발테마현황분석 나. 연구개발인력 스마트공장플랫폼분야는울산과학기술원, 한국생산기술연구원, 한국전자통신연구원등에서 주로연구개발을진행하고있음 [ 스마트공장플랫폼분야주요연구조직현황 ] 기관소속연구분야 울산과학기술원 기계항공및원자력공학부전기전자컴퓨터공학부시스템신뢰성연구실 4 차산업혁신연구소 클라우드및고성능컴퓨팅 스마트컴퓨팅, 스마트제어및인공지능 제조업 4차산업혁명플랫폼구축 IoT 통신 / 네트워크및스마트센서핵심원천기술 한국생산기술연구원 융합생산기술연구소 IT 융합공정그룹 공정모니터링및최적화 재구성유연생산플랫폼 실시간생산운영및설비관리 생산정보화서비스 한국전자통신연구원 SW 콘텐츠연구소 SW 기반기술연구본부 고성능컴퓨팅, 클라우드컴퓨팅, 임베디드시스템, 고신뢰 CPS 기술 348

스마트공장플랫폼 다. 기술이전가능기술 (1) 기술이전가능기관및세부내용 스마트공장플랫폼의요소기술은크게시뮬레이션, 클라우드, 이벤트참조모델기반판단, 생성 - 관리 - 운용 - 연결, 센싱정보링크, Factory-Thing 자원관리의총여섯개의분류로구분됨 기술이전이가능한기관은한국전자통신연구원등이있음 [ 스마트공장플랫폼연구기관및인원 ] 분류요소기술기관 이벤트참조모델기반판단 IoT 스트림데이터계층분석 SW 기술 한국전자통신연구원 이벤트참조모델기반판단 생성 - 관리 - 운용 - 연결 대규모고신뢰 IoT 서비스구축을위한 TSCH 기술 개인보호플랫폼기반스마트작업자안전관리 시스템기술 한국전자통신연구원 한국전자통신연구원 [ 스마트공장플랫폼관련이전기술 ] 기관이전기술내용 한국전자통신연구원 IoT 스트림데이터계층분석 SW 기술 넓게분포되어있는 IoT센서 / 디바이스들로부터지속적으로발생하는스트림데이터를빠르고효과적으로분석하기위한분석플랫폼기술 IoT 환경에서보다빠르게특정상황에대하여분석대응할수있고, 전역적인분석에앞서지역적인분석을우선수행하는형태로구성가능 한국전자통신연구원 대규모고신뢰 IoT 서비스구축을위한 TSCH 기술 본기술은산업용대규모사물인터넷 (IoT) 서비스개발및운영에필수적인경량네트워크스택기술을포함하며크게다음과같은 2가지기술로나누어짐 시간동기화기반채널호핑 (TSCH) 지원 MAC 통신기술 동적링크셋할당기반확정적네트워크 (6TOP) 기술 한국전자통신연구원 개인보호플랫폼기반스마트작업자 안전관리시스템기술 실시간으로작업자와작업환경정보를수집하고작업자의위치, 작업환경, 작업자의역할, 작업종류등에따라서필수착용해야하는개인보호장비를실시간으로판단하여필수착용개인보호장비착용여부를모니터링함으로써안전사고를미리예방 Private LoRa 기술을적용하여통신음영지역인밀폐공간과같은고위험작업장에도적용가능 349

기술개발테마현황분석 6. 기술로드맵기획 가. 중소기업핵심요소기술 (1) 데이터기반요소기술발굴 [ 스마트공장플랫폼분야키워드클러스터링 ] No 주요키워드연관도수치관련특허 / 논문제목 클러스터 01 simulation-m odel [ 스마트공장플랫폼분야주요키워드및관련문헌 ] 8 1. Plant control apparatus that uses a model to simulate the plant and a pattern base containing state information 2. Method and system for creating history matched simulation models 3. Dynamic fault model generation for diagnostics simulation and pattern generation 350

스마트공장플랫폼 No 주요키워드연관도수치관련특허 / 논문제목 클러스터 02 클러스터 03 클러스터 04 클러스터 05 클러스터 06 클러스터 07 클러스터 08 클러스터 09 industrial-aut omation informationhandling enterprise-re source cloud-platfor m 7 7 5 4 scada-system 5~7 finite-eleme nt 4 erp-system 5~7 advanced-pl anning 4~5 1. Scalable and flexible information security achitecture for industrial automation 2. Hierarchically structured data model for utilization in industrial automation environments 3. System and method for automated virtual commissioning of an industrial automation system 1. System and method for running a validation process for an information handling system during a factory process 2. System and method for maintaining multiple information handling system configuration images 3. Automated driver reset for an information handling system 1. Method for managing and controlling manufacturing processes planned by an enterprise resource planning and produced by a plant floor 2. Enterprise resource planning system for ordering, tracking and shipping goods from a seller to a buyer 3. Routing of enterprise resource planning messages 1. Unified data ingestion adapter for migration of industrial data to a cloud platform 2. Component factory for human-machine interface migration to a cloud platform 3. INDUSTRIAL MACHINE DIAGNOSIS AND MAINTENANCE USING A CLOUD PLATFORM 1. System for maintaining unified access to SCADA and manufacturing execution system (MES) information 2. Enterprise server for communication for a supervisory control and data acquisition (SCADA) System 3. System for plant auto restore and security in SCADA system 1. Model management for computer aided design systems 2. Method for designing and acquiring a machining system based upon performance characteristics 3. Methods for measuring and modeling the process of prestressing concrete during tensioning/detensioning based on electronic distance measurements 1. Coupling of ERP systems with process control systems for the automated transmission of plant structures and plant data 2. A method for increasing the work performance of a manufacturing executing system (MES) and an enterprise resource planning system (ERP) 1. System and method for on-line planning utilizing multiple planning queues 2. Providing a dynamic sampling plan for integrated metrology 3. Method and system for optimizing operation schedule of plant 351

기술개발테마현황분석 No 주요키워드연관도수치관련특허 / 논문제목 클러스터 10 reticle-patter n 3 1. Methods and systems for detecting defects in a reticle design pattern 2. Off-shore plant image monitoring system and method using pattern matching 352

스마트공장플랫폼 (2) 요소기술도출 산업 시장분석, 기술 ( 특허 ) 분석, 전문가의견, 중소기업기술수요를바탕으로로드맵기획을 위한요소기술도출 [ 스마트공장플랫폼분야요소기술도출 ] 분류요소기술출처 시뮬레이션 클라우드 프로세스통합 / 공정시뮬레이션 클라우드기반 IoS (Internet of Service) 기술 기술 / 시장분석, 전문가추천, 특허 / 논문클러스터링 특허 / 논문클러스터링, 전문가추천 이벤트참조모델기반판단기술 생성 - 관리 - 운용 - 연결기술 센싱정보링크기술 수집데이터고속필터링및연관매칭기술메모리기반의비정형데이터고속분석기술이종복수플랫폼통합연동기술실시간 4M1E 생산정보데이터운용기술이종센서정보변환및연결기술 기술수요, 특허 / 논문클러스터링 기술 / 시장분석, 기술수요, 특허 / 논문클러스터링, 전문가추천 특허 / 논문클러스터링, 전문가추천 전문가추천, 특허 / 논문클러스터링 특허 / 논문클러스터링, 전문가추천, 기술 / 시장분석 Factory-Thing 자원관리 소프트웨어정의 FCM 제어기술 전문가추천, 특허 / 논문클러스터링, 기술수요 353

기술개발테마현황분석 (3) 핵심요소기술선정 확정된요소기술을대상으로중소기업에적합한핵심요소기술선정 [ 스마트공장플랫폼분야핵심요소기술 ] 분류핵심요소기술개요 시뮬레이션 프로세스통합 / 공정시뮬레이션 수집된데이터를기반으로가상의공장모델을활용하여모델링및시뮬레이션을수행, 검증하여실공장에반영할수있는기능 클라우드 클라우드기반 IoS (Internet of Service) 기술 스마트제조, 스마트에너지관리, 공급망관리, 경영 고객관리등다양한서비스를클라우드환경에서통합제공하는기술 이벤트참조모델기반판단기술 수집데이터고속필터링및연관매칭기술 메모리기반의비정형데이터고속분석기술 IoT 플랫폼을통해수집되는연속데이터들을실시간분류 / 매칭하는고속필터링및연관매칭기술 비정형 Factory-Thing 참조데이터를메모리기반저장및고속분석처리하여실시간으로의사결정을지원하는메모리기반의비정형데이터고속분석기술 생성 - 관리 - 운용 - 연결기술 이종복수플랫폼통합연동기술 스마트공장을위하여사용된모든기기들을연결하고, 생성된데이터를실시간저장, 공유하여최적생산을결정할수있도록도와주는제반지원시스템 센싱정보링크기술 이종센서정보변환및연결기술 이종센서정보변환 (Adaptation) 및연결 (Chain) 기술 Factory- Thing 자원관리 소프트웨어정의 FCM 제어기술 소프트웨어정의기반의 FCM(Factory Control Middleware) 을통하여팩토리생산디바이스의제어를유연하게처리하는 FCM 기술 354

스마트공장플랫폼 나. 스마트공장플랫폼기술로드맵 최종중소기업기술로드맵은기술 / 시장니즈, 연차별개발계획, 최종목표등을제시함으로써 중소기업의기술개발방향성을제시 355

기술개발테마현황분석 다. 연구개발목표설정 핵심요소기술별최종목표는아래와같이기술요구사항과연차별개발목표로제시함 [ 스마트공장플랫폼분야핵심요소기술연구목표 ] 분류핵심요소기술기술요구사항 연차별개발목표 1 차년도 2 차년도 3 차년도 최종목표 시뮬레이션 프로세스통합 / 공정시뮬레이션 프로세스매칭률 (%) 95% 이상 98% 이상 - 가상공정모델링및시뮬레이션 클라우드 클라우드기반 IoS (Internet of Service) 기술 클라우드데이터처리성공률 (%) 90% 이상 95% 이상 98% 이상 클라우드기반데이터수집 / 처리기술 이벤트참조모델기반판단기술 수집데이터고속필터링및연관매칭기술 메모리기반의비정형데이터고속분석기술 물리적매칭률 (%) 데이터분석률 (%) 90% 이상 90% 이상 95% 이상 95% 이상 98% 이상 98% 이상 수집데이터고속처리 / 매칭기술 비정형데이터고속처리기술 생성 - 관리 - 운용 - 연결기술 이종복수플랫폼통합연동기술 연동성공률 (%) 90% 이상 95% 이상 98% 이상 이종복수플랫폼통합연동기술개발 센싱정보링크기술 이종센서정보변환및연결기술 연결성공률 (%) 95% 이상 98% 이상 - 이종센서의정보변환및연결기술개발 Factory- Thing 자원관리 소프트웨어정의 FCM 제어기술 FCM 의데이터처리성공률 (%) 95% 이상 98% 이상 - 생산디바이스의유연성확보기술개발 356

기술개발테마현황분석 3D 프린팅제조 시스템

3D 프린팅제조시스템 정의및범위 기존의제조방법 ( 절삭가공, 주조, 단조등 ) 의비효율성과복잡형상, 복합재료적용문제를극복하기위한적층제조 (Additive manufacturing) 기법으로대상물체의 3차원형상정보로부터재료의연속적적층을통해제품이나부품을가공하는방식 3D 적층제조기술은분말, 액체, 고체형태의특정물질 ( 폴리머, 금속등 ) 로입체형상을제조하기위해설계및해석, 적층제조, 가공후처리등의요소기술들을포함하고있으며, 폴리머, 금속, 하이드로겔, 복합소재 ( 탄소 ) 등다양한재료의초정밀 ~ 초대형제품생산까지포함정부지원정책 2014년 4월, 3D 프린팅산업발전전략수립및국가적인차원의기술개발선도 2014년 6월, 3D 프린팅산업발전협의회개최, 전략기술로드맵수립및제조혁신지원센터추진 2015년 12월 3D 프린팅산업진흥법제정 (2016년 12월시행 ) 2016년 12월, 3D 프린팅산업진흥기본계획수립 : 신규슈요창출, 기술경쟁력강화, 산업확산기반강화, 제도적기반강화등 4대전략및 12대추진과제발표중소기업시장대응전략 강점 (Strength) 3D 프린팅성능과품질향상및사례확산 HW, SW 및최종제품의가격경쟁력 다양한소재개발기술의발전 기본적인 CAD 기술을갖춘인력확대 3D 모델링 SW의확산기회 (Opportunity) 최근 3D 프린터의기술진보및가격하락 네트워크 +3D프린팅 + 신소재의결합, 새로운생산 / 유통 / 소비방식탄생 저가형및금속프린터고성장예상 ICT 융합기술의부상 약점 (Weakness) 국내장비생산기술미약 완제품출력시까지장시간소요 높은소재가격 불법복제및무단제작등의법적문제점발생우려위협 (Threat) 글로벌기업의국내진출 불법복제및무단제작등의법적문제점발생우려 총기류등불법무기제조확산에대한우려 선진국과의기술격차및원천기술부족 중소기업의시장대응전략 특정시장수요에부응하는선택과집중을통해초기시장에성공적으로진입 CAD 인력풀을바탕으로하는설계역량의확보 공동연구등의협업을통한중소기업중심산학연 3D 프린팅클러스터구축 ICT기술과의융복합화를통한스마트공정을개선

핵심요소기술로드맵

3D 프린팅제조시스템 1. 개요 가. 정의및필요성 디지털디자인데이터를이용, 소재를적층 ( 積層 ) 하여 3차원물체를제조하는프로세스 원하는형태의제품이나부품을수직방향으로한층씩쌓아올려완성하는제작방법으로, 적층제조 (AM: Additive Manufacturing), 쾌속조형 (RP: Rapid Prototyping) 이라고도표현 사용재료와재료적층방식에따라구분되며, 활용범위가시제품제작등에서금형등과같이양산제조공정에적용되거나부품의직접제조로확대 [ 3D 프린팅과정 ] 3D 프린팅기술은첨가가공공정기술과기계제어기술및 3차원설계기술의발전을기반으로제품을직접혹은시제품을빠르게생산해냄으로써제조업의혁명을예고 전자, 항공 자동차, 의료, 교육 패션, 건축등다양한산업분야에걸쳐맞춤형제작에적용되고있음 3D 프린팅은신속하고다양한수요변화에대응하기위한스마트공장의핵심구성요소로제조시뮬레이션, 가상현실기술등이제품설계에적용, 소재및장비의진화로미래대표적인제조방식의하나가될것 361

기술개발테마현황분석 나. 범위및분류 (1) 제품분류관점 3D 프린팅방식에따른기술분류 3D 적층제도시스템은적층방식과사용하는재료에따라다양한기술로구분할수있음 적층공정방식으로는압출, 잉크젯방식의분사, 광중합, 분말소결, 인발, 시트접합등이있으며, 활용가능재료에는폴리머, 금속, 종이, 목재, 식재료등다양하게존재 3D 프린팅을위한소재로는현재플라스틱과금속이주로사용되고있으나, 소재가격과제한된소재물성이사용확대의큰걸림돌로지적됨 현재 3D 프린팅의한계로지적되는제조시간, 해상도, 강도, 표면특성등의문제는장비와소재의복합적인문제이지만, 기술진보로인해가까운미래에거의모든종류의소재가 3D 프린터소재로활용가능할것으로예상 [ 3D 적층제조시스템제품분류관점의범위 ] 대분야중분야세부제품및기술 모델링 3D 디자인변환, 3D 스캐닝, 3D 디자인 SW 등 3D 적층제조시스템 프린팅 소재 미세노즐, 미세분사기술, 에너지원 ( 열, 레이저, 전자빔등 ) 출력및조절기술, 정밀위치제어, 고속제어기술등 적정융점및경화제어기술등 후처리 착색, 연마, 표면재료증착기술등 362

3D 프린팅제조시스템 [ 적층공정방식에따른기술분류 ] 분류 광중합방식 (Light Polymerization) 내용 빛의조사로플라스틱소재의중합반응을일으켜선택적으로 고형화시킴 Stereolithography(SLA) 과 Continuous Liquid Interface Production (CLIP) 등 재료압출방식 (Material Extrusion) 고온가열한재료를노즐을통해압력으로연속적으로 밀어내며위치를이동시켜물체를형성시킴 Fused Filament Fabrication(FDM) 등 재료분사방식 (Material Jetting) 접착제분사방식 (Binder Jetting) 분말소결방식 (Powder Bed Fusion) 용액형태의소재를 Jetting으로토출시키고자외선등으로경화시키는방식 Polyjet 등 가루형태의모재위에액체형태의접착제를토출시켜모재를결합시키는것 Powder Bed and Inkjet Head (PBIH), Plaster-based 3D Printing(PP) 등 가루형태의모재위에고에너지빔 ( 레이저나전자빔등 ) 을주사하며조사해선택적으로결합시키는방식 Selective Laser Sintering (SLS), Selective Laser Melting (SLM), Direct Metal Laser Sintering (DMLS), Electron Beam Melting (EBM) 등 고에너지직접조사방식 (Direct Energy Deposition) 고에너지원 ( 레이저나전자빔등 ) 으로원소재를녹여부착시키는 방법 Direct Metal Tooling(DMT) 등 363

기술개발테마현황분석 [ 3D 프린팅장비시장에서의주요기술 ] 분류 내용 필라멘트타입의재료를헤드를통하여분출시켜서적층시키는방식 FDM (Fused Deposition Modeling) PolyJet SLA (Stereo Lithography Apparatus) SLS (Selective Laser Sintering) DLP (Digital Lighting Process) 헤드는 X, Y축으로이동하고, 플레이트는 Z축으로내려가면서제품이적층 미국 Stratasys사에서개발되었고, 현재개인용 3D 프린터에가장많이사용되는방식 가장많은제조사들이적용하고있는기술이기에가장보편적인기술이라고볼수있으며높은강도와내열성을가지고있으나, 조형물의표면이비교적거침 광경화성액상재료를헤드를통하여분출하고, UV램프로분사된재료를경화시켜서제작하는방식으로, 주로사용하는액상재료는아크릴계열의재료이며, 가장다양한소재를만들어낼수있는장점 단일재료로경질및연질의재료가있으며, 소재를혼합하여경도값이다른재료를만들어내며, 일반적으로낮은레이어로적층을하기에표면조도가매우좋다는장점이있음 최근에는컬러가지원되는재질이출시되어다양한색상구현으로여러분야에적용 액상수지의재료를레이저를사용하여경화시키는방식으로, 최초의 3D 프린팅기술이며, 전세계적으로가장많이사용되었던방식 별도의보조재료를사용하지않고미세형상의기둥이보조역할을하며, Sharp Edge의형상구현이매우좋음 고가의장비와레이저유지보수비의이유로최근에는많이보급이되지않고있으며, 대형장비또는특정분야에서만사용 주로아크릴또는아크릴계열의재료가사용되고있으며, 이외에도매우다양한소재가출시되고있으나, 광경화성재료의한계로제한적으로활용됨 분말재료를사용하고, CO2 Laser를주사하여제품을제작하는방식으로녹지않는분말재료가지지대역할 나일론을주소재로사용하기에강성이강하거나온도가높은특성이있으며, 특히, 금속분말을이용하여사용하는사례가최근에늘어나고있는추세 소결 (Sintering) 방식이아닌 Direct Melting 방식으로금속분말을이용 제작속도가빠르고, 대량생산이가능하기에다품종소량생산에직접적용이가능하나, 예열작업과냉각과정을반드시거쳐야하는단점 미국의 3D Systems사와독일의 EOS사가이방식을이용하여장비제조 광경화성액상수지를사용하며, 백만개이상의작은거울이반사하는빛으로광경화성수지를고형화하는방식 뛰어난미세형상능력을자랑하나, 파트가커질수록해상도가떨어지면서치수정밀도는떨어짐 Casting 재료를주로사용하기에보석이나치과용보조재에많이사용 독일의 Envisiontec 에서최초개발하였으며, 현재는보급형장비로도많이사용 364

3D 프린팅제조시스템 (2) 공급망관점 현재 3D 프린팅제조시스템은장비및설계소프트웨어등의혁신이빠르게진행중임 전자, 항공 자동차, 의료, 교육 패션, 건축등다양한산업분야에걸쳐맞춤형제작에적용 제조업의디지털화는 3D 프린팅의확산을촉진하는주요요인이되며, 나노기술과바이오기술은 3D 프린팅소재와긴밀하게연관이됨 3D 적층제조시스템산업은공급망관점에서장비, 소재, 소프트웨어로구분됨 장비기술은프린터기술이주를이루며다양한적층방식에따라구분되며, 적층대상을도면정보로직접변환이가능한역설계기술인 3D 스캐너도포함 소재기술은대상의속성에따라금속, 세라믹, 고분자수지, 생체소재, 복합소재등이있으며형태에따라액체, 분말, 고체등으로나눌수있음 소프트웨어기술은기반 SW 기술, 응용 SW 기술및임베디드 SW 기술로나눌수있음 3D 적층제조시스템은프로세스에따라모델링, 프린팅, 후처리, 소재등으로세부기술구분 모델링분야에는 3D 디자인변환, 3D 스캐닝, 3D 디자인 SW 등 CAD 등컴퓨터그래픽설계프로그램을이용해물체의모양을 3차원으로구성하거나, 물체를스캔및디자인하여데이터로변환하는기술등이포함 프린팅분야에는미세노즐, 미세분사기술등의분사 인쇄기술, 에너지원 ( 열, 레이저, 전자빔등 ) 출력및조절기술, 정밀위치제어, 고속제어기술등의위치 제어기술등이포함되며, 디지털화된파일로데이터를분석하고조형을하는단계로해상도및제조시간등을개선하는기술이요구 소재분야에는현재폴리머계열의소재가주류를이루고있으나, 다양한소재의적정융점및경화제어기술등이요구되고있으며, 후처리기술은착색, 연마, 표면재료증착기술등이요구 [ 공급망관점기술범위 ] 기술개발테마공급망관점세부기술 장비 접착제분사방식프린터, 재료분사방식프린터, 분말소결방식프린터, 고에너지직접조사방식프린터, 압출방식프린터, 광조형방식프린터, 시트적용방식프린터 3D 프린팅제조시스템 소재 금속, 세라믹, 고분자, 창의소재, 생체적합성소재, 하이브리드스마트소재등 소프트웨어 위상최적설계 SW, 가상프로토타이핑툴, 형상검색 SW, 디자인 / 콘텐츠지적재산권관리, 프린터용임베디드 SW, 하드웨어제어기술등 365

기술개발테마현황분석 2. 외부환경분석 가. 산업환경분석 (1) 산업의특징 3D 프린팅기술은 1984년 SLA 방식이최초로개발된이후 1988년 3D Systems( 美 ) 에서최초로상용화성공, 2000년대까지단순시제품제작에주로사용되었으나, 최근장비및소재의기술진보에따라완성품제작까지활용범위가확대 3D 프린팅은기존의제조공정과달리틀 ( 금형등 ) 없이시제품을만들수있고, 디자인도면의변경으로만수정이가능하기때문에제조업분야의시제품개발단계에서주로사용 3D 프린팅은다품종소량생산과개인맞춤형제작이용이한까닭에시제품의제작비용및시간절감, 제조공정간소화등많은장점을보유하고있어규모의경제와저임금노동비우위를가진전통적인방식과다른형태의생산 / 유통 / 소비방식을만들어내고있음 3D 프린팅시설을갖춘공장과네트워크를통하여누구나무엇이든지주문할수있게되어직접생산혹은대량맞춤형 (Mass Customization) 이라고불리며, 소비자의주문에맞추어생산을하기때문에미리재고를확보해둘필요가없음 3D 프린팅은제조업의혁신뿐아니라투자, 판매, 재무관리등의전단계에변화를가져올수있는기회를제공 3D 프린팅은금형투자의고정비용을낮춰주고시장에서의반응을살펴보기위한소량생산을가능케하며, 재고자산을줄여주어경영리스크를감소시킬것으로예상 제품의주기가점점짧아지는가전시장의경우성공여부가신제품출시속도에크게좌우되는까닭에 3D 프린팅을적용하여기업경쟁력을갖추는것이목적 최근에는 3D 프린팅관련기술개발과장비재의가격하락에힘입어산업용정밀기계, 자동차, 의료, 항공등다양한분야에활용되고있음 특히부품제조분야에활용도가높은데 3D 프린팅으로부품을생산할경우미리생산해창고에비축할필요가없으며, 단종된부품도도면만있으면다시제작할수있음 현재 3D 프린팅은제작시간절감, 정밀성향상, 금속소재개발등단점을극복하기위해다양한기술을개발하는단계에있음 3D 프린팅은금형등을이용한제조방식과달리, 제품의순차생산에따른긴제조시간과높은생산비용등으로인해완제품의대량생산을대체하기에는어려운상황 주로 3D 프린터의상용화단계를가속시키기위한기술개발이진행되고있으며이러한기술들이개발되어야만완제품의대량생산이가능 366

3D 프린팅제조시스템 [ 3D 프린팅의주요장단점 ] 장점 시제품의제작비용및시간절감 다품종소량생산에유리 복잡한형상, 내부형상을가진제품제작용이 1개장비로다양한제품생산 시제품의제작비용간절감 공정간소화로인건비와조립비용절감 복수의상이한재료를사용한일체조형도가능 조작자와생산자의기술력에크게의존하지않음 단점 조형속도가매우느리고규모가큰프린팅한계 표면해상도가아직높지않음 적층제조로단층방향의힘에약함 소재의다양성에한계가있음 재료비의가격이비쌈 디자인의전문성이요구됨 지적재산권분쟁의소지가있음 소재와공정에대한표준이정립되어있지않음 장비및소재를개발 생산하는제조업과, 생산대행 제작지원을제공하는서비스업등다양한 산업이연관된산업으로, 전후방산업으로의파급효과가큰제조업의토대이면서향후신산업을 이끌어갈원동력이될전망 스마트공장에적용될경우복수의부품을개별생산해서조립하던공정을일체형으로설계하여조립, 용접등일부공정의단축이가능하며, 기존방식으로구현이어려운복잡한형태의제품을손쉽게 제작가능할뿐아니라재고를보유할필요가없기때문에스마트제조의개념에부합 (2) 산업의구조 3D 프린터시장은주로산업용프린터를중심으로성장하여왔으나최근규모의경제효과및기술발전으로인한원가절감에힘입어개인용프린터시장의성장이가속화되고있음 3D 프린팅오픈소스를이용한소규모사업장에서장비를개발하고원하는제품을현장에서직접생산제공하는서비스까지등장하고있으며, 이에대한교육이확대되면서 3D 프린터대중화론급부상 전방산업은산업용기계류, 우주 항공, 자동차, 소비재 가전, 인공뼈, 치과보형물등의의료용생체조직, 공학 교육, 공공 국방, 복잡한구조의건물의건축모형및건축자재등다양하게존재 최근수년간 3D 적층제조시스템활용이활발해진산업분야로는산업용기계류가그비중이크게늘어났으며 ( 12년 13.4% 16년 19.9%), 항공, 자동차, 소비재산업, 의료, 교육분야에걸쳐고르게성장하고있는추세임 367

기술개발테마현황분석 * 출처 : Wohlers Report (2016) [ 3D 프린팅의활용분야 ] 장비및서비스업체를지원하기위한후방산업으로는수지, 금속등의 3D 프린팅용소재산업, 노즐, 분사헤드, 레이저등의핵심부품산업과 3D CAD/CAM, 스캐닝 SW 및설계용부품의방대한 DB 등을필요로하는 SW 및 Data 산업이있음 수요가다양해지고정밀도가높아질수록이들후방산업의의존도가커지는만큼이를국가적인핵심사업으로발전시키기위한정책적관심이필요함 [ 3D 프린팅제조시스템분야산업구조 ] 후방산업 3D 프린팅제조시스템분야전방산업 광경화수지, 금속분말, ABS 수지, 석고등 3D CAD/CAM, 스캐닝 SW, 설계부품 DB 등레이저, 잉크젯헤드, 노즐등 3D 프린터장비제조업체 3D 프린팅서비스업체 산업용기계, 자동차, 항공우주, 소비재 / 전자, 교육, 정부 / 군용, 엔터테인먼트, 건축등 368

3D 프린팅제조시스템 나. 시장환경분석 (1) 세계시장 전세계 3D 프린팅시장은 2018 년 122 억달러에서 2021 년 282 억달러로성장전망 [ 3D 프린팅세계시장규모및전망 ] ( 단위 : 백만달러, %) 구분 16 17 18 19 20 21 CAGR 합계 7,000 9,254 12,234 16,173 21,381 28,265 32.2 * 출처 : 삼정 KPMG 경제연구원, 삼정 Insight 제 55 호 (2017.12.19.) ( 단위 : 백만달러, %) * 출처 : Wohlers Associates (2016) * 제품 : 파란색 ( 아래 ), 서비스 : 붉은색 ( 위 ) [ 글로벌 3D 프린팅시장매출 ] * 출처 : Wohlers Associates (2016) [ 3D 프린팅의세계시장규모및전망과세계시장점유율 ] 369

기술개발테마현황분석 세계 3D 프린팅시장은일반기계설비시장에비해규모가작지만장비의성능향상, 가격하락및관련서비스산업발전에힘입어고속성장전망 세계 3D 프린팅시장은 2015년기준 51억달러규모로강한성장세에도불구, 기계설비시장에비하면여전히작은규모 Roland Berger의 2013년보고서에따르면금속을이용한 3D 프린팅은일반기계설비시장의약 10% 정도차지 3D 프린터시스템의실제활용은미국, 독일, 일본의 3 개국이 60% 이상을차지하고있음 프린터시장규모는항공기, 자동차, 의료분야를중심으로하여많은기업들이의욕적으로도입하여성장하고있으며, 2018년까지세계제조업체의 25% 이상이 3D 프린터를도입할전망 산업용 3D 프린터의 1988년 ~2013년누적설치대수는약 66,702대로, 이중미국이전세계의 38% 를차지하며일본, 독일, 중국이각각 9.4%, 9.1%, 8.8% 를차지하는반면, 우리나라는 2.5% 에불과 개인용 3D 프린터는 2010년이후기술특허만료에따른가격인하로판매대수가크게증가하고있으며 2013년에는 72,000대이상이보급됨 3D 프린터장비공급업체는소수의선두기업들이시장의약 70% 이상을점유하고있으며, 장비공급업체가직접소재개발을통해소재공급까지주도하고있는상황 현재 500개이상의국제특허기술을보유중인미국의 Stratasys와세계최초로 3D 프린팅기술을개발한미국의 3D Systems가세계시장을이끌고있는상황 산업용에서는금속부품제작을위한메탈 3D 프린팅기술의수요가증가하고있으며, 2015 년에 808 대의금속프린터가판매되어 2014 년의 550 대에비해 47% 증가 산업용은 Stratasys( 美 )(41.1%), 3D Systems( 美 )(15.3%) 등 2 개사가시장과점중 * 출처 : Wohlers Report (2016) [ 금속 3D 프린팅시장연도별성장추이 ( 판매량 ) ] 370

3D 프린팅제조시스템 개인용 3D 프린터는 5천달러이하의 RepRap 및그에서파생된 FFF 방식의장비시장으로정의 개인용은 Stratasys( 美 ) 가인수한 MakerBot(25%), 3D Systems( 美 ) 의자회사 (Bits From Bytes, Cubify)(25%), Beijing Tiertime( 中 ) (25%) 등 3개사가전체시장의 75% 차지 개인용 3D 프린터판매량은해마다급증하고있으며, 2015년도에는전년도대비 69.7% 성장한 278,385대가판매된것으로추정 - 최근 3년간급격한성장률을보이고있으며, 2012년부터 4년간판매량평균성장률은 87.3% * 출처 : Wohlers Report (2016) [ 전세계개인용 3D 프린터판매량 ( 대 ) ] 3D 프린팅은기계 (19.9%), 항공우주 (16.6%), 자동차 (13.8%), 소비재 (13.1%) 분야등산업분야에서주로활용 용도는부품 / 시제품등의제작이전세계매출의 50% 이상차지 향후 3D 프린팅활용률성장은의료바이오분야 (18.2%) 이며, 항공 / 소비재 / 자동차 / 국방분야등에서도 10% 이상성장할것으로전망 < 산업활용분야별비중 > < 사용용도별비중 > * 출처 : Wohlers Associates (2016) [ 전세계산업별 / 용도별 3D 프린팅활용비중 ] 371

기술개발테마현황분석 (2) 국내시장 국내 3D 프린팅시장은 2018 년 2,600 억원에서 2021 년 8,721 억원으로성장전망 국내 3D 프린터시장현황 : 해외업체 90%/ 국내업체 10% ( 한국경제 13.05.21) 일부중소 / 벤처기업중심으로제품개발, 상용화초기단계진입하였으나시장을선점하기에는역부족 [ 3D 프린팅국내시장규모및전망 ] ( 단위 : 억원, %) 구분 16 17 18 19 20 21 CAGR 합계 1,160 1,737 2,600 3,892 5,826 8,721 49.7 * 출처 : 삼정 KPMG 경제연구원, 삼정 Insight 제 55 호 (2017.12.19.) 2015년에실시한국내 3D 프린팅산업실태조사결과 2014년국내 3D 프린팅산업의총매출액은 1,562억원이며분야별로는장비가 1,266억원, 소재 215억원, 서비스 57억원, 소프트웨어 24억원 2013년대비 2014년도의장비판매량은국산장비의경우 192% 성장, 외산장비는 858% 성장 국산제품에비해외산제품이 4배이상팔린이유는국산제품의신제품개발빈도저하및외산제품에대한선호등이주요요인임 2014년동국산제품의수출은 110대규모로총판매대수의 2% 에불과함 국내에서 3D 프린팅관련사업을하는기업은 190여개로추정되며서울경기지역에 100개이상이분포 ( 장비 ) 국산제조사와외산제조사로구분되며국산제조사는 48개사정도이며, 이중 25개사정도가지속적제품판매를하고있으며나머지는기술개발중임 ( 소프트웨어 ) 인텔리코리아, 로이비즈 3D TADA 같은국산소프트웨어개발사와외산소프트웨어개발사로구분 ( 소재 ) 대림화학, 3D 코리아와같은 FFF용필라멘트개발사와 SK케미칼, LG 화학등원재료개발사및스트라사시스코리아, 3D 시스템즈코리아와같은장비연계하여재료를판매하는외산장비판매사로구분 ( 활용 ) 관련기술활용기업은 3D 프린팅대행, 피규어제작, 교육등으로구성 372

3D 프린팅제조시스템 국내 3D 프린터장비공급업체는주로저가산업용장비를생산하는중소 중견기업 산업용 3D 프린터를제조, 판매하는국내기업은 2개사에불과하며, 개인용 3D 프린터의경우최근국내에진출한해외기업 (Stratasys( 美 ) 의자회사 Makerbot, 3D Systems ( 美 ) 의자회사 Cubify 등 ) 이시장의대부분을차지 3D 프린터장비관련원천기술취약, 소재및소프트웨어개발부족등으로우리기업들의세계시장참여는미진한상황 미국등글로벌선도기업이 3D 프린터핵심원천기술 (SLS, SLA 등 ) 을주도하고있으며국내기업들의장비제조기술력은미흡한편 국내몇몇기업은디지털광학기술 (Digital Light Processing, DLP, 캐리마 ), 레이저금속성형기술 (Direct Metal Tooling, DMT, 인스텍 ) 등기술을보유하고있지만대부분 SLS, SLA와같은글로벌기술활용 소재로는플라스틱등에서고부가가치소재 ( 세라믹, 바이오, 복합소재등 ) 로활용분야가다양화되고있으나국내관련연구개발은미흡 3D Systems, Envision TEC 등글로벌선도장비업체는전용소재만사용가능 (RFID 탑재 ) 하여고부가소재시장의종속우려 373

기술개발테마현황분석 (3) 무역현황 3D 프린팅제조시스템으로품목단위의무역현황을분석하는데한계가있어수출품목중 3D 프린팅시스템과관련된 3D 프린터의무역현황을살펴보려하였으나, 3D 프린터의무역현황은 2017 년도 1개년만조사되어있어무역현황분석에한계가있으므로 3D 프린터와관련된기타프린터품목 (HS-Code 846390) 의무역현황을살펴보았으며, 수출량에비해수입량이많거나비슷한것으로나타남 수출현황은 12년 2,095만 7천달러에서 16년 1,668만 6천달러수준으로감소추세이며, 수입현황은 12년 2,021만 7천달러에서 16년 2,789만달러수준으로약간증가하였고, 무역수지적자폭은 16년에크게증가한것으로나타남 최근 5년 ( 12~ 16년) 간연평균성장률을살펴보면수출금액은 5.5% 로감소하였으며, 수입금액은 8.4% 로증가한것으로나타남 무역특화지수는 12 년 (0.02) 부터 16 년 (-0.25) 까지나타나중간정도의상태로국내기업의 수출, 수입량이비슷한수준인것으로분석 2017 년 3D 프린터 (HS-Code 8463901000) 의무역현황을살펴보면수출현황은 471 만 1 천 달러, 수입현황은 179 만달러, 무역수지는 292 만 1 천달러, 무역특화지수는 0.44 로조사됨 [ 3D 프린팅제조시스템관련무역현황 ] ( 단위 : 천달러, %) 구분 12 13 14 15 16 CAGR 수출금액 20,957 17,168 15,046 14,833 16,686-5.5 수입금액 20,217 20,213 14,308 21,805 27,890 8.4 무역수지 740-3,045 738-6,972-11,204 - 무역특화지수 * 0.02-0.08 0.03-0.19-0.25 - * 무역특화지수 = ( 상품의총수출액 - 총수입액 )/( 총수출액 + 총수입액 ) 으로산출되며, 지수가 0 인경우비교우위는중간정도이며, 1 이면완전수출특화상태를말함. 지수가 -1 이면완전수입특화상태로수출물량이전혀없을뿐만아니라수입만한다는뜻 * 자료 : 관세청수출입무역통계 HS-Code(846390) 활용 374

3D 프린팅제조시스템 다. 기술환경분석 (1) 기술개발트렌드 금속재료용 3D 프린팅기술혁신이빠르게발달하면서산업용 3D 프린팅보급이가속화 금속 3D 프린팅장비는다수의레이저소스활용, 절삭가공을결합한하이브리드장비개발등을 통해공정시간및비용을단축하고있음 3D 프린팅기술은제조업, 의료, IT 등다양한분야에서기술패러다임을바꾸며산업혁신을이끌것으로기대되고있음 높은가격때문에주로산업용프로토타입시제품제작용으로사용되던 3D 프린터가가격이저렴해지면서집에서개인맞춤형으로제작된완구, 액세서리에적용되거나맞춤형보청기, 의수, 의족등의의료기기를만드는데사용하는방향으로확산중 의료분야에서 3D 프린팅기술은단순히개인맞춤형보청기, 의족, 틀니등이실리콘, 플라스틱이나금속으로제작되어아직생체친화성이부족하나미래에는자신의세포와조직을사용하여재료를배양하고이를인쇄재료로써서완벽한자신만의뼈, 피부, 혈관, 장기등을재생, 생산할수있는연구개발이진행중 시장조사전문기관인 Gartner에따르면, 3D 스캐너및디자인도구의발전으로 3D 프린팅기술이향후제조뿐아니라건축, 엔지니어링, 토목등으로확장될것으로전망 시장조사기관인 IDTechEx에따르면, 3D 프린터의응용분야로서보석, 가정용, 치과용은이미상용화단계에있고, 항공, 구조물, 스포츠, 교육, 의약, 건축등의순서로상용화가진행예상 산업용프린터시장은이미기대절정기를지나안정적으로성장하는단계에접어들었고개인용 3D 프린터시장역시과도한기대감에서벗어나꾸준한저변확대가이루어지고있음 아직까지 3D 프린팅은조형속도, 표면해상도, 가공재료의제한이있으나지속적기술개발로수년내해결될수있을것으로예상 기술관련주요이슈로는핵심특허권만료, 위상기하학최적화, 새로운프로세스기술개발, 금속물질의개발및진화등이있음 기존의특허가만료되어누구나사용할수있게됨에따라이를발전시키거나새로운방식의기술을개발하려는노력이진행되고있음 FDM 방식의원천기술특허권만료시오픈소스프로그램인 RepRap 같은시스템이가능해졌고그결과 2011년 2만대이상의개인용 3D 프린터보급이이루어짐 위상기하학적최적화란수학적계산을통해재료를배치하여제품의강도, 중량, 소요시간을획기적으로개선하려는기술이며, 전통제조방식에서는가격이높아불가능했으나 3D 프린팅에서는가능 새로운프로세스기술개발로는현재의 SLS 기법보다빠른속도인레이저용형기술, 후처리프로세스를생략할수있는 Printoptical 기술등이연구되고있음 375

기술개발테마현황분석 플라스틱에이어금속물질기술이빠르게발전하는중이며수요산업과연계되어다양한소재가 등장하고있음 - 연철물질과동일한소재이지만주물성분의강도를뛰어넘는다양한재료가연구되고있음 ISO/TC 261, ASTM F42, SASAM 프로젝트등을통해 3D 프린팅의전반적표준화활동이진행중 ISO/TC 261은 2011년 Additive Manufacturing (3D printing) 분야의표준화를위해설립된국제표준화위원회로서 3D 프린팅분야의프로세스, 용어정의, HW/SW의프로세스체인, 시험절차, 품질관리를위한파라미터, 공급계약등전반적인기본적사항들의표준화를목적으로함 ASTM F42는 IASTM과 ISO가적층제조표준화를위해 PSDO (Partner Standards Developing Organization Agreement) 를맺고 Joint Group을구성하여표준화를추진 - 두기관이 MoU를통해 ASTM F42 표준 2건을 ISO TC261에서표준으로채택하고두기관이같이사용하도록명칭결정 SASAM은유럽연합 (EU) 중심프로젝트로서유럽위원회 (European Committee) 의지원으로 3D 프린팅의표준화를위한지원활동을수행하며표준화로드맵을수립 3D 프린팅기술은시제품생산을빠르게하는데초점을두고사용하고있지만, 최근일부다국적 기업들은 3D 프린팅을비즈니스모델에적용하여그들의가치전달네트워크의효과성과효율성을 높이려는움직임을보여주고있으며, 가장대표적으로눈에띄는움직임을보이고있는곳은신발산업임 전세계최대스포츠용품업체인 NIKE는아직일부이기는하지만 3D 프린팅기술을활용하여축구화에사용되는미끄럼방지용밑창의시제품을제작하여작업의효율성을높이고있으며, NIKE가개별선수들의발에맞는미끄럼방지용밑창을만들지는않는반면에, 경쟁사인 New Balance는 3D 프린팅기술을활용하여개별육상선수들의발에맞춤화된운동화를제작하기시작 제조프로세스의효율성 (Efficiency) 증대와기업의가치사슬및가치전달네트워크의변화로나타날것으로예상 제조프로세스의효율성증대에대해서는다양한보고서에서제시되어왔으며, 제조방식의근간인주물 (Casting), 주조 (Molding), 성형 (Forming) 등의작업이원재료또는금형을깎아제조하는절삭가공이라면, 3D 프린팅은점진적으로재료를더하는적층가공으로 3D 프린팅을사용할경우, 절삭으로인해서발생하는재료의낭비를줄일수있고금형의필요성을줄여서제조비용감소를예상 또한절삭가공을사용할경우, 부품또는제품의내부와외부를분리해서작업해야하고이로인해서제조프로세스가늘어나거나부품의단순화를추구 적층가공방식일경우, 과거에는불가능하거나고비용으로고려되지않았던소비자개개인의요구에맞춤화된제품및복잡한부품의디자인및제조가수월해질수있을것으로예상되며, 일부기업에서는이미 3D 프린팅을대량생산은아니지만소량전문화된생산에활용하기시작 유럽의자동차회사중하나인애스턴마틴은 F1 포뮬러에참가하는자동차의엔진및부품을, 보잉은전투기인 F18의엔진부품을, 제네럴일렉트로닉과롤스로이스도항공기엔진의부품을 3D 프린팅기술을활용하여제작 376

3D 프린팅제조시스템 소비자가상대적으로쉽게접할수있는제품으로는얼라인테크놀로지 (Align Technology) 가전 세계소비자들에게맞춤화된교정기를 3D 프린팅기술을통해서제공하고있고, 지멘스 (Siemens) 와 포낙 (Phonak) 이전세계소비자들의귀에개별적으로맞춤화된보청기를제조 3D 프린팅은기업이가지고있는가치사슬뿐만아니라가치전달네트워크상의변화를가져올수있을것으로예상되어소비자들에게맞춤화된제품을제공하는데현재의시스템보다높은효율성을가져다줄수있을것으로예상 가치전달네트워크에서기업들은값싼노동력과물류비용감소를위해서생산및물류거점을지정하고, 이들거점지역에서대량생산하여관련지역에공급하였으나, 맞춤화된제품을제공하는것이확산될경우, 기업은대량생산에따른원재료, 부품그리고완제품재고보관의필요성이줄어들게될것으로전망 소형공장들을수요지중심으로재배치하는것이더높은효율을가져다줄수있을것이고대형물류기지의필요성이줄어들것임 그결과값싼노동력을찾아서대형공장을이전해야할필요성이감소 맞춤화된제품을제공함으로써기업들은마케팅중개자없이고객과직접의사소통을하는것이가능해져가치전달네트워크에서중개자의역할이줄어들것이고, 기업은고객과의접점이강화될수있는기회가확대 부품의수리나교환을위해서기업이부품을보관하고있을필요성도줄어들것임 - 소프트웨어산업에서일어나고있는것과비슷하게일부부품에대해서는소비자가부품의도면을온라인으로받아서직접부품을만들어수리하는셀프서비스 (Self-Service) 의시대가제조업에확산 신제품개발관련 R&D의주체로서고객의영향이확대될수있으며, 3D 프린팅이확산될경우소비자가더이상소비의주체만이아닌제품계획단계에주도적으로참여가능 과거많은혁신적인제품들 ( 스노보드, 비행기등 ) 이사용자맞춤화를통해서시작되어, 이후시장에서성공을거두었으며, 최근에도신제품개발과정에소비자참여의중요성이강조되고있음 3D 프린팅이활성화될경우, 신제품개발 R&D에서소비자의개발및사용경험을기업이흡수하는역량, 소비자의아이디어를인식하고관리하는역량, 그리고개방형혁신역량이더욱강조될전망 (2) 기술환경분석 3D 프린팅기술은현재초기성장단계로기술발전에따라높은성장이기대되나산업의핵심기술로수용되기까지는앞으로 5~10년이자나야할것으로예상됨 최근 3D 프린팅에대해낙관론을경계하는중립적시각과함께 3D 프린팅무용론같은극단적시각도관찰되고있음 3D 프린팅과기존제조기술의특성을비교해볼때미래성장성못지않게아직부족한면이많이있음 - 표면품질과정밀도, 제조속도, 제품가격및소재가격은아직도기술적으로개선해야할측면이많이남아있음을보여주고있음 377

기술개발테마현황분석 3D 프린팅관련특허출원은지속적으로증가추세에있으나원천특허들이만료되어시장확산에도움이되고있음 3D 프린팅관련특허출원은 1986년미국의 3D Systems에서출원한특허가최초이며이후 1990년경에표준특허가출원됨 - 3D Systems가보유하고있던주요원천특허들이 20년이지나만료되는것들이많아이제는 3D 프린터제조시특허침해에대한우려가줄어들었음 소재, 서비스등에서는아직특허화의여지가많이남아있으며이를잘활용하면기회가될것으로전망 - 특히후발주자로서국내기업들은 3D 프린팅산업의발전방향에부합하는전략을세울필요가있으며적절한선택과집중으로기회를살릴수있을것임 3D 프린팅의가장큰약점은속도와정밀도, 그리고소재의다양성이므로이부분에서원천특허를확보한다면향후크게도약할 3D 프린팅관련산업에서주도권을가질수있음 - 3D 프린팅으로변화하게될산업에서이제까지존재하지않던서비스를창출하는분야역시새로운성장의기회가될수있음 - 예를들어, CAD 관련인력이많다는강점을살려서부품설계의 DB화를통한부품설계 data 제공을서비스화하는것을고려해볼수있음 3D 프린터의영향으로다음과같은현상의발생전망 기술집약형산업화 제조업과 ICT 융합등새로운산업형태발생 제품, 부품, 취미활동용장식품등을 3D 프린팅으로직접 제작 생산 소비하는프로슈머및소비자와제조업자의결합을의미하는콘슈팩처러 (Consu-facturer) 의등장 온라인또는공용제작공간에서소통하며창의적결과물을산출하는집단지성협업문화확산 전통산업에서기존제조설비, 컨베이어벨트, 로봇등자동화기계와 3D 프린팅을결합할경우 4차산업혁명을위한스마트공장의효율성을극대화할수있을것으로전망 소규모생산이활성화되고수요와공급간의물리적, 시간적거리가크게줄어들것이므로새로운형태의업종이생겨날것 - 누구나설계와디자인, 서비스에접근할수있게되며, 아이디어가실물로구현되는시간이획기적으로줄어들어인터넷이정보의교환과공유를강화하여산업을변화시켰듯아이디어의실물화를강화함으로써또한번의큰변화를예고 아이디어제품, 부품, 취미활동용장식품등을 3D 프린팅으로직접제작, 생산, 소비하는프로슈머 ( 생산적소비자 ) 형성을촉진할것이며, 책상위프린터에서물건을직접만들어내는데스크톱 (Desktop) 공장이현실화 3D 프린팅기술이기존산업의변화에영향을주기위해서는융합기술이필수적 개인맞춤형의료기기를생산하기위해서는 ICT 기술이의료기기에적용되어개인화를촉진하듯이 ICT 기술을수용할수있는기술기반을갖추는것이필요 378

3D 프린팅제조시스템 피부나보청기같이자유곡면을가진표면위에실장될수있는 ICT 부품들의설계기술이반드시 확보되어야할것이며이와같은융합기술의확보는아직까지만개되지않은 3D 프린팅의새로운 영역을개척할수있을것으로전망 * 출처 : IDTechEx [ 3D 프린팅의 Application 추세를보여주는 Hype curve ] 379

기술개발테마현황분석 3. 기업분석 가. 주요기업비교 해외업체 Stratasys 는 2012년이스라엘의 Objet 사를인수하여자사의강점인열용해방식에잉크젯방식을더하여제품라인업의보완확대및판매체제와개발체제를강화 2014년 9월트리플젯 (Triple-jet) 기술을탑재한복합재료 3D 프린터를출시하였고, 이기술은한번에최대세가지의서로다른재료를조합하여제품제작이가능하며여러재료를혼합하여디지털 ABS 같은새로운재료를만들어낼수있게설계됨 Stratasys는정밀도와적층속도를높여전세계에판매하고있으며, FDM, Projet 등의폴리머소재용장비에대한기술개발과시장확장을공격적으로진행중 3D Systems 는 3Dp 방식의 860 Pro를출시하여인쇄가능색상 6백만컬러에도달하였고 5개의프린터헤드를장착, 적층속도와해상도를향상 최근금속 3D 프린팅시장에서도사업을확장하고있으며, Design for Additive Manufacturing (DFAM) 기술과연계한설계기술과의확장 / 연장에도적극적 HP는 2014년 10월멀티젯퓨전이라는새로운기술을발표하여 3D 프린터시장에진입 멀티젯퓨전은기존제품보다 10배더빠르고출력비용이 50% 저렴하여비용과시간을획기적으로줄인대량생산이가능한제품으로여러색상과재질을동시에지원하며고해상도묘사력과기계적강도가높은품질의제품을인쇄할수있음 GE Additive 는최근 2~3 년사이 Concept Laser, Arcam 등금속 3D 프린팅업체를 인수하는등금속 3D 프린팅장비, 서비스시장에본격적으로진입 항공기제트엔진용부품, 발전기용부품등의금속 3D 프린팅사용시장을창출하고있음 EOS 는 PBF 방식의 SLS 와 DMLS 장비시장에서가장안정적인품질을보유 상대적으로고가의장비가격정책을가지고있다는것이단점이고, 자동차와항공등의산업에서의 활용사례가많다는것은장점 금속 3D 프린팅장비의경우다수의레이저소스활용, 하이브리드장비등이개발되고있음 프라운호퍼ILT는 Multi-spot 3D 프린팅장비개발중 DMG MORI는밀링머신을결합한하이브리드 3D 프린팅장비출시 Arcam은고에너지의전자빔을활용하여티타늄및금속신소재가공이가능한 3D 프린팅기술개발 380

3D 프린팅제조시스템 Altair Product Design 은 3D 프린팅으로만생산이가능한설계로인공위성안테나설계 최적화과정을통해기존보다가벼우면서도견고한제품을생산이가능 3D 프린팅관련산업생태계는장비와소재중심에서 서비스 중심으로전환이예상되며, 소프트웨어및서비스기술들도발전하고있음 3D 프린팅제조서비스 : Redeye( 미국 ), Materialise( 벨기에 ), Proto Labs( 미국 ) 등 3D 프린팅온라인서비스 : Imaterialise( 벨기에 ), Sculpteo( 프랑스 ), Thingiverse( 미국 ), Cubify( 미국 ) 등 국내업체및기술동향 국내중소기업사례 주식회사오픈크리에이터즈는 한국 최초로 렙랩 (RepRap) 프로젝트 기반의 개인용 3D 프린터를 상용화한업체이며, 세계최초로상용화된오토베드레벨링기능을탑재한 3D 프린터 ALMOND를 출시하여 디자인 어워드 Reddot, IDEA 수상을 하였고 (2012), 당사의대표제품은 2015년에 출시한 키트 (Kit) 형 3D 프린터인 MANNEQUIN( 마네킹 ) 으로 완제품에 비해 품질이 떨어지지 않으면서도저렴한가격으로차별성을두었음 비즈텍코리아 ( 주 ) 의핵심기술은 3D 프린터소프트웨어알고리즘과제작기술로 백색광간섭을 이용한 3차원 형상 측정과 두께 측정 과 관련한 각종 특허를 보유하였고, 착탈식 투명 치아 교정기 를 제작할 수 있는 3D 프린터와 실리콘 계열의 치아 교정 소재를 개발하였으며, 이를 판매하기위해치과임플란팅전문업체인네오바이텍과 MOU를체결함 - 당사는타사에비해짧은제작기간과저렴한제작비에도탄성이뛰어난실리콘소재를개발해이용자의치아 구조에최적화된맞춤형교정기의제작을가능하게하였고, 2015 년신용보증기금주관의 퍼스트펭귄형 창업기업 에선정됨 한국기술은미국의세계적인 3D 프린팅솔루션기업인 3D시스템즈 의한국리셀러로서국내 자동차산업과관련된대기업을비롯한기업들에 3D 프린터와소프트웨어, 전문엔지니어를통한 기술지원서비스및교육을제공하고, 국내자동차산업용 3D 프린팅솔루션확대에기여 캐리마는최근산업용 3D 프린터 TM-200(DLP 방식 ) 을일본에수출하기시작했고, 제49회 한일경제인회의및한일산업기술페어 2017에서 2017년도한일산업협력상 을수상하였으며, DLP 3D 프린터인 마스터 (Master) 를비롯한주얼리용 3D 프린터 IM 시리즈와산업용 3D 프린터 DM 시리즈를 보유하고, 세계 최고 속도를 자랑하는 3D 프린팅 기술 C-CAT 개발로 다품종 대량생산의가능성을확보함 티피씨메카트로닉스는 인사이드 3D 프린팅 콘퍼런스 & 엑스포 2015 에서 3D 프린터 파인봇 시리즈를선보는데, 파인봇 Z420 은기존보다높이가높게설계되어보다긴출력물의출력이가능 - 파인봇델타 는소형 3D 프린터로터치스크린작동시스템과기존보다빠른속도를제공하며, 3D 프린팅교육및출력서비스등스마트팩토리융합솔루션을제공 381

기술개발테마현황분석 프로토텍은미국 3D 프린터기업 스트라타시스 의국내파트너로 3D 프린터하드웨어 소프트웨어제공및 3D 프린팅토탈솔루션을제공하고, 2016년에에어로스페이스스탠다드 (AS)9100 인증을받아 KAI( 한국항공우주산업 ) 에부품을공급중 - 최근 프로토텍의 3D 프린팅기술을기반으로전문화된토탈제작서비스를제공하는자회사로 프로메테우스를설립 포머스팜은 2015년독일에서열린 3D 프린터전시회 FORMNEXT 에참가해 올모 (OLMO) 를선보였고, 올모 (OLMO) 는듀얼노즐 3D 프린터로 2015년코엑스한국전자전에서 KES INNOVATION AWARD 베스트컨텐츠상 을수상 - 포머스팜은 Pinetree, SPROUT, PICARV, OLMO, LUGO 시리즈등다양한 3D 프린터브랜드를출시하고우수한출력퀄리티를보유 에이팀벤처스는자체적으로보급형 3D 프린터를개발하여판매하고, 3D 프린터장비를보유하고있지않은이용자와 3D 프린터장비를보유하고있는기업또는학교를중개하는공유플랫폼 쉐이프엔진 을개발 센트롤은최근중국과 100억원규모의산업용 3D 프린터수출계약을체결하였고, CNC 컨트롤러 분야에서독보적인경쟁력을확보하여 2013년부터금속 / 주물사 3D 프린터를상용화하고, 현재울산에주물사 3D 프린터를활용한스마트팩토리건설프로젝트를진행중이며, 국내최초로산업용 3D 프린팅전문인력양성을위한교육센터를국내교육기자재업체인 이디 와함께울산그린카기술센터에설립 로킷은동시에 3가지재료및색상을혼합해 1개의노즐로압출시킬수있는 3D 프린터 스텔스 300 을개발하여다양한소재와여러가지색상을구현가능하게하였으며, 당사의 3D 바이오프린터는외국산에비해 1/10 정도의가격으로저렴해, 동남보건대학교와 3D 바이오프린터를활용한보건의료인재육성관련산학협력 MOU 체결, 독일생명공학연구소프라운호퍼와바이오공동기술개발 MOU를체결 - 연세대학교치의학과연구팀은 로킷의멀티플하이브리드 3D 바이오프린터 인비보 를활용해 3D 바이오프린팅기술을치의학에접목한연구를진행 쓰리디박스 (3D BOX) 의첫개발제품은 UV를활용한 DLP 3D 프린터 로기존의 3D 프린터대비속도를 25배빠르게개선하면서중소형사이즈로개발한제품으로, 이후안정성, 정확도, 정밀도를높인기업용 3D 프린터 마이스터 (Meister) 를개발하였고, 2016년미국의이스트만사 ( 社 ) 와 NDA ( 기밀유지계약 ) 을체결하고, 현재신소재를개발해치과에필요한의료용 3D 프린터를보급중으로최근에는베트남수출을시작 엔터봇은쓰리디테크놀로지와함께최근상온에서액상실리콘노즐을통해압출 적층할수있는실리콘 3D 프린터를공동개발하였고, 이번에개발한실리콘 3D 프린터는광경화성액상실리콘화합물소재와함께액상의실리콘복합소재를직접압출해적층할수있는실리콘수지전용의제품으로, 실리콘외에도필라멘트화하기어려운소재도프린팅이가능하며 프린팅후가공 프로세스가없는단순한프로세스가장점 오티에스는국내최초델타형 3D 프린터 델타봇-K(Deltabot-K) 를상용화 (2013) 하고, 한국 3D 프린터교육원 두랩 (DOOLAB) 을설립해 3D 프린터관련교육을진행중이며, 건축용 / 바이오 3D 프린터및대형 DLP/FDM/SLA/SLS 방식의 3D 프린터등을연구개발 382

3D 프린팅제조시스템 [ 주요중소기업비교 ] ( 단위 : 백만원, %) 국내업체자산총계매출액 매출액증가율 영업이익율당기순이익율 R&D 집중도 주식회사오픈크리에이터즈 23) 536 850-12.2 4.6 3.5 27.1 비즈텍코리아 ( 주 ) 3,492 2,099 58.7 9.3 17.9 26.3 한국기술 24) 4,114 7,934-12.0 5.1 5.4 2.9 캐리마 5,338 1,436-40.3-78.0-24.9 48.0 티피씨메카트로닉스 74,343 74,444 0.3-4.0-8.9 2.0 프로토텍 8,257 14,984 37.7 10.5 9.0 1.5 포머스팜 25) 193 362 1,401.0-62.5-43.6 7.3 에이팀벤처스 283 336 77.2-202.9-198.2 41.9 센트롤 13,975 12,862 147.6 30.0 29.5 19.2 로킷 8,831 1,992-43.2-14.2 0.7 87.7 쓰리디박스 (3D BOX) 481 210 37.3-75.1-55.8 - 엔터봇 389 136-42.8 8.5 3.4 26.1 오티에스 26) 857 739 442.5 23.6 21.2 6.6 23) 오픈크리에이터즈재무정보는 2015 년기준으로작성하였음 24) 한국기술 R&D 집중도는 2014 년기준으로작성하였음 25) 포머스팜재무정보는 2014 년기준으로작성하였음 26) 오티에스재무정보는 2015 년기준으로작성하였음 383

기술개발테마현황분석 나. 주요업체별기술개발동향 (1) 해외업체동향 주요선진국 ( 미국, EU 등 ) 들이주도, 다양한분야로의응용을위한기술개발집중투자중이며, 서비스시장확대전망 미국, 일본, EU, 이스라엘, 중국등주요국가의장비가시장을점유하고있으며, 장비기술보유업체가소재기술도동시보유 국가별장비점유율 : 미국 (63.4%), 이스라엘 (16.6%), EU(12.9%), 중국 (3.6%), 일본 (2.8%) ( 출처 : Wohlers Report, 2014) 주요국가별로소비재, 전자, 자동차, 의료, 항공분야등으로활용범위를확대중이며, 신규원천기술개발에도집중 3D 모델링솔루션을제공하는기업은 3D 프린팅에적합한제품설계에특화된설계도구개발 Autodesk : 격자구조모델링기술등을보유한관련기업인수합병후 3D 프린팅용특화설계도구및통합솔루션개발도모 3D Systems : 금속 3D 프린팅설계통합소프트웨어출시 EOS 사는여러 3D 프린팅장비를활용하여효율적으로생산이가능한모듈시스템을개발하고, Additive Industries 사는통합모듈장비로 3D 프린팅제품생산의확장을용이하게함 Exone 사는연속 3D 프린팅공정이가능한생산라인의개념을제시하고, Voxeljet 사는 자사의 3D 프린팅모델에연속공정기술을적용함 (2) 국내업체동향 국내기업들의경우선진국대비기술경쟁력이부족하지만, 수요산업과의연계를통한성장잠재력보유 산발적인지원으로인해, 국내기술수준은선도국 ( 미국 ) 대비미약한수준으로국책사업차원의적극적인지원이시급함 미국, 제조업혁신국가네트워크 구축 (10억달러 ), 3D프린팅특화연구소 (NAMII) 설립 (0.7억달러 ) 등 국내 3D 프린팅관련투자규모는 2011년부터 2013년까지정부 (21.5억원 ) 와민간 (0.24억원 ) 을합쳐 21.74억원이투자됨 384

3D 프린팅제조시스템 장비 / 소재기술개발에머무르지않고, 수요산업과의연계를통한기술개발추진중 최근 3D 프린팅기술을의료분야에응용하기위한산 학 연연계기술개발이추진되고있음 과학기술정보통신부, ICT 기반의의료용 3D 프린팅응용 SW플랫폼및서비스기술개발 (5년, 200억원 ) 대구첨단의료복합단지및 13개기업 기관연계추진 국내 3D 프린팅산업의기술수준은최고기술국인미국의 66% 수준이며, 격차는 2.9년뒤처지고있음 ( 출처 : NIPA, 3D 프린팅산업기술수준조사, 2016) 전문인력부족, 3D 프린팅장비 소재 SW 분석고도화를위한환경미비, 성공사례부족이원인 3D 프린팅수요가높은산업분야별로특화된솔루션의개발다각화필요 국내 3D프린터장비공급업체는주로저가보급형장비를생산하는중소 중견기업들이며국내제조업체로는 ( 주 ) 캐리마, ( 주 ) 인스텍, ( 주 ) 로킷등소수의업체가있음 이외에도개인용 3D 프린터를제작하는오픈크리에이터즈, 윌리봇이있으며, 3D 설계소프트웨어기술을보유한 ( 주 ) 아이너스기술등이있음 ( 주 ) 캐리마는기계적인구조가복잡하지않은 DLP방식의산업용프린터를제조하고있으며, 아크릴, 에폭시등 5종의광경화성소재를자체적으로개발하여생산 판매하고있음 ( 주 ) 인스텍은대부분기술을자체적으로개발하는데성공한것으로알려져있는산업용 3D프린터제조업체로, DMT(Directed Metal Tooling) 원천기술을보유하고있음 - 고에너지형 (Directed Energy Deposition) 기술을미국에이어세계에서 2번째로개발한것으로알려져있으며, LG전자 ( 주 ), 현대자동차 ( 주 ) 등전자 자동차 의료등다양한분야에장비를납품 3D팩토리는자체개발한연구용바이오 3D 프린터를미국 (UIUC) 에 100만불에수출하였으며, DLP 프린터, 초대형복합소재 3D 프린터등의사업을진행 씨에이테크는중국등에 DLP 3D 프린터를수출하였으며, 스포츠웨어및자동차부품업체를대상으로 3D 프린팅소재및공정개발서비스제공사업을진행 385

기술개발테마현황분석 [ 제품분류별기업 ] 공급망단계 3D 적층제조시스템 주요내용산업용 3D 프린터개인용 3D 프린터 3D 프린팅서비스 해외기업 Stratasys( 미국 ), Object( 이스라엘 ), 3D Systems( 미국 ), Beijing Tiertime( 중국 ), Z corp( 미국 ), Organovo( 미국 ), EnvisionTec( 독일 ), EOS( 독일 ), solidscape( 미국 ) Bit From Bytes( 영국 ), MakerBot( 미국 ), PrintrBot( 미국 ), Cubify( 미국 ) Shapeways( 미국 ), Materialise( 벨기에 ), Quirky( 미국 ) 국내기업 캐리마, 인스텍, TPC 메카트로닉스, 3D 팩토리, 씨에이테크 로킷, 오픈크리에이터, 윌리봇, 제이씨현시스템 트루바인, 씨에이테크 386

3D 프린팅제조시스템 4. 기술개발현황 가. 기술개발이슈 4 차산업혁명시대제조업패러다임변화 15 년다보스포럼에서기술융복합을통한 제조업혁신 패러다임변화의중요사례로 3D 프린팅 산업이언급되었고, 여러선진국들이 3D 프린팅산업을전략적으로육성 [ 주요국 3D 프린팅정책동향 ] 주요국가 정책동향 침체된제조업위기극복및자국제조업부활 미국 ( 일자리창출 ) 중국, 인도등저임금국가로이전된자국제조산업부활미제조업리쇼어링유도 ( 원가절감 ) 3D 프린팅기술을활용하여국방, 항공, 자동차등제조분야의원가절감추구 국가제조업혁신네트워크연례보고서및전략계획수립 ( 16) 제조업고도화및신산업원천기술확보 독일 ( 스마트팩토리 ) ICT+ 기계, 3D 프린팅융합을통해생산과정의자동화 최적화 (3D 프린팅소재개발 ) 생체조직원천기술및신소재개발집중, 최근인공혈관바이오프린팅성공 ( 16) 인더스트리 4.0 극대화등을위한 디지털전략 2025 발표 ( 16) 세계의공장 제조업강국, 양적성장 질적성장 중국 ( 첨단기술개발 ) 3D 프린팅기술을활용한스마트제조, 제조기술및부품대외의존도저하, 친환경공법지향 ( 전문기업육성 ) 글로벌 3D 프린팅기업육성을목표, 산업플랫폼구축등전방위적지원 국가적층가공산업발전추진계획발표 ( 15) 제조업 장비산업강국위상회복 일본 ( 신소재개발 ) 미국 유럽에뒤쳐진 3D 프린팅산업추격및신소재기술확보 ( 산업저변확대 ) 3D 프린팅창업, 인력양성및장비구입보조금지급, 융합기술개발등지원 3D 프린팅산업경쟁력강화방안발표 ( 15) 국내에서도 3D 프린팅산업진흥및이용자보호와산업경쟁력제고를목적으로한종합적인 정책추진및실천전략을수립하여시행 삼차원프린팅산업진흥법 ( 15 제정, 16 시행 ) 3D 프린팅산업진흥기본계획 ( 17~ 19) 확정 19 년까지글로벌선도기업육성, 시장점유율제고, 독자기술력확보의목표를수립 조선, 자동차, 기계, 전자, 에너지등주력산업고도화를위해 3D 프린팅맞춤형제품기획및 공정기술개발을통한부품경량화와고성능화추진 387

기술개발테마현황분석 3D 프린팅산업진흥을위해관계부처합동으로연도별시행계획을수립하고, 세부정책과제 및추진내용을구체적으로제시 [ 부처별 3D 프린팅산업진흥기본계획추진전략및정책과제 ] 4 대추진전략 12 개추진과제관계부처 수요창출을통한시장성장지원 기술경쟁력강화 융합형비즈니스모델발굴및시범사업추진 시장확산을위한선도사업추진 주력산업제조분야의수요창출추진 차세대핵심분야기술개발지원 제조혁신기술개발지원 과기정통부과기정통부, 산업부산업부과기정통부, 산업부, 문체부, 복지부, 식약처산업부 3D 프린팅기술표준선도 과기정통부, 산업부 3D 프린팅산업확산기반강화 3D 프린팅산업인프라고도화 3D 프린팅전문기업육성 3D 프린팅전문인력양성및현장형교육강화 과기정통부, 산업부 과기정통부 과기정통부, 고용부, 산업부, 교육부 산업육성을위한제도적기반강화 3D 프린팅장비등신뢰성기반마련 산업육성을위한정책기반강화 안전한이용환경조성 과기정통부, 산업부, 식약처 기재부, 통계청 과기정통부 최근기술개발은소비자맞춤형, 다품종소량생산, 복잡형상구현가능한새로운제조기반산업으로인식 ( 스마트화 ) 스마트공장, 빅데이터, VR/AR 등과연계하여급속하게수요가확산 ( 서비스화 ) 소비자에맞추어제품을생산하는수요중심시장재편 ( 플랫폼화 ) 설계 + 제조 + 서비스가동시에제공되는비즈니스환경이조성될것 388

3D 프린팅제조시스템 나. 특허동향분석 3D 프린팅제조시스템분야특허상주요기술 주요기술 3D 프린팅제조시스템은디지털디자인데이터를이용하여소재를적층 ( 績層 ) 해서 3차원물체를제조하는기술로사용자요구에맞게다종소량제조에적합하고제조사의전체비용절감효과를볼수있는기술이며적층공정방식 ( 광중합, 재료압출, 재료분사, 분말소결, 고에너지직접조사등 ) 이대표적임 분류요소기술설명 자유곡면상의이종금속소재 3D 프린팅기술 3 차원물체표면에기능성구현 ( 전자회로인쇄, 부분도금등 ) 을위한 3 차원프린팅기술 제조 3D 프린팅을이용한사물인터넷용스마트센서모듈제조기술 복합소재 ( 탄소섬유, 세라믹 ) 3D 프린팅기술 스마트센서를실제 IoT 에적용하기위해넘어야할가장핵심요소인안정성과저가격을구현하기위해, 스마트센서칩을각 IoT 응용에최적화된모듈형태로구현하도록 3D 프린팅을이용하는기술 산업용탄소섬유복합소재 ( 단섬유 / 장섬유 ) 및세라믹제품의직접제조를위한 3D 프린팅공정기술및관련소재가공기술 모래형주형제작을위한샌드프린터및샌드소재국산화및양산제작 금형산업의디지털화를위하여모래형거푸집을직접 3D 프린팅하는기술 클라우드 / 빅데이터 / 인공지능기반협업제조기술 원격협업및데이터기반인공지능기술을이용하여, 3D 프린팅을활용한제품개발및양산화관련전주기를관리하는기술 DFAM 응용기술개발 ( 시뮬레이션기반설계 / 공정최적화 ) DFAM (Design for Additive Manufacturing) 은 3D 프린팅의장점을극대화하는설계기법으로서컴퓨터시뮬레이션을기반으로, 다중소재, 복잡구조, 최적구조설계등을 3D 제품에적용가능한기술 제품설계 금속적층 - 절삭동시가공 3D 프린터국산화및양산적용 정밀금형, 항공기엔진부품등의고정밀 / 고부가가치 / 복잡형상금속부품의제작을위한금속 3D 프린팅과 CNC 절삭동시가공기술 주형제작을위한대형주물사 3D 프린터국산화및양산적용 금형제조산업의스마트화를위하여선박용프로펠러, 엔진등대형주물품제작을위한모래형거푸집을직접 3D 프린터로제작하는기술 3D 프린팅기반 A/S 용부품설계및제작기술 단종제품의기구물대상 3D 프린팅에특화된설계및제작을지원하는기술 공장설비 초고속정밀 3D 프린팅공정기술 소량생산은물론다품종대량생산에도 3D 프린팅활용하여기존의절삭, 성형공정으로제작하기어려운복잡한형상의경량부품제작가능한기술 389

기술개발테마현황분석 세부분야별특허동향 주요기술별국가별특허동향 3D 프린팅제조시스템의요소기술별주요국가별특허정보데이터입수하였으며, 최근 10 년간의 특허데이터를비교분석함 분류요소기술한국미국일본유럽계 자유곡면상의이종금속소재 3D 프린팅기술 제조 3D 프린팅을이용한사물인터넷용스마트센서모듈제조기술 복합소재 ( 탄소섬유, 세라믹 ) 3D 프린팅기술 198 110 25 31 364 모래형주형제작을위한샌드프린터및샌드소재국산화및양산제작 클라우드 / 빅데이터 / 인공지능기반협업제조기술 제품설계 DFAM 응용기술개발 ( 시뮬레이션기반설계 / 공정최적화 ) 금속적층 - 절삭동시가공 3D 프린터국산화및양산적용 주형제작을위한대형주물사 3D 프린터국산화및양산적용 44 256 47 86 433 3D 프린팅기반 A/S 용부품설계및제작기술 공장설비초고속정밀 3D 프린팅공정기술 111 309 120 93 633 합계 353 675 192 210 1,430 국가별요소기술별특허동향에서미국이가장활발한연구개발을하고있으며, 그다음으로는한국, 유럽, 일본순으로나타남 제조기술분야에서는한국이가장많은비중을차지하고있으며, 일본이상대적으로적은출원량을보유하고있음 제품설계기술은미국이가장많은비중을차지하고있으며, 한국이상대적으로적은출원을보이고있음 공장설비기술분야에서는미국이가장많은출원을하고있으며, 일본과유럽이상대적으로적은출원량을보이고있음 390

3D 프린팅제조시스템 주요기술별출원인동향 분류 요소기술 기술집중도 주요출원인 국내특허동향 자유곡면상의이종금속소재 3D 프린팅기술 제조 3D 프린팅을이용한사물인터넷용스마트센서모듈제조기술 복합소재 ( 탄소섬유, 세라믹 ) 3D 프린팅기술 UTC Technology Boeing Safran 공공연구기관중심 한국과학기술연구원, 한국표준과학연구원, 한양대학교등 모래형주형제작을위한샌드프린터및샌드소재국산화및양산제작 클라우드 / 빅데이터 / 인공지능기반협업제조기술 제품설계 DFAM 응용기술개발 ( 시뮬레이션기반설계 / 공정최적화 ) 금속적층 - 절삭동시가공 3D 프린터국산화및양산적용 UTC Technology Boeing Siemens 중소기업중심 코스코이아이투스인터내셔날, 비즈텍코리아 주형제작을위한대형주물사 3D 프린터국산화및양산적용 3D 프린팅기반 A/S 용부품설계및제작기술 공장설비초고속정밀 3D 프린팅공정기술 UTC Technology Xerox Siemens 대학교중심 서울대학교, 전남대학교, 한국생산기술연구원 : 50 건이상, : 30~49 건, : 20~29 건, : 10~19 건, : 10 건미만 제조기술분야주요출원인동향 제조기술분야는 UTC TECHNOLOGY 가가장많은특허를보유하고있으며그다음으로는 Boeing, Safran 등이많은특허를보유하고있음 제품설계기술분야주요출원인동향 제품설계기술분야는 UTC TECHNOLOGY 가가장많은특허를보유하고있으며그다음으로는 Boeing, Siemens 등이많은특허를출원하고있음 공장설비기술분야주요출원인동향 공장설비기술분야는 UTC TECHNOLOGY 가가장많은특허를보유하고있으며, 그다음으로는 Xerox, Siemens 등이많은특허를보유하고있음 391

기술개발테마현황분석 3D 프린팅제조시스템분야의주요경쟁기술및공백기술 3D 프린팅제조시스템분야의주요경쟁기술은공장설비기술이고, 공백기술은제조기술로나타남 3D 프린팅제조시스템분야에서공장설비기술이가장경쟁이치열한분야이고, 제조기술분야는 아직까지출원이활발하지않은공백기술분야로나타남 분류요소기술기술집중도 자유곡면상의이종금속소재 3D 프린팅기술 제조 3D 프린팅을이용한사물인터넷용스마트센서모듈제조기술 복합소재 ( 탄소섬유, 세라믹 ) 3D 프린팅기술 모래형주형제작을위한샌드프린터및샌드소재국산화및양산제작 클라우드 / 빅데이터 / 인공지능기반협업제조기술 제품설계 DFAM 응용기술개발 ( 시뮬레이션기반설계 / 공정최적화 ) 금속적층 - 절삭동시가공 3D 프린터국산화및양산적용 주형제작을위한대형주물사 3D 프린터국산화및양산적용 3D 프린팅기반 A/S 용부품설계및제작기술 공장설비초고속정밀 3D 프린팅공정기술 : 50 건이상, : 30~49 건, : 20~29 건, : 10~19 건, : 10 건미만 392

3D 프린팅제조시스템 최신국내특허기술동향 분류요소기술최근핵심기술동향 자유곡면상의이종금속소재 3D 프린팅기술 제조 3D 프린팅을이용한사물인터넷용스마트센서모듈제조기술 복합소재 ( 탄소섬유, 세라믹 ) 3D 프린팅기술 3D 프린팅촉각패턴및 3D 프린터를이용한그의제조기술 3D 프린팅기반의곡면형촉감소자및그형성기술 3 차원프린팅복합재료, 및그제조기술 모래형주형제작을위한샌드프린터및샌드소재국산화및양산제작 클라우드 / 빅데이터 / 인공지능기반협업제조기술 제품설계 DFAM 응용기술개발 ( 시뮬레이션기반설계 / 공정최적화 ) 금속적층 - 절삭동시가공 3D 프린터국산화및양산적용 주형제작을위한대형주물사 3D 프린터국산화및양산적용 모바일기반의캐릭터피규어 3차원프린팅제작및판매응용서비스시스템기술 삼차원구조체제작기술 인쇄회로기판제작을위한 3차원신속조형장치및이를이용한인쇄회로기판성형기술 3D 프린팅기반 A/S 용부품설계및제작기술 공장설비 초고속정밀 3D 프린팅공정기술 3차원메탈프린터를이용한다공성패드제작기술 적층가공을통한고강도 3차원구조체제조방법및이를위한합금재료기술 압출기일체형프린트헤드를구비하는다축 3D 프린터기술 국내특허동향을살펴보면공공연구기관은제조기술을, 중소기업과대학교는각각제품설계와공장설비기술을집중적으로연구개발하고있는것으로나타남 제조기술에서는 3D 프린팅촉각패턴및 3D 프린터를이용한그의제조기술, 3D 프린팅기반의곡면형촉감소자및그형성기술, 3차원프린팅복합재료, 및그제조기술등이공공연구기관을중심으로연구개발되고있음 제품설계기술분야는모바일기반의캐릭터피규어 3차원프린팅제작및판매응용서비스시스템기술, 삼차원구조체제작기술, 인쇄회로기판제작을위한 3차원신속조형장치및이를이용한인쇄회로기판성형기술등이중소기업을중심으로연구개발되고있음 공장설비기술분야는 3차원메탈프린터를이용한다공성패드제작기술, 적층가공을통한고강도 3차원구조체제조방법및이를위한합금재료기술, 압출기일체형프린트헤드를구비하는다축 3D 프린터기술등이대학교를중심으로연구개발되고있음 393

기술개발테마현황분석 중소기업특허전략수립방향및시사점 3D 프린팅제조시스템분야의공백기술분야는제조기술이고중소기업의시장진입상대적으로수월한분야는제품설계기술로나타남 3D 프린팅은 1984년최초개발된이후 2000년대까지단순시제품제작에머물렀으나, 최근장비빛소재기술의진보에따라와성품제작까지활용범위가확대되고있음 3D 프린팅은다품종소량생산과개인맞춤형제작이용이한까닭에시제품의제작비용및시간절마, 제조공정간소화등많은장점을보유하고있어규모의경제와저임노동비에서우위를가진전통적인방식과다른형태의생산 유통 소비방식을만들어내고있음 최근에는 3D 프린팅관련기술개발과장비및재료의가격하락에힘입어산업용정밀기계, 자동차, 의료, 항공등다양한분야에활용되고있으며, 현재제작시간절감, 정밀성향상, 금속소재개발등단점을극복하기위한다양한기술을개발하는단계에이르고있음 향후중소기업은상대적으로경쟁이치열하지않은제조기술과경쟁이치열하지만시장진입이상대적으로용이한제품설계기술분야에집중하여연구개발하고제품화하는특허전략을수립하는것이바람직하며, 대학교를중심으로연구개발되고있는공장설비기술분야에대해서는기술매입이나라이센싱등을통해사업화를추진하는것이바람직할것으로사료됨 394

3D 프린팅제조시스템 5. 연구개발네트워크 가. 연구개발기관 / 자원 연구개발기관 3D 프린팅기술교육, 시제품제작, 비즈니스모델발굴등을지원하는인프라를구축하고체험및교육등을통해인식제고, 기술확산에기여 3D 프린팅시설장비 87개소구축 : 창조경제혁신센터 (13), K-ICT 3D프린팅지역센터 (8), K-ICT 디바이스랩 (6), 제조혁신지원센터 (6), 무한상상실 (53), 크리에이티브팩토리 (1) 산업통상자원부에서는지역별특화산업을중심으로국내제조업의제조혁신을위해 3D 프린팅기술개발및기업지원인프라구축및운영 3D 프린팅기술기반제조혁신지원센터 구축및운영 : ( 14) 수도권 ( 시흥 ), ( 15) 충청권 ( 대전 ), 동남권 ( 창원 ), ( 16) 호남권 ( 익산 ), 대경권 ( 구미 ), 강원권 ( 강릉 ) 인체치료물제작등의료부문 3D 프린팅 R&D센터구축및운영 : ( 15 22) 경북대학교 ( 대구첨복의료단지 ), 인체맞춤형치료물제작및위탁생산지원 3D 프린팅자동차부품 R&BD 센터구축및운영 : ( 15 21) 울산과학기술원, 울산지역자동차부품기업 3D 프린팅응용기술현장지원 차세대조선 에너지 3D 프린팅제조공정연구센터구축 : ( 17 21) 한국생산기술연구원울산분원 과학기술정보통신부에서는 3D 프린팅산업진흥육성을위한프린팅전략기술로드맵을발표 장비 소재 소프트웨어전략기술을발굴하기위한 10대핵심활용분야를도입하여단기또는중장기적확보전략마련함 향후기술주도권확보를위한 3D 프린팅방식별핵심기술개발을통해주력산업및신산업적용을고려하여응용분야별특화함 기술격차해소를위한금속, 고분자, 세라믹소재및미래시장선점을위한창의소재개발, 내수수출용 Two Track 추진 획득, 저작, 활용분야핵심소프트웨어국산화및생태계활성화를위한서비스소프트웨어개발함 주력산업경쟁력강화와신산업육성을목표로기초 원천연구에서사업화까지전주기를포괄하여수립 395

기술개발테마현황분석 * 출처 : 과학기술정보통신부 [ 3D 프린팅관련분과별기술전략 ] 3D 프린팅산업본격육성추진을위한 삼차원프린팅산업진흥법 시행 [ 삼차원프린팅법령체계 ] 구분 주요내용 법률삼차원프린팅산업진흥법 ( 약칭 : 삼차원프린팅법 ) 대통령령 부령 삼차원프린팅산업진흥법시행령 삼차원프린팅산업진흥법시행규칙 삼차원프린팅서비스사업의신고등에관한규정 고시 ( 지침 ) 삼차원프린팅서비스안전교육위탁및운영등에관한규정 삼차원프린팅제품의안전한이용을위한이용자보호지침 기타품질인증가이드라인 (SW( 과기정통부 ), 장비 소재 ( 산업부 )) * 출처 : 과학기술정보통신부 과학기술정보통신부에서는창업기업육성, 중소기업혁신, 지역특화사업을위하여지역별창조경제혁신센터운영 ( 전국 17개지역, 18개혁신센터운영 ) 각지역센터는정부 / 지자체 / 지원대기업이협업하는일대일전담지원체계로운영 창업을희망하는경우맞춤형컨설팅을제공 우수기술기업에는입주공간, 멘토링, 투자자연결, 글로벌진출등종합서비스제공 법률 / 금융 / 특허전문가의컨설팅제공 지역특성에전문화된프로젝트를진행 396

3D 프린팅제조시스템 * 출처 : 과학기술정보통신부 [ 창조경제혁신센터지역별협업현황 ] * 출처 : 과학기술정보통신부 [ 창조경제혁신센터지역별핵심사업 ] K-ICT 디바이스랩 아이디어발굴, 전문교육프로그램운영, 기술 디자인 마케팅등멘토링서비스제품화 ( 시작품 시제품 ), 시험 인증 테스트및컨설팅지원, 투자유치및판로개척등의전주기지원프로그램운영 3D 모델링, 3D 프린터, CNC, 레이져커터등스마트디바이스제작을위한기본적인환경지원 구축된고성능장비를활용하여상주전문인력을통해시제품개발 (3D 모델링, 외형출력, 정밀가공, 간이생산 ) 지원 397

기술개발테마현황분석 * 출처 : 과학기술정보통신부 [ 창조경제혁신센터지역별핵심사업 ] 연구개발자원 국가연구개발지원사업 중소벤처기업부 - 중소기업기술혁신사업 - 제품서비스기술 / 공정 품질기술 / 산학연협력기술 / 상용화기술개발사업 - 중소기업 R&D 역량제고사업 - 지역특화산업육성 ( 융복합기술개발사업 ) - 기술혁신형중소기업연구인력지원사업 - 산업주도형기술교육혁신사업 - 혁신형일자리선도사업 산업통상자원부 - 전략핵심소재기술개발사업 - 산업융합원천기술개발사업 - 산업엔진프로젝트 (19대미래성장동력 ) 차세대스마트러닝산업지원센터구축사업 과학기술정보통신부는 2015년부터 2018년가지울산, 구미, 천안 3개지역에 사물인터넷제조융합테스트베드구축사업 추진 - 1차년도 (2015 년 ) 의료기기용정밀모터기술테스트베드 ( 구미 ), 2차년도 (2016 년 ) 개인용전자의료기기테스트베드 ( 울산 ), 3차년도 (2017 년 ) 한국형스마트공장테스트베드 ( 천안 ) 등연차적구축 398

3D 프린팅제조시스템 - 테스트베드를통한비즈니스모델구축이핵심으로스마트공장공급기술과테스트베드에대한인증체계를확립, 기능성평가와성능및신뢰성평가, 기능안전평가등평가업무수행 중소기업진흥공단 - 인력양성 ( 컨설팅지원사업 ) : 중소기업의특성에맞는맞춤형컨설팅을지원하여성장기 정체기기업의지속성장을위한근본체질강화및글로벌경쟁력확보 민관합동스마트공장추진단 - 보급사업을통해 2017년 11월말까지 4,889개의스마트공장구축을지원했고, 2025년까지 3만개의스마트공장을보급한다는스마트제조혁신비전 2025를발표 - 추진단이진행하는사업은크게세가지로보급및확산사업지원사업, R&D 지원사업, 표준진단서비스로이루어져있음 - 스마트공장 R&D 로드맵을수립해설계자동화, 품질고도화, SW 통합운영, 개방형산업 IoT 플랫폼등스마트공장보급과연계한 6대 R&D 과제를진행 - 민간의자발적인스마트공장확산을위해표준진단모델을개발, 자발적진단지원 제조업혁신 3.0 전략실행대책 - 생산현장의스마트화를통해획기적인생산성 경쟁력제고 - 개인맞춤형유연생산을위한스마트공장고도화와융합신제품생산에필요한 8대스마트제조기술개발추진 - 스마트공장자동화설비, 지능형로봇, 자율공정시스템등에복합센서연결및데이터수집 제어등에활용 중소기업대상시설및장비지원 중소기업전용연구시설 (Rental Lab) ( 한국생산기술연구원 ) - 공동연구수행및장비를효율적으로이용하고자하는중소기업에게연구공간을제공 - 연구원인프라 ( 인력, 장비등 ) 를활용한근접지원 - 지원내용은크게시설지원, 장비지원, 기술및공동연구지원으로구성되어있음 공통서비스인프라구축 운영사업 ( 한국전자통신연구원 ) - 정보통신중소기업이 R&D 및상용화제품개발에필요한애로기술지원, 시험측정장비지원및고주파시험시설을활용한시험지원등에대한통합기술을지원 - 시험지원은고주파부품, 모듈등의고주파특성, PIMD, 신뢰성시험지원및민간시험시설공동활용을통한민간시험시설을지원 - 장비지원은고가의시험 측정장비를 IT 중소기업에게임대 연구장비공동활용지원사업 ( 중소벤처기업부 ) - 주관기관이보유한연구시설과장비, 소프트웨어를중소기업이공동활용하도록지원 - 연구개발과설계및디자인, 시제품제작, 성능평가, 양산및마케팅에이르는원스톱지원 - 중소기업이첨단고가연구장비를쉽게이용할수있도록지원 399

기술개발테마현황분석 나. 연구개발인력 3D 프린팅제조시스템분야는한국생산기술연구원, 한국전자부품연구원, 울산과학기술원 (UNIST), 경북대학교등에서연구개발을진행하고있음 기관성명직급 한국생산기술연구원이낙규본부장 한국생산기술연구원이영철수석연구원 한국생산기술연구원이성희수석연구원 한국생산기술연구원성지현수석연구원 전자부품연구원신진국단장 전자부품연구원윤범진책임연구원 전자부품연구원서용곤책임연구원 전자부품연구원박재현책임연구원 UNIST 3D 프린팅첨단생산기술센터김남훈센터장 UNIST 3D 프린팅첨단생산기술센터이우열선임연구원 경북대학교 3D융합기술지원센터경북대학교 3D융합기술지원센터 [ 3D 프린팅제조시스템분야주요연구인력현황 ] 김영철 김동현 연구교수 연구교수 한국기계연구원이창우단장 항공우주연구원이동호책임연구원 항공우주연구원허재성책임연구원 UNIST 박형욱교수 서울대학교안성훈교수 서울과학기술대학교박근교수 조선대학교안동규교수 안동대학교김호찬교수 400

3D 프린팅제조시스템 다. 기술이전가능기술 (1) 기술이전가능기관 3D 프린팅제조시스템의요소기술은편의상제조, 제품설계 /SW 서비스, 공장설비의총세 개의분류로구분하였음 기술이전이가능한기관은한국생산기술연구원, UNIST, 경북대학교, 전자부품연구원, 한국기계연구원등이있음 [ 3D 프린팅제조시스템연구기관및인원 ] 분류요소기술기관 자유곡면상의이종금속소재 3D 프린팅기술한국기계연구원 3D 프린팅을이용한사물인터넷용스마트센서모듈제조기술 전자부품연구원 제조 복합소재 ( 탄소섬유, 세라믹 ) 3D 프린팅기술 3D 프린팅을이용한사물인터넷용스마트센서모듈제조기술 제작 - 검사장비일체형제조설비기술 UNIST 전자부품연구원 UNIST 전자부품연구원 제품설계 / SW 서비스 클라우드 / 빅데이터 / 인공지능기반협업제조기술 DFAM 응용기술개발 ( 시뮬레이션기반설계 / 공정최적화 ) 디지털서칭 매칭기술 전자부품연구원 전자부품연구원한국생산기술연구원 UNIST 경북대학교 전자부품연구원 3D 프린팅기반 A/S 용부품역설계및제작기술 경북대학교한국생산기술연구원 UNIST 금속적층 - 절삭동시가공 3D 프린터국산화및양산적용 한국생산기술연구원 공장설비 조형제작을위한대형주물사 3D 프린터국산화및양산적용 한국생산기술연구원 다중와이어공급과고출력전자빔을이용한하이브리드 3D 프린팅시스템 한국기계연구원 401

기술개발테마현황분석 (2) 이전기술에대한세부내용 [ 3D 프린팅제조시스템관련이전기술 ] 기관이전기술내용 한국전자통신연구원 3D 페이셜스캐닝시스템 3대의 DSLR 카메라를 이용하여 얼굴 좌, 우, 정면의 영상획득 영상처리알고리즘기반모공, 주름, 피지, 색소침착등 분석 한국전자통신연구원 개인 3D 피규어생성시스템 : ifigure 저가의스테레오카메라 / 깊이센서기반 3D 얼굴외형복원 특징점자동추출기반 3D 고유얼굴모델생성 3D 프린팅을통한 3D 개인피규어서비스 한국전자통신연구원 3D 스캔기반실물의상디지털변환기술 : Style-Scan 이기종센서 (DSLR+RGBD) 이용 3D 스캔기반 실측 3D 복원 실물아이템의 3D 모델자동생성 가상의류피팅지원실감체험속성편집 3D 실사이즈 / 실물확인기반온라인구매서비스 402

3D 프린팅제조시스템 6. 기술로드맵기획 가. 중소기업핵심요소기술 (1) 데이터기반요소기술발굴 [ 3D 프린팅제조시스템분야키워드클러스터링 ] No 주요키워드연관도수치관련특허 / 논문제목 클러스터 01 three-dimen sional-object [ 3D 프린팅제조시스템분야주요키워드및관련문헌 ] 7 1. THREE-DIMENSIONAL PRINTER AND METHOD FOR FABRICATING A THREE-DIMENSIONAL OBJECT 2. APPARATUS AND METHOD FOR LAYERED PRODUCTION OF A THREE-DIMENSIONAL OBJECT 3. Three-dimensional object printing system 403

기술개발테마현황분석 No 주요키워드연관도수치관련특허 / 논문제목 1. THERMOPLASTIC POWDER MATERIAL SYSTEM FOR 클러스터 02 powder-mat erial 5 APPEARANCE MODELS FROM 3D PRINTING SYSTEMS 2. Powder material cartridge, image forming section, image forming apparatus 3. Automatic metering and dispensing system for powder material 1. METHOD AND COMPUTER-READABLE MEDIUM FOR RAPID 클러스터 03 build-chamb er 5 PROTOTYPING A THREE-DIMENSIONAL OBJECT 2. Three-dimensional printer tool systems 3. Apparatus and method for building a three-dimensional article 1. A 3-D PRODUCT PRINTING SYSTEM WITH A FOREIGN OBJECT INCORPORATION FACILITY 클러스터 04 layer-by-laye r-manner 4 2. ADDITIVE MANUFACTURING SYSTEM AND METHOD FOR PRINTING THREE-DIMENSIONAL PARTS USING VELOCIMETRY 3. Selective deposition modeling method and apparatus for forming three-dimensional objects and supports 1. Three-dimensional printer with laser line scanner 클러스터 05 selective-lase r 5~7 2. Methods of Preparing Articles By Electrodeposition and Additive Manufacturing Processes 3. METHOD FOR PRODUCING FLEXOGRAPHIC PRINTING PLATES BY MEANS OF LASER ENGRAVING 1. Apparatuses, systems and methods for three-dimensional printing 클러스터 06 gas-flow 6 2. Mechanically integrated and closely coupled print head and mist source 3. GAS FLOW FLANGE FOR A ROTATING DISK REACTOR FOR CHEMICAL VAPOR DEPOSITION 1. PROCESS AND DEVICE FOR ELECTROLYTIC PRECIPITATION OF METALLIC LAYERS 클러스터 07 metallic-mat erial 4 2. Metallic parts fabrication using selective inhibition of sintering (SIS) 3. Method of forming a device by selectively thermal spraying a metallic conductive material thereon 1. Method of using print head assembly in fused deposition modeling system 2. MALEIC ANHYDRIDE COPOLYMERS AS SOLUBLE SUPPORT 클러스터 08 fused-deposi tion 4 MATERIAL FOR FUSED DEPOSITION MODELLING (FDM) PRINTER 3. DIRECT DYEING TYPE COLOR FUSED DEPOSITION MODELING THREE-DIMENSIONAL PRINTING APPARATUS AND DIRECT DYEING TYPE COLOR FUSED DEPOSITION MODELING THREE-DIMENSIONAL PRINTING METHOD 404

3D 프린팅제조시스템 No 주요키워드연관도수치관련특허 / 논문제목 클러스터 09 extrusion-he ad 3 1. Three dimensional printer with removable, replaceable print nozzle 2. FILAMENT FOR 3D PRINTING AND METHOD FOR PRODUCING CRYSTALLINE SOFT RESIN MOLDED ARTICLE 3. THREE-DIMENSIONAL PRINTING SYSTEMS 클러스터 10 cad-model 6 1. Shape detailing device, shape detailing method, computer program product, mechanical CAD machine, and method of manufacturing three-dimensional structure 2. Automated cad process for creating mold packages 3. Three Dimensional (3D) Printing and CAD File Quoting System 405

기술개발테마현황분석 (2) 요소기술도출 산업 시장분석, 기술 ( 특허 ) 분석, 전문가의견, 중소기업기술수요를바탕으로로드맵기획을 위한요소기술도출 [ 3D 프린팅제조시스템분야요소기술도출 ] 분류요소기술출처 공정및소재 설계및 SW 서비스 자유곡면상의이종금속소재 3D 프린팅기술 3D 프린팅을이용한사물인터넷용스마트센서모듈제조기술 3D 프린팅기반 A/S 용부품설계및제작기술 복합소재 ( 탄소섬유, 세라믹 ) 3D 프린팅기술 클라우드 / 빅데이터 / 인공지능기반협업제조기술 DFAM 응용기술개발 ( 시뮬레이션기반설계 / 공정최적화 ) 기술 / 시장분석, 전문가추천, 특허 / 논문클러스터링 특허 / 논문클러스터링, 전문가추천, 기술수요 특허 / 논문클러스터링, 기술 / 시장분석 기술수요, 특허 / 논문클러스터링, 전문가추천 기술 / 시장분석, 기술수요, 특허 / 논문클러스터링, 전문가추천 특허 / 논문클러스터링, 전문가추천 금속적층 - 절삭동시가공 3D 프린터국산화및양산적용 전문가추천, 특허 / 논문클러스터링, 기술수요 장비 주형제작을위한대형주물사 3D 프린터국산화및양산적용 모래형주형제작을위한샌드프린터및샌드소재국산화및양산제작 기술 / 시장분석, 기술수요, 특허 / 논문클러스터링, 전문가추천 특허 / 논문클러스터링, 전문가추천 초고속정밀 3D 프리팅공정기술 전문가추천, 특허 / 논문클러스터링, 기술수요 406

3D 프린팅제조시스템 (3) 핵심요소기술선정 확정된요소기술을대상으로중소기업에적합한핵심요소기술선정 [ 3D 프린팅제조시스템분야핵심요소기술 ] 분류핵심요소기술개요 자유곡면상의이종금속소재 3D 프린팅기술 3 차원물체표면에기능성구현 ( 전자회로인쇄, 부분도금등 ) 을위한 3 차원프린팅기술 공정및소재 3D 프린팅을이용한사물인터넷용스마트센서모듈제조기술 스마트센서를실제 IoT 에적용하기위해넘어야할가장핵심요소인안정성과저가격을구현하기위해, 스마트센서칩을각 IoT 응용에최적화된모듈형태로구현하도록 3D 프린팅을이용하는기술 복합소재 ( 탄소섬유, 세라믹 ) 3D 프린팅기술 클라우드 / 빅데이터 / 인공지능기반협업제조기술 산업용탄소섬유복합소재 ( 단섬유 / 장섬유 ) 및세라믹제품의직접제조를위한 3D 프린팅공정기술및관련소재가공기술 원격협업및데이터기반인공지능기술을이용하여, 3D 프린팅을활용한제품개발및양산화관련전주기를관리하는기술 설계및 SW 서비스 DFAM 응용기술개발 ( 시뮬레이션기반설계 / 공정최적화 ) DFAM(Design for Additive Manufacturing) 은 3D 프린팅의장점을극대화하는설계기법으로, 컴퓨터시뮬레이션을기반으로, 다중소재, 복잡구조, 최적구조설계등을 3D 제품에적용가능한기술 장비 금속적층 - 절삭동시가공 3D 프린터국산화및양산적용 주형제작을위한대형주물사 3D 프린터국산화및양산적용 정밀금형, 항공기엔진부품등의고정밀 / 고부가가치 / 복잡형상금속부품의제작을위한금속 3D 프린팅과 CNC 절삭동시가공기술 금형제조산업의스마트화를위하여선박용프로펠러, 엔진등대형주물품제작을위한모래형거푸집을직접 3D 프린터로제작하는기술 407

기술개발테마현황분석 나. 3D 프린팅제조시스템기술로드맵 최종중소기업기술로드맵은기술 / 시장니즈, 연차별개발계획, 최종목표등을제시함으로써 중소기업의기술개발방향성을제시 408

3D 프린팅제조시스템 다. 연구개발목표설정 핵심요소기술별최종목표는아래와같이기술요구사항과연차별개발목표로제시함 [ 3D 프린팅제조시스템분야핵심요소기술연구목표 ] 분류핵심요소기술기술요구사항 연차별개발목표 1 차년도 2 차년도 3 차년도 최종목표 자유곡면상의이종금속소재 3D 프린팅기술 곡률반경적응도 / 동시사용소재개수 ( 개 ) 연구수준 / 1 개 제한적 /2 개제한없음 / 2 개이상 제조 3D 프린팅을이용한사물인터넷용스마트센서모듈제조기술 센싱수준정확도 (%) 70% 80% 100% 고부가가치제품을위한 3D 프린팅공정기술개발 복합소재 ( 탄소섬유, 세라믹 ) 3D 프린팅기술 소재종류 ( 개 ) 2 개이상 5 개이상 10 개이상 클라우드 / 빅데이터 / 인공지능기반협업제조기술 향상도 5% 10% 20% 제품설계 DFAM 응용기술개발 ( 시뮬레이션기반설계 / 공정최적화 ) 설계개선효과 ( 경량화 / 일체화 ) 경량화 40% 이상부품수감소 10% 이상 경량화 60% 이상부품수감소 30% 이상 경량화 80% 이상부품수감소 50% 이상 맞춤형제품설계기술개발 공장설비 금속적층 - 절삭동시가공 3D 프린터국산화및양산적용 주형제작을위한대형주물사 3D 프린터국산화및양산적용 후처리완성도 (%) 대형화 (size) 70% 0.5m 이상 80% 1m 이상 90% 이상 2m 이상 다양한수요요구조건을수용할수있는양산형 3D 프린팅기술개발 409

기술개발테마현황분석 스마트제조 AR/VR

스마트제조 AR/VR 정의및범위 스마트제조 AR/VR 기술이란가상현실 (VR) 과증강현실 (AR) 기술을제조업에적용하여제조공정에서의공정, 조립과정등을계획하고시험해봄으로써효율적인공정을설계하거나제조공정상의추가정보를가상현실과증강현실로구현하여물류관리, 장비점검등추가적인서비스를제공할수있는기술 복잡한제조과정에서증강현실및가상현실기술을활용하여업무에필요한정보와데이터를즉각적으로확인하여공정과정을분석 / 파악하고제조공정을제어하며향후효율적인제조공정의계획이가능하도록하는기술을포함정부지원정책 과학기술정보통신부는 2017년부터가상현실 (VR) 과증강현실 (AR) 산업디지털콘텐츠창업기업에투자할수있도록펀드를조성하고여기에필요한자금으로 200억원을출자한다고밝힘 (AR/VR 펀드에는 120억원을출자하고, AR/VR 창업초기펀드에는 80억원을출자하여총 200억원을출자 ) 문화체육관광부는 2014년부터관련분야의총 13개과제를선정, 지원해왔으며, 2017년에는 2개과제, 총 4억 8천만원 ( 과제당 2억 5천만원이내 ) 을지원하는등 AR/VR 관련컨텐츠지원사업및제작지원을활성화하고있음중소기업시장대응전략 강점 (Strength) ( 환경 ) 유연한산업구조 ( 기술 ) 우수한 IT 인프라 ( 정책 ) 산업지원정책수립기회 (Opportunity) ( 환경 ) 제조패러다임의변화 ( 기술 ) 기반기술연구 개발 ( 정책 ) 정부와업계의높은니즈 약점 (Weakness) ( 환경 ) 영세한산업구조 ( 기술 ) 핵심원천기술미흡 ( 정책 ) 산업계연계미흡위협 (Threat) ( 환경 ) 생산지원인프라부족 ( 기술 ) 글로벌업체와의기술격차 ( 정책 ) 미시적 R&D 정책 중소기업의시장대응전략 위치및이미지마커기반증강현실구현, 가상현실영상처리구현및실시간센서연동, 비접촉 무선화, 기능화 자동화, 소형화 저가격화, 소재다변화등의기술을접목하여통합제조공정분석및제어기술개발로시장대응 AR/VR 관련디바이스에대한영상처리지연률보정등의핵심알고리즘기술개발

핵심요소기술로드맵

스마트제조 AR/VR 1. 개요 가. 정의및필요성 (1) 제조업에서의 AR/VR 기술적용 스마트제조 AR/VR 이란가상현실 (VR) 과증강현실 (AR) 기술을제조업에적용하여제조공정에서의공정, 조립과정등을계획하고시험해봄으로써효율적인공정을설계하거나제조공정상의추가정보를가상현실과증강현실로구현하여물류관리, 장비점검등추가적인서비스를제공할수있는기술 최근가상현실 (VR, Virtual Reality) 과증강현실 (AR, Augmented Reality) 이단연 IT업계의뜨거운화두가되고있으며, 페이스북, 구글, 마이크로소프트와같은기업들이그가능성에막대한자본을투자한것으로알려졌을뿐만아니라최근개최되었던 IT업계의축제인 CES(Consumer Electronics Show) 와 MWC(Mobile World Congress) 에서도화제의중심이되었음 * 출처 : Oculus Rift 공식홈페이지 (www.oculus.com/en-us/touch) [ Oculus Rift 디바이스시연모습 ] 현재상용화된가상현실기기들은대부분게임, 영상등의엔터테인먼트산업에집중되어있으나, 가상현실은단순히재미를위한도구를넘어서다양한산업분야와결합하여새로운가치를창출할것으로예상되고있음 현대의제조산업은생산하는제품의제조공정이복잡하고어려워짐과동시에, 시시때때로변하는시장의요구에발맞춰빠르게대응해야한다는압박을받고있으며, 새로운 IT기술과융합을통해서제조업의제품생산의비용을절감하고효율성을증대시킬수있는방안에대하여다각도로모색하여연구되고있음 415

기술개발테마현황분석 (2) 제조업에서의가상현실 (VR) 기술적용필요성 제품디자인에서의가상현실기술적용필요성 가상현실을이용하여디자인하는과정을획기적으로개선할수있으며, 디자이너들이공간을초월하여가상현실내에서협업할수있기때문에여러명의디자이너와엔지니어들은가상환경에서디자인을평가하고, 부품을조정하며, 여러가지대안을비교하는과정을통해최적의제품을만들어냄 협업의결과물은기존의시스템과달리누구나접근이가능하고, 이해하기쉬운형태로저장되어다양한지식을가지고있는전문가들이가상현실내의제품에대해실시간으로피드백하고자유롭게의견을공유하면서더욱훌륭한제품을생산해낼수있게됨 제품의프로토타입을가상현실에서만들게되면현실에서프로토타입을만들기위해수반되는제작비용을감소시켜주며, 이러한가상프로토타입을이용하면가상공간에서기능검사등의과정을거칠수있고, 가상프로토타입을고객과공유하며함께제품의가치를창출하는과정을통해제품에대한고객의이해도를높일수있음 제조공정에서의가상현실기술적용필요성 제조공정에가상현실을활용하는것은디자인보다복잡도가높아기술적으로구현하기어려운측면이있지만, 기술적인측면을극복하면디자인에서와마찬가지로제조공정에서의효율성을크게제고할수있음 가상현실기술을활용하면가상현실에서공정, 조립과정등을계획하고시험해봄으로써효율적인공정을설계할수있으며, 가상공정계획은여러관계자들에게조립공정의청사진을시각적으로표현해주어미리조립과정을살펴보면서여러분야의관계자들이모여생산성, 스케줄링등의요소들을분석하고부적절한부분을수정할수있음 시뮬레이션을통해공정의데이터, 컴포넌트시퀀싱, 예상시간등의정보들을알수있고, 이를바탕으로여러대안들간의비교가가능해져엔지니어가가상현실을이용하여사전에조립과분해순서를평가하고최적화시킬뿐만아니라제조공정에필요한시간, 지원과툴링에대해서살펴볼수있으며, 이러한과정을통해제조공정에서오류가생기는것을사전에방지할수있을뿐만아니라, 원하는제품을생산해내는데가장효율적인공정을찾고, 해당공정의타당성과실현가능성을평가하는것이가능해짐 가상현실기술은직원들을교육시킬때에도매우효과적으로사용할수있으며, 직원들은어렵고복잡한제조공정에바로투입되기전에새로운업무에익숙해질수있도록가상의환경에서업무를시뮬레이션할수있고, 3D프린터를통해모형을만들고가상현실기술의도움을받아조립을연습하면컴퓨터는이를분석하여직원들의작업을최적화할수있도록도와줌 가상현실은직업훈련뿐만아니라직원들이다양하고복잡한공정을한눈에파악할수있도록도와주며, 관리자는공정전체를살펴어떤기능의개선이생산성을높이고직원의스트레스를줄일수있는지등을파악할수있음 416

스마트제조 AR/VR (3) 제조업에서의증강현실 (AR) 기술적용필요성 제조공정에서의증강현실기술적용필요성 복잡한제조과정에서안경과같은증강현실웨어러블기기를착용하면서류나태블릿을통해따로지시사항을볼필요없이증강현실을이용하여업무에필요한정보와데이터를즉각적으로확인할수있음 공장의경우증강현실을통해분석된데이터가실시간으로직원들에게제공된다면생산성등의면에서획기적인효과가있을것으로예상 직원이복잡한조립과정을진행할경우조립순서와조립방법에대한정보가자동으로눈과귀를통해전달될수있으며, 작업이필요한시점이나볼트를조이는정도등매순간필요한정보를정확하게알수있음 * 출처 : 마이크로소프트공식홈페이지 (www.microsoft.com/microsoft-hololens/en-us/commercial) [ 마이크로소프트홀로렌즈시연모습 ] 물류관리에서의증강현실기술적용필요성 재고관리와유통관리에서도증강현실기술의활용가치가높으며, 증강현실안경이상품의바코드를인식하면어디로이동되어야할제품인지, 재고가어느정도쌓여있는지등을알려줘관리가수월해지고, 제품을찾기위해드는조사비용이감소하며, 필요한자료는자동으로업데이트되어증강현실기기를통해사람들에게실시간으로전달됨 이외에도부품에적힌외국어를증강현실기기를통해번역하는등다양한분야에활용이가능하고, 효율적이고빠른유통의중요성이증가하는만큼증강현실을접목하여비용도줄이고속도도높이는혁신적인기술이될것으로전망 417

기술개발테마현황분석 나. 범위및분류 (1) 과업특화형개인 AR/VR 디스플레이도구 시인성과전력소모를줄인디스플레이기술, 극초전력 CPU 및구동 SW 기술, 착용형 디바이스를위한센서기술, 카메라추적기술, 움직임감지기술, 스마트디바이스연동 기술등이포함됨 [ 과업특화형개인 AR/VR 디스플레이도구분야의세부기술범위 ] 분류세부요소기술기술설명 시인성과전력소모를줄인디스플레이기술 8 피트거리에서 42 인치 ( 시각적효과 ), 디스플레이해상도 1920 1080p 인고시인성디스플레이기술 HMD 극초전력 CPU 및구동 SW 기술 초전력 CPU 2W, 배터리지속시간 24 시간을만족하는 극초전력 CPU 및구동 SW 기술 과업특화형개인 AR/VR 디스플레이도구 착용형디바이스를위한센서기술 카메라추적기술 가속도계또는자이로스코프등과같은센서를이용하여 연속 위치추적이 가능한 트래킹 기술 및 제스쳐 모듈 최적화 카메라등과 같은 촬영장치를 통해 사용자의 움직임에 대응하여특정객체를추적하는기술 스마트글래스 움직임감지기술 가속도계또는자이로스코프등과같은센서를이용하여 연속위치추적이가능한트래킹기술및제스쳐모듈 최적화 스마트디바이스연동기술 센서로부터출력되는신호를이용하여사용자정보의 생성을위해스마트디바이스에연동시키는기술 418

스마트제조 AR/VR (2) AR/VR 서비스용콘텐츠 AR/VR 서비스용콘텐츠분야는가상현실기술과관련하여시뮬레이션가상현실콘텐츠기술, 혼합현실콘텐츠기술, 체험형가상현실콘텐츠기술, 가상공학및정보가시화가상현실콘텐츠기술등이포함되며, 증강현실기술과관련하여위치기반증강현실콘텐츠기술, 이미지및마커기반증강현실콘텐츠기술, 모바일기반증강현실콘텐츠기술, 증강미디어콘텐츠기술, 하이브리드증강현실콘텐츠기술등이포함됨 [ AR/VR 서비스용콘텐츠분야의세부기술범위 ] 분류세부요소기술기술설명 가상현실 (VR) 시뮬레이션가상현실콘텐츠기술 혼합현실콘텐츠기술 체험형가상현실콘텐츠기술 비행훈련시뮬레이션, 3차원지형지물을통한전략전술시뮬레이션, 몰입형시각화기반시뮬레이션, 체감형시뮬레이션, 홀로그램시뮬레이션등시뮬레이션가상현실콘텐츠기술 가상문화재복원, 테마파크가상현실영상관등실사와그래픽을합성하여가상공간을구축하는혼합현실을구현하는혼합현실콘텐츠기술 스크린골프등실감형스포츠게임, 가상현실응용체감형상호작용게임, 여행, 학습, 전시, 전람안내등스토리기반가상체험을구현할수있는가상현실콘텐츠기술 AR/VR 서비스용콘텐츠 가상공학및정보가시화가상현실콘텐츠기술 위치기반증강현실콘텐츠기술 디자인 ( 색상, 재질등 ) 변경가능한가상자동차품형, 정보가전기기가상사용성평가, 신규생산공정및공간배치가상검증, 풍동실험등해석데이터가시화, 혼합현실응용정보가시화등공학데이터및정보를가시화하는가상현실콘텐츠기술 GPS 정보등위치기반으로증강현실을구현할수있는콘텐츠기술 이미지및마커기반증강현실콘텐츠기술 AR 태그, 이미지웹캠인식등이미지또는마커를 기반으로증강현실을구현할수있는콘텐츠기술 증강현실 (AR) 모바일기반증강현실콘텐츠기술 증강미디어콘텐츠기술 위치및영상인식을기반으로모바일에서증강현실을구현할수있는콘텐츠기술 방송또는동영상을시청하는동안그프로그램내용의상황이나이벤트에따라시청화면에그래픽오브젝트가나타나서감정표현이나움직임등의행위를한다거나어떠한현상을표현하는형태의증강현실서비스를제공하는미디어콘텐츠기술 하이브리드증강현실콘텐츠기술 인쇄물및동영상합성, 위치및모바일영상합성등이종 기기를합성하여증강현실을구현하는하이브리드증강 현실콘텐츠기술 419

기술개발테마현황분석 2. 외부환경분석 가. 산업환경분석 (1) 산업의특징 글로벌가상현실 (VR)) 과증강현실 (AR) 시장은일반인들이구매가능한제품들과수익화가능성을 보여주는서비스들이등장하여높은관심속에기업들의투자가확대 VR HMD(Head Mounted Display) 제작기업인오큘러스가 20억달러에페이스북에인수된후삼성전자, SONY 등다양한글로벌기업들이가상현실산업에참여 삼성전자는페이스북에인수된오큘러스와협력하여갤럭시스마트폰을삽입하여 VR을경험할수있는기어VR을개발 SONY는비디오게임플랫폼인 PlayStation 기반의 VR HMD인 PSVR을개발 오큘러스는디스플레이에양안에해당되는두개의왜곡이미지를출력후, 어안렌즈로보정하여고품질 VR을낮은비용으로제공하는새로운방식을제시하여 VR시장의확대를가져오고기술력을인정받아페이스북에인수 AR/VR 기술은하이프사이클상에서수익실현단계에진입을앞두고있으며, 1개월매출이 100만달러를돌파한가상현실게임이등장하여본격적인수익시장으로부상중 2016년 7월출시한 AR게임포켓몬GO는미국출시하루만에모바일게임 1위를차지하여증강현실기술에대한관심을높임 16년 3분기기준으로포켓몬GO는안드로이드상위 20개게임의사용시간중 45% 를차지했고 6억달러의수익을거둠 ( 출처 : Pokemon Go is the fastest mobile game to hit $600 million in revenues, venturebeat, 2016) * 출처 : Gartner (2016) [ Hype Cycle for Emerging Technologies ] 420

스마트제조 AR/VR 가트너는 VR을 2-3세대제품이출시되며수익모델이현실화되는계몽단계 (Slope of Enlightenment) 로선정 서바이오스의 VR게임 로우데이터 는게임플랫폼, 스팀을통해매출 150만달러돌파 지난 2년간 225개의벤처에 35억달러가투자되었으며, 2025년에이르면최대 1,820억달러에서최소 230억달러에이를것으로전망 ( 출처 : Goldman Sachs AR/VR report, 2016) 독자적으로발전하던 VR과 AR기술은최근결합되고발전되어새로운경험을제공하는융합기술들도등장 2015년 1월, 마이크로소프트는윈도우 10 이벤트현장에서홀로그램을통한 VR과 AR을경험할수있는홀로렌즈를공개하였으며, 거실의탁자위에서 3D 게임인마인크래프트를즐길수있는콘셉트를시연 AR 안경인매직리프는 MIT테크놀로지리뷰에서세상을바꾸는기술 1위로선정되었으며, 지난 2월망막에닿는빛의방향을조절하여가상의객체를현실처럼구현하는포토닉스라이트필드기술을보유한매직리프는공개제품이없음에도불구하고기업가치를 45억달러로평가받아알리바바등으로부터 8억달러투자를유치 국내 AR/VR 산업은시작단계로보다장기적인관점에서 AR/VR의융합과기술변화에상응하는기술투자와전략수립이필요 2016년 1월 CES에서삼성전자가기어VR을발표하면서국내기업의관심이높아졌으며, 정부도본격적으로산업육성에나서기시작하여 7월정부는 9대성장동력프로젝트중하나로가상현실을선정하고 5년간 4천 50억원의투자계획을발표 시작단계인국내 AR/VR 산업의발전과글로벌시장으로의진출을위해서는관련기술발전방향을고려한체계적인전략수립이긴요 (2) 제조업현장에서의본격적도입 실제로존재하지않는현실을가상으로구현하거나실물과가상의결합기술을개발하여게임, 콘텐츠등타산업과융합한새로운시장이창출되고있음 그동안 3D 디스플레이가좀처럼돌파구를찾지못하고대중화에부진한모습을보이고있는가운데, 가상현실및증강현실이등장하여대중화를이끌어가고있음 삼성전자의기어VR 발표로가상현실 (VR) 을촉발시켰고, 최근구글의포켓몬GO 도입으로증강현실 (AR) 까지인기를끌고있음 제조업현장에서도생산효율성제고를위해가상현실및증강현실기술을적극적으로활용하고있음 그동안게임, 영상등재미와흥미중심의엔터테인먼트분야에서대중화가진행되고있던가상현실기술이최근다양한산업분야와융합하여새로운고부가가치산업을창출 특히 ICT와융합하여새로운스마트공장을구축하거나, 실물이미지에가상영상을겹쳐보여주며실시간정보전달이가능한증강현실기술도제품개발, 물류관리등에서빠르게확산 421

기술개발테마현황분석 [ AR/VR 기술의유망응용분야 ] 분류 콘텐츠 AR/VR 가치활용분야 AR/VR 제품디자인, 제조공정테스트, VR 여행콘텐츠, VR 전시관서비스, 타인의경험공유, VR 쇼핑몰, AR/VR 교육서비스, VR 헬스 / 스포츠, 오감엔터테인먼트, AR/VR 테마파크, AR/VR 게임, 심리치료서비스, VR 채팅 플랫폼 물류관리, 글로벌유통및결제플랫폼, VR 편집소프트웨어, 네비게이션플랫폼, 공유플랫폼, 가상매대플랫폼, 공동작업플랫폼, 시뮬레이터, 실시간통역플랫폼, VR 소셜네트워크 디바이스 지능형센서, VR 활영기기, VR 제작스튜디오, 장애인전용 VR 기기, VR 체험방, VR 헬스기구 * 출처 : 산업연구원 (KIET), 2016 422

스마트제조 AR/VR 나. 시장환경분석 (1) 세계시장 AR/VR 시장은 2020 년까지성장을거듭하여 1,119 억달러규모로확대될것으로기대됨 [ AR/VR 세계시장규모및전망 ] ( 단위 : 백만달러, %) 구분 16 17 18 19 20 21 CAGR AR 4,011 7,079 12,495 22,054 38,925 68,726 76.5 VR 6,928 12,484 22,497 40,539 73,051 131,554 80.2 합계 10,939 19,564 34,992 62,593 111,976 200,280 78.9 * 출처 : KT 경제경영연구소 (2017) * 출처 : Digi-Capital (2015) [ AR/VR 관련시장규모전망 (2016-2020) ] 현재까지는 VR 이시장규모에서우위를차지하고있으나 2017 년이후로는 AR 이성장을주도, 2020 년에는 전체시장의 80% 인 1,200 억달러 ( 약 140 조원 ) 의매출이 AR 로부터발생할것으로예측 콘텐츠, 플랫폼, 디바이스등소프트웨어와하드웨어를넘나드는 Global Player 들의활발한 참여로가상현실생태계구성진행중 포털, 미디어, 제조사등기존시장에서경쟁력을보유한기업은물론, 특화된기술을바탕으로한 스타트업의진출이이어지고 있으며특정 영역에국한하지 않고상호연계적서비스를 제공하며 시너지강화 Greenlight VR에따르면미국내 VR 연관사업을진행중인업체수는 150개이상 (2015년기준 ) 423

기술개발테마현황분석 * 출처 : Digi-Capital (2015) [ 2020 년 AR/VR 사업분야별비중 ] * 출처 : KT 경제경영연구소 [ Global Player 참여증가 (2015 년기준 ) ] Innovator, Early Adopter 단계를넘어 Early Majority로이용자층이확대되어 2018년에는전세계 1억 7천만명이 VR을이용할전망 지난 4월, 대표적 VR 디바이스인삼성 Gear VR의이용자수가전세계 100만명을돌파 Statistic은 2018년전세계 VR 이용자수가 1억 7천만명에달할것으로예상하고있으며 VR을활용하는층이 Early Adopter를넘어 Early Majority까지확산될것으로전망 424

스마트제조 AR/VR (2) 국내시장 국내가상현실시장은 2020 년 5 조 9 천억원규모로성장이예상되며미디어사, 통신사의 투자와정부의정책적지원을바탕으로기반확보 방송사, 언론사등미디어사는물론통신 3 사의적극적인참여와정부지원으로시장확대 [ VR 국내시장규모및전망 ] ( 단위 : 억원, %) 구분 16 17 18 19 20 21 CAGR 합계 12,282 18,214 27,012 40,058 59,436 88,144 48.3 * 출처 : 한국 VR 산업협회, KISTI, 마켓리포트가상현실 (2016) 가상현실에대한온라인상의버즈는지난 2년간큰폭으로상승하여가상현실에대한관심도증가와대중화가능성을암시 2013년까지가상현실에대한국내온라인이용자들의관심은미미한수준 (VR, AR 포함 ) 2014년초부터등장하기시작한가상현실관련온라인버즈량은매년큰폭으로증가 소셜미디어상에서가상현실과함께언급되는키워드는기대감과콘텐츠, 플랫폼, 디바이스, 사업자, 관련기술등을두루반영 다양한, 새로운, 즐기다 와같은긍정이미지를담은연관키워드는가상현실에대한기대내포 사업자관점에서는콘텐츠제작사보다는디바이스제조사와콘텐츠플랫폼사위주 425

기술개발테마현황분석 (3) 무역현황 스마트제조 AR/VR로품목단위의무역현황을분석하는데한계가있어수출품목중 AR/VR 글래스와관련된장비품목의무역현황을살펴보았으며, 수출량에비해수입량이훨씬많은것으로나타남 수출현황은 12년 3,854만 5천달러에서 16년 5,499만 6천달러수준으로증가하였으며, 수입현황은 12년 1,683만 4천달러에서 16년 1,622만 6천달러수준으로유지하였고, 무역수지흑자폭은 12년에서 16년까지증가추세인것으로나타남 최근 5년 ( 12~ 16년) 간연평균성장률을살펴보면수출금액은 9.3% 로증가하였으며, 수입금액은 0.9% 로감소하였고, 전체무역수지는 15.6% 로증가한것으로나타남 무역특화지수는 12 년 (0.39) 부터 16 년 (0.54) 까지증가한것으로나타나점차수출특화 상태로국내기업의수출량이증가하고있는것으로나타났으며, 국내의 AR/VR 글래스 관련해해외시장진출이조금씩이루어지고있는것으로분석 [ 스마트제조 AR/VR 관련무역현황 ] ( 단위 : 천달러, %) 구분 12 13 14 15 16 CAGR 수출금액 38,545 44,474 48,474 52,851 54,996 9.3 수입금액 16,834 17,970 21,711 19,581 16,226-0.9 무역수지 21,711 26,504 26,763 33,270 38,770 15.6 무역특화지수 * 0.39 0.42 0.38 0.46 0.54 - * 무역특화지수 = ( 상품의총수출액 - 총수입액 )/( 총수출액 + 총수입액 ) 으로산출되며, 지수가 0 인경우비교우위는중간정도이며, 1 이면완전수출특화상태를말함. 지수가 -1 이면완전수입특화상태로수출물량이전혀없을뿐만아니라수입만한다는뜻 * 자료 : 관세청수출입무역통계 HS-Code(900311) 활용 426

스마트제조 AR/VR 다. 기술환경분석 (1) 기술개발트렌드 VR은몰입감, AR은정보전달력과같은특장점을콘텐츠에접목시켜각각의활용영역을구축하며성장중 VR은완벽한가상세계를눈앞에구현함으로써몰입도높은환경을제공하여실감형콘텐츠에주로활용 AR은현실세계를배경으로그위에추가적인정보를덧입힐수있어정보전달형콘텐츠에적합 VR, AR과더불어현실과가상의정보를융합, 현실세계를반영한가상세계를구현하는 MR(Mixed Reality, 융합현실 ) 주목 MR은가상현실이주는이질감을완화함과동시에증강현실의낮은몰입도를개선하는등현실과가상을균형감있게융합함으로써 VR과 AR의단점을보완하고특장점을강화 하늘에떠다니는잠수함, 체육관에등장한고래등불가능한현실을가능하게하는 Magic Leap, MR의대중화를이끌수있을지관심 Magic Leap는체육관에등장한고래와같이가상의이미지를현실세계의일부처럼느껴지도록생동감있게투사함은물론여러사람이동시에같은상황과이미지를체험할수있는기술구현 해당기술을바탕으로구글, 퀄컴, 알리바바등으로부터대규모의신규투자유치를이끌어냄 Microsoft가선보인 Holoportation(Hologram+Transportation, 홀로포테이션 ) 은 MR 기술을통해상상속순간이동을현실세계에서가능하게함 Microsoft가 Hololens에이어지난 3월공개한 Holoportation 기술은원거리에있는상대를 3D 스캔후홀로그램으로눈앞에등장시킴으로써영화속에서만보던순간이동을현실에서구현 시공간의제약없이공동작업이용이해짐은물론, 멀리떨어진가족과의실시간대면등다양하게활용가능 AR/VR 에이어 MR 까지가상세계와현실의연결고리를강화하고해당산업분야를 활성화시키기위한 check point Digi-Capital 에따르면 1 년내 10 억원이상규모의투자를유치한분야는가상현실과증강현실이최초 427

기술개발테마현황분석 (2) 기술환경분석 AR/VR은컨텐츠 (Contents) 와서비스플랫폼 (Platform ), 네트워크 (Network), 디바이스 (Device) 가결합된 C-P-N-D 생태계형산업 사용자는디바이스 (D) 를착용하고유무선통신망 (N) 을통해앱스토어등플랫폼 (P) 에접속, AR/VR 컨텐츠 (C) 를이용 AR/VR 산업이활성화되기위해서는컨텐츠, 플랫폼, 네트워크, 디바이스가균형적으로발전된생태계형성이가장중요 (C: 컨텐츠 ) 컨텐츠시장은향후엔터테인먼트부문위주로빠르게성장할것으로기대 AR/VR 기술은특히엔터테인먼트, 게임부문에서대중적인관심을받으며확산될전망에따라 AR/VR 엔터테인먼트부문에투자가집중되는상황 2025년까지 AR/VR 엔터테인먼트시장은전체시장의 50% 이상인 189억달러로성장할전망 AR/VR 기술의활용도가높을것으로기대되는의료, 산업, 군사, 교육부문은 2025년까지각각 55억달러, 47억달러, 21억달러규모로성장할것 (P: 플랫폼 ) 플랫폼부문은아직디바이스제조사, 컨텐츠개발업체등일부글로벌기업들의사업진출이이루어지는초기단계시장 ( 세계 ) AR/VR 디바이스제조사및게임업체, 검색엔진등기업들의플랫폼사업진출 - ( 기술플랫폼 ) Unity 등전문영상기술업체들이기술플랫폼을선점하는가운데, 청각, 후각등실감형컨텐츠구현에주력하는기업들이등장 - 주요기업중에는 MS( 홀로렌즈 ) 와구글 (Tango) 이 AR/VR 디바이스, 컨텐츠개발을위한 SW 플랫폼을구축, 운영 - ( 유통플랫폼 ) 현재로서는선두주자인오큘러스와게임산업강자인소니가경쟁우위를보유하고있으나, 후발주자인구글, 스팀 ( 세계최대게임유통업체 ) 등플랫폼기업들이추격중 ( 국내 ) 기술플랫폼은주로해외에의존하고있으며이동통신사들이 AR/VR 컨텐츠유통플랫폼을운영하고있으나초기단계 - 국내기업들은주로해외기술플랫폼에의존하고있으며소수기업이유통플랫폼구축을추진하고있으나아직까지대부분기술및시제품개발단계인것으로조사 - 다만이동통신사들이 360도 VR영상관 (KT 올레tv 모바일 ), VR 영상제작, 유통플랫폼 (SK텔레콤 T리얼 ) 등유통플랫폼사업에진출한상황 (N: 네트워크 ) 기업들은 AR/VR 컨텐츠의원활한이용이가능한네트워크기술개발을추진 대용량데이터송수신을요하는 AR/VR의특성상 5G 또는기가와이파이수준의네트워크를필요로하지만이는 2020년이후로보급전망 - 360도뷰, 인터렉션경험을제공하는 AR/VR 컨텐츠는기존컨텐츠의 3~20배의대역폭을요구하여기존의 LTE(4G) 네트워크로는서비스가제한적 428

스마트제조 AR/VR - 한편 5G 기술은아직연구, 시범단계에있으며, 5G 통신표준이완성되는 2020년전후로 5G 통신보급이확산될전망 네트워크산업은 AR/VR 시대의데이터전송량을감당하기위해데이터처리기술고도화및광대역네트워크확장을추진하는가운데일부는컨텐츠제공자로서역할을전망 - 네트워크구축이전까지는 AR/VR 데이터전송을처리하기위한데이터용량절감및지연속도최소화등데이터처리기술연구개발이이루어질것 - 2018년이후로는국지적으로 5G 네트워크가구축되고 2020년전후로 5G 네트워크구축이활성화되면서 AR/VR 시장활성화촉진을기대 - 상당수네트워크기업들이단순데이터제공외에도방송통신, 컨텐츠사업을겸하는점을고려할때 AR/VR 컨텐츠유통에도진출가능성존재 (D: 디바이스 ) 디바이스는기술개발경쟁이가장치열한부문으로, 현재 AR/VR 시장성장을주도 CPND 가치사슬중디바이스의기술개발경쟁이가장치열하며다양한유형, 가격의디바이스가시도 - 예를들어사용자입력도구기술은시각인식기술에서부터트레드밀, 글러브, 바디슈트등신체인식이나햅틱등다양한접근방식이시도되고있음 - 가격또한저가의보급형단말기부터 PC와연동되는고사양, 고가의기기까지스펙트럼이다양화 활발한기술개발에힘입어현재 AR/VR 시장성장을주도 - 디바이스가먼저등장한후애플리케이션등컨텐츠개발이활성화된스마트폰산업과유사하게 AR/VR도디바이스 ( 하드웨어 ) 에서부터생태계가시작 - 2016 년한해최소 600만대이상의 VR HMD 가판매된것으로추정되며, 가격하락세에따라 2020 년까지연간 AR/VR 디바이스판매량은 5천만대수준으로성장전망 - 동기간 AR/VR 디바이스시장은 32억달러에서 159억달러로성장전망 [ 주요기업 정부의 AR VR 전략 ] 구분 내용 페이스북 ( 오큘러스 ), 컴캐스트 (Spaces) 등스타트업투자 기업 구글플랫폼 데이드림 과다양한디바이스출시 소니 플레이스테이션 VR 출시및 VR 컨텐츠개발 정부 미국 : 핵물질처리, 군사훈련등위험업무에 VR 도입 일본 : 2 천억원의 VR 산업지원펀드 VR Techno Japan 운영 독일 : 프라운호퍼, DFKI 등연구기관에서 VR 관련 R&D 진행 * 출처 : 현대경제연구원, 국내외 AR VR 산업현황및시사점 (2017.04.03.) 429

기술개발테마현황분석 산업통상자원부는성장가능성이높은산업분야를선정하여정부지원을집중하기위해 지능형로봇, 착용형스마트기기, 실감형콘텐츠, 가사훈련시스템등이포함된 19 대 미래성장동력분야발굴 [ 19 대미래성장동력 ] 주력산업미래신산업공공복지 에너지산업기반산업 스마트자동차 심해저해양플랜트 5G 이동통신 고기능무인기 지능형로봇 착용형스마트기기 실감형콘텐츠 스마트바이오생산시스템 가상훈련시스템 맞춤형웰니스케어 신재생에너지 하이브리드시스템 재난안전관리스마트시스템 직류송배전시스템 초임계CO 2 발전시스템 융복합소재 지능형반도체 지능형사물인터넷 빅데이터 첨단소재가공시스템 * 출처 : 산업통상자원부 430

스마트제조 AR/VR 3. 기업분석 가. 주요기업비교 해외업체 UPSkill의산업용글래스제품 Sky Light는 AR기술을이용하는제품이며, 실시간성데이터교환과현재상태를캡처하고저장하는기술과실제현장에적용된제품과상태를교환할수있는인터페이스기술이강점 음성처리같은실시간데이터처리에유리하여음성을통한시스템명령이용이한제품 GE 는스마트안경을통해풍력터빈기술자에게탑박스배선레이아웃지침을디지털 방식으로겹쳐표시함으로써조립시간을향상시킴 ( 기술경쟁력확보 ) 산업선도의기반마련을위한기술력확보경쟁이격화 초기단계인 AR/VR 시장에서는오큘러스, Magic Leap 등선도적기술력또는창의적인아이디어를가진스타트업들이주역으로부상 오큘러스는디스플레이에양안에해당하는두개의왜곡이미지를출력하고이를어안렌즈로보안해고품질의 VR을낮은비용으로제공하는새로운방식을제시하여그기술력을인정받고 23억달러에페이스북에인수됨 매직리프 (Magic Leap) 는가상의객체를현실세계의물체처럼구현하는 포토닉스라이트필드 기술을기반으로기업가치 4.5억달러이상으로높은평가를받고구글, 알리바바등으로부터투자를유치 버툭스 (Virtuix) 사는 VR헤드셋과연동되는런닝머신형태의사용자컨트롤러기기인 Omni 를개발하면서여러차례에걸쳐투자유치에성공 세계적으로 AR/VR 관련연구개발이활발해지면서세계 AR 특허등록건수는 2010년 140여건에서 2015년 1,200여건으로급등 AR/VR 사업확대를도모하고있는오스터하우트, 소니, MS 등기업들은자체적인연구개발또는매직리프등 AR/VR 선도기술스타트업에대한인수및투자를통한지적재산권확보및특허출원을추진 431

기술개발테마현황분석 [ 주요기업의 AR/VR 기술특허출원현황 ] 출원인미국아시아유럽합계 ( 개 ) 매직리프 52 2 0 54 오스터하우트 43 0 0 43 소니 28 38 21 87 캐논 4 17 8 29 MS 10 14 1 25 삼성전자 8 14 2 24 * 출처 : ETRI ( 생태계구축 ) 초기생태계구축및선점을위한기업간적극적합종연횡 AR/VR 산업의다양한수요와복잡한비즈니스모델을기업이단독으로충족시키는데는한계 AR/VR 기술은특정사업영역에만국한되는것이아니며, 포괄하는기술영역도광범위하며시장내고객의다양한수요가존재 플랫폼시장특성상개방된 AR/VR 생태계조기구축및시장선도력확보가향후생존에결정적역할 콘솔게임시장에서독보적인존재인소니는전세계 230여개사와함께플레이스테이션 VR용게임개발을위한협력추진 MS는 2016년 6월가상현실플랫폼인 홀로렌즈 를개방하고인텔, AMD, 퀄컴, 에이서, 에이수스, 델, HP, 레노버, MSI 등기업에홀로렌즈를탑재한단말기를개발하게하는오픈소스전략으로 AR/VR 생태계구축을추진 구글도 AR/VR 컨텐츠구동이가능한차세대안드로이드 ( 안드로이드 N) 개발을공표하고세계주요스마트폰제조사들과협력하여 AR/VR 구동스마트폰개발촉진계획을발표 ( 컨텐츠 ) 킬러컨텐츠개발을위한기업의투자가지속 게임및영화산업에서킬러컨텐츠가등장할것이라는기대에따라주요미디어, 엔터테인먼트기업의투자가지속 구글은美자연사박물관, 佛베르사유궁전등과협력해일선학교에 VR 체험학습을제공하는 익스페디션 (Expeditions) 프로젝트를추진하여대중적관심제고 ( 디바이스 ) 구글과삼성등은 VR 장벽을낮추기위한보급형 VR 장비를제시하며그외 VR 장비를체험할수있는오프라인플랫폼도등장 구글은종이와렌즈로구성된 VR 디스플레이인 카드보드 를, 삼성은 기어 VR 과 기어 360 등보급형장비를제시하여대중의 VR 경험장벽을낮춤 그외에도 VR 테마파크, VR존등 AR/VR 제품, 서비스를체험해볼수있는오프라인플랫폼구축 432

스마트제조 AR/VR * 출처 : Superdata (2017) [ 2016 년주요 VR HMD 판매대수 ] 국내업체및기술동향 국내중소기업사례 버넥트는 AR/VR 기술을기반으로설비의구동과정을재현하고분석하는데활용할수있는솔루션을개발하는업체로, 최근 KT에서진행한 5G 서비스공모전 에서 AR VR 전문기업분야최우수상을수상하고 (2017.09), 2017 월드 IT쇼에서사용자가스마트폰이나태블릿을이용하여외부도움없이쉽고간편하게 AR 콘텐츠를제작할수있는 오리얼메이커 와현장작업자가원격으로전문가와 AR 화상통신을통해커뮤니케이션할수있는솔루션인 리모트 AR 을선보임 마젠타로보틱스의영상처리개발전용임베디드시스템을이용하면작업진행상황을실시간으로제공받을수있으며, 시스템커스터마이징에의해 MES 시스템과연동도가능하고, VCSR(Visual Control Software for Robot) 을적용한원격제어시스템을개발및제공하고, VR 시뮬레이션기반의로봇제어시스템은직관적인 UI로사용이용이함 디지테크정보 ( 주 ) 는파트너사인 PTC사의 IoT AR 플랫폼 씽웍스스튜디오 (ThingWorx Studio) 를이용할수있는 씽웍스 AR 뷰어 를개발해이를이용하면어디서든구현된설비를 3D 이미지형태로눈으로확인이가능하도록하였고, 당사가선보이고있는모든 AR VR 솔루션은다양한산업분야에서높은활용도를지니고있어, 이미국내에서 PLM 솔루션과 CAD솔루션개발사로서신뢰도를쌓음 맥스트는증강현실과영상통화기술을결합한기업형원격지원서비스 비바 (VIVAR) 를출시하고, 기존의원격지원방식에증강현실을이용한 AR Pen 기능등의다양한기능을추가하였으며, 증강현실소프트웨어개발도구 AR SDK 3.0 을출시 - 즉석으로현실세계를인식해가상물체를증강시키는인스턴트트래킹기술이탑재. SLAM 기술을적용해증강현실구현에이용 슈나이더일렉트릭시스템스코리아 ( 주 ) 은에너지관리및자동화를 SW 및 IoT 기반으로접목하면서스마트팩토리서비스와솔루션을제공하고, 개방형플랫폼으로유연한공장스마트화를지향하고있는프랑스전문업체로, 산업현장에서 AR, VR 기술력을갖춘솔루션을제공해공정자동화시스템효율을극대화하고, VR 기술을적용한 OTS( 작업자훈련시스템 ) 을사용해현장에가지않고도직원교육이가능 433

기술개발테마현황분석 [ 주요중소기업비교 ] ( 단위 : 백만원, %) 국내업체자산총계매출액 매출액증가율 영업이익율당기순이익율 R&D 집중도 버넥트 292 285-65.6 65.6 - 마젠타로보틱스 485 239 2,178.1-9.0-9.1 36.3 디지테크정보 6,369 10,176 53.2 4.8 1.9 - 맥스트 1,460 372-27.8-242.5-183.0 55.5 슈나이더일렉트릭시스템스코리아 ( 주 ) 43,586 43,420 5.7-1.9 4.5-434

스마트제조 AR/VR 나. 주요업체별기술개발동향 (1) 해외업체동향 * 출처 : SPRi [ AR/VR 기술발전방향 ] ( 혼합현실 ) VR과 AR의경계가허물어진혼합현실 (MR) 로발전 VR과 AR의경계를나누지않고, 가상현실의몰입감과증강현실의현실소통의특징을융합한혼합현실 (Mixed Reality) 이대두 - 마이크로소프트는홀로그래픽기술을사용한안경기기인홀로렌즈를발표하고, 사용된기술은 AR/VR의구분이없다고설명 - 현실배경에가상사물을합성한마이크로소프트와달리인텔은가상현실의배경에현실의신체나사물의이미지를일부합성하는기술로융합현실 (Merged Reality) 을제시 모바일환경에서도스마트폰카메라를이용하여가상캐릭터를현실환경에있는것처럼보여주는혼합현실서비스등장 - 포켓몬GO는증강현실게임으로알려졌으나, 카메라의영상을통해가상캐릭터가자연스럽게현실환경에있는것처럼보여준다는점에서혼합현실의특징을보유 - 셀피카메라애플리케이션인스노우는현실세계의사용자얼굴사진을재미있는가상캐릭터로꾸미고변형하여공유하는재미를제공 앉아있는사용자의시선에따른정보와 360도콘텐츠를보여주던정적인기술에서주변공간을인식하고공간속의사용자의위치와움직임, 행동을반영하는동적기술로발전 초기 VR은앉아있는고정된자세에서머리움직임의방향을추적하여 360도의영상을방향에맞추어보여주는수준이었으나, 모션트랙킹기술과 3D스캔기술발달로인해실제공간안에서자유로운이동이가능 - HTC Vive는전면부에달린적외선센서와공간에설치하는 2개의라이트하우스센서가사용자의움직임을감지하여가상현실에반영하는 Room Scale 기술구현 - 센서나특수카메라를이용한실시간 3D스캔기술은드론이나스마트폰에탑재되어실시간으로 3D환경을탐색하거나공간의특징을파악하여이를응용한서비스를구현가능 435

기술개발테마현황분석 * 출처 : http://www.kotaku.com.au/ [ HTC VIVE 의 Room Scale 기술 ] * 출처 : Google [ 실시간으로공간을파악하는구글탱고 ] 동작인식기술발전으로인해조이패드나키보드, 마우스같은별도의입력기기없이가상환경과상호작용이가능 - 3D 동작컨트롤기기인립모션은손동작을실시간으로추적할수있어다양한 AR/VR에응용 - 마이크로소프트의 HPU(Holographic Processing Unit) 와 Intel의리얼센스기술은실시간센서데이터를분석하여몸짓인식이나환경맵핑에특화된칩셋 436

스마트제조 AR/VR * 출처 : The Leap Motion Hackathon's AR Workspace [ 립모션을이용한증강현실사례 ] 3차원공간에최적화된 UX( 사용자경험 ) 를찾기위한다양한실험과연구들이수행중 - 기존 2차원환경에서는스크롤, 클릭등 UX의표준이있으나, AR/VR 에서는사용자가편하고효율적으로 3차원물체를만지고, 조작하기위해새로운형태의 UX가필요 - IEEE VR 등국제컨퍼런스에서는사용자의감각과인지의방법과한계에대한다양한연구결과가발표되고있으며, 기업들은기술과서비스개선을위해체계적으로사용자사례를수집및분석 기존기기는한명의사용자가이용할수있었으나최근에는복수사용자가거리와상관없이같은가상공간에있는것처럼느끼고소통할수있는기술로발전 서로다른공간에있는사용자의움직임을실시간으로스캔하여가상환경으로보내여러사람과상호작용하는체험을제공 - 마이크로소프트는홀로렌즈와키넥트를통해원격에있는사람이같은공간에있는것처럼소통할수있는홀로포테이션기술을시연 * 출처 : Microsoft [ 마이크로소프트의홀로포테이션 ] HMD 와같은별도의장치없이다수의사용자에게동일한가상환경경험을제공하는상용화된제품등장 - CJ, CGV, KAIST 는산학협력을통해삼면으로영상을제공하는다면영상기술인스크린 X 를상용화 437

기술개발테마현황분석 (2) 국내업체동향 [ 주요미디어사 / 통신사의 VR 관련사업동향 ] 국내시장참여자현황 세부사항 KBS KBS 멀티미디어뉴스, WORLD 페이스북페이지를통해 VR 콘텐츠선보임 간판예능프로그램인 1 박 2 일을 VR 콘텐츠로제공 MBC MBC VR 앱과유튜브내 MBC VR 채널을통해 VR 콘텐츠제공 VR 여행시리즈 블루월드 와 라니아 공개 미디어사 SBS CJ E&M 인기드라마의제작현장과청룡영화제시상식을 VR로제공 LG전자, Epiq VR과함께 VR 콘텐츠구현을위한제휴체결 음악프로그램 엠카운트다운 의 VR 콘텐츠를제작하여유통 e-스포츠롤챔스스프링의 2016 결승전을 VR로생중계 조선일보 VR 조선앱과 VR 조선닷컴을통해정기적으로 VR 콘텐츠공급 사건현장, 스포츠, 연예뉴스등재미와저널리즘을 VR 에접목 한국경제 360 도현장 이란코너를통해대규모집회시위, 극한한파체험등현장감 있는 VR 콘텐츠선보임 KT 세계최초로야구경기 VR 생중계 2018 년평창동계올림픽경기역시 VR 콘텐츠로제공할예정 통신사 SKT VR 서비스플랫폼 T 리얼 출시 AR/VR 통합브랜드 T 리얼 런칭 LGU+ LTE 비디오포털을통해 VR 콘텐츠제공 인기예능프로그램의 360 도영상공개 438

스마트제조 AR/VR 4. 기술개발현황 가. 기술개발이슈 AR/VR기술발전은삶의영역으로들어와새로운서비스와시장을만들어내고다양한산업활용을거쳐산업경쟁력으로자리잡고폭넓은영향이예상되어 AR/VR기술발전을경쟁력으로활용할수있는적절한대응책마련이필요 AR/VR 기술은경계의파괴로혼합현실이등장했으며, 오감기술, 동적기술, 다중접속기술같은요소기술발전과함께사람들의삶의영역에서경험가능한기술로발전중으로향후산업과사회에큰영향이예상 AR/VR기술은 PC나스마트폰같은모든산업을혁신시키는플랫폼기술로서다양한산업과의융합연구강화가필요 각산업에서 AR/VR기술이경쟁력으로활용될수있도록다양한활용사례를전파하고장려하고각산업계의 AR/VR 융합기업출현을독려 - AR/VR은다양한산업에서고객과직원간의소통방법을변화시키고사업과업무공간의특성을변화시켜프로세스와비용을혁신 - 구글글래스와 MS 의홀로렌즈와같은 AR기기들은산업활용에대한요구사항이많아 B2B 용솔루션으로활용이확대 AR/VR 은로봇, 가전기기등다양한산업영역에공동활용이가능한요소기술들을갖고있어통합적관점의기술개발전략수립이필요 AR/VR과결합하고있는다양한요소기술들은 AR/VR산업뿐만아니라다양한분야의응용가능한기반기술들로서하나의기술이다양한목적으로활용가능한전략을마련 - 동적기술은보다정밀한센서개발을촉진시키며정밀한사용자의위치와상황을인지하여서비스를제공하는 IoT 등의서비스에서활용가능 요소기술개발시, AR/VR 뿐만아니라다른영역의서비스나판매를고려하여기술활용도를높이고실패의위험을감소 - AR/VR의기술개발을통해다양한산업발전에동시에기여 한국의 AR/VR 시장은글로벌시장에비해적극적인투자와기기보급이미흡한상황으로민관이협력하여 AR/VR 기술을확보하고생태계를형성하는기반확충을위한세부정책이필요 개발자와기업들을위한시설을확충하고기술과사업을스스로공유하는행사를지원하여기술개발에필요한인프라와환경을조성 - 최근 AR/VR 기기종류는다양해지고고가의기기도많아져소규모스타트업들이모두구비하기에는어려운실정으로다양한기기를경험해볼수있고개발한서비스를테스트해볼수있는환경지원필요 - 네덜란드는가상현실산업발전을위해가살현실산업클러스터를구축하고유치된기업들에게다양한지원을실시중 - 해외유명인사의일방적인발표위주의행사지원보다는국내개발자와사업자들이스스로마련하는 Meet Up 같은소규모네트워킹행사를장려하여필요한역량을스스로쌓고각종자원과정보를공유하도록독려 439

기술개발테마현황분석 - 미국에서는자발적으로기술과의견을공유하는소규모네트워킹행사가활발하여스타트업과개발자생태계를풍부하게하고있음 불확실성이높은 AR/VR시장에민간투자를활성화하기위해서는 AR/VR분야의전문벤처투자자를육성하고투자자들을유인하기위한출구전략개선필요 - 국내민간투자시장은투자회수가비교적쉬운다른주제와금융상품에비해 AR/VR의주제는선호되고있지않으며그경험과전문성도부족 - 이에 IPO조건완화, M&A세제혜택등추가적인투자유인책마련을면밀히검토하여국내시장에적합한투자시장활성화정책개발이필요 공공사업에도입하여공공서비스를혁신하고 AR/VR산업부흥을위한초기시장을마련 - 국내에서는정부영향이비교적큰교육과의료는 AR/VR기술이산업을혁신하고시장을키울것으로예측되는대표적인산업영역으로정책적으로장려가능 - 관광, 전시홍보서비스같은공공문화와대국민서비스영역에서 AR/VR을활용하여차별화되고효과적인서비스제공 - 이를통해국내 AR/VR산업의초기시장을마련하고공공사업을통해확보된기술력과노하우들이국내 AR/VR산업의기초체력이될수있음 AR/VR기술이다양한분야에적용됨에따라발생할수있는다양한이슈를신속하게대응할수있는민관협력체계마련필요 - 국내에신기술이등장할때마다기존에존재하는다양한부처의지침과법률, 국내특수시장상황이신기술도입에중요한장애요소로등장 - 신기술스타트업이해당장애요소를혼자힘으로극복하기에는이해관계나법률적, 행정적문제의복잡도가높음 - AR/VR은미래성장산업으로반드시선점해야하는기술로서 AR/VR 생태계문제들을전문적인지식과역할을통해빠르게대응이가능한민관협력체계마련이필요 440

스마트제조 AR/VR 나. 특허동향분석 스마트제조 AR/VR 분야특허상주요기술 주요기술 자동차 / 기계부품등의여러요소를입력하여산출된시제품의 AR/VR 영상을검토하여보완, 정밀도등품질향상, 비용및시간절감을도모하게하는기술로서혼합현실, 오감기술, 동적기술, 다중사용자환경기술등을포함함 분류요소기술설명 설계 가상현실을활용한제품디자인기술 실제크기의모형을제작하는시간이필요없이가상현실을이용함으로써전통적인 CAD 소프트웨어를이용한방법에비해저렴하고신속하게제품을디자인할수있는기술 가상현실을활용한제조공정제어기술 전반적인제조공정을검증하고제어하기위해가상현실솔루션을사용 제조 시뮬레이션가상현실구현기술 가상현실을이용하여컴퓨터를이용한모의실험을구현하는기술 가상현실을활용한가상공정계획 가상공간에서가상의제품제조공정을수행 물류 정밀 / 고신뢰위치인식기술 최적전역 / 지역경로계획및추종기술 이송 / 핸들링기술 증강현실을이용하여신뢰성높은위치를인식하는기술 증강현식을물류에적용하여경로계획및추종에활용하는기술 증강현실을이용한고효율의물류장비기술 441

기술개발테마현황분석 세부분야별특허동향 주요기술별국가별특허동향 스마트제조 AR/VR 의요소기술별주요국가별특허정보데이터입수하였으며, 최근 10 년간의 특허데이터를비교분석함 분류요소기술한국미국일본유럽계 설계가상현실을활용한제품디자인기술 85 171 28 32 316 가상현실을활용한제조공정제어기술 제조 물류 시뮬레이션가상현실구현기술가상현실을활용한가상공정계획정밀 / 고신뢰위치인식기술최적전역 / 지역경로계획및추종기술이송 / 핸들링기술 521 1,192 211 193 2,117 30 186 12 22 250 합계 636 1,549 251 247 2,683 국가별요소기술별특허동향에서미국이가장활발한연구개발을하고있으며, 그다음으로는한국, 일본, 유럽순으로나타남 설계기술분야에서는미국이가장많은비중을차지하고있으며, 일본이상대적으로적은출원량을보유하고있음 제조기술은미국이가장많은비중을차지하고있으며, 유럽이상대적으로적은출원을보이고있음 물류기술분야에서는미국이가장많은출원을하고있으며, 일본과유럽이상대적으로적은출원량을보이고있음 442

스마트제조 AR/VR 주요기술별출원인동향 분류 요소기술 기술집중도 주요출원인 국내특허동향 Magic Leap 중소기업중심 설계가상현실을활용한제품디자인기술 Nike Boeing 차후, 한국전자통신연구원등 제조 가상현실을활용한제조공정제어기술 시뮬레이션가상현실구현기술 가상현실을활용한가상공정계획 Lincoln Electric Microsoft Magic Leap 중소기업중심 오토메스, 제일윈도텍스, 경북대학교등 물류 정밀 / 고신뢰위치인식기술 최적전역 / 지역경로계획및추종기술 이송 / 핸들링기술 Lincoln Global Zambala Airvirtise 중소기업 로터스에코, 성균관대학교, 산들정보통신등 : 50 건이상, : 30~49 건, : 20~29 건, : 10~19 건, : 10 건미만 설계기술분야주요출원인동향 설계기술분야는 Magic Leap 이가장많은특허를보유하고있으며그다음으로는 Nike, Boeing 등이많은특허를보유하고있음 제조기술분야주요출원인동향 제조기술분야는 Lincoln Electric 가가장많은특허를보유하고있으며그다음으로는 Microsoft, Magic Leap 등이많은특허를출원하고있음 물류기술분야주요출원인동향 물류기술분야는 Lincoln Global 가가장많은특허를보유하고있으며, 그다음으로는 Zambala, Airvirtise 등이많은특허를보유하고있음 443

기술개발테마현황분석 스마트제조 AR/VR 분야의주요경쟁기술및공백기술 스마트제조 AR/VR 분야의주요경쟁기술은제조기술이고, 공백기술은설계와물류기술로나타남 스마트제조 AR/VR 분야에서제조기술이가장경쟁이치열한분야이고, 설계와물류기술분야는 아직까지출원이활발하지않은공백기술분야로나타남 분류요소기술기술집중도 설계가상현실을활용한제품디자인기술 가상현실을활용한제조공정제어기술 제조 물류 시뮬레이션가상현실구현기술가상현실을활용한가상공정계획정밀 / 고신뢰위치인식기술최적전역 / 지역경로계획및추종기술이송 / 핸들링기술 : 50 건이상, : 30~49 건, : 20~29 건, : 10~19 건, : 10 건미만 최신국내특허기술동향 분류요소기술최근핵심기술동향 증강현실을이용한종합관리시스템기술 설계 가상현실을활용한제품디자인기술 가상현실기반프로토타입을이용한모바일장치의 디자인평가시스템기술 가상현실디자인장치기술 가상현실을활용한제조공정제어기술 3D 플랜트구축공정시뮬레이션을이용한자동차 차체공장구축기술 제조 시뮬레이션가상현실구현기술 가상현실을활용한가상공정계획 블라인드제품의저작및시뮬레이션을통한 VR 블라인드 카타로그시스템및 VR 블라인드카타로그제공기술 증강현실기반건축물시공시스템기술 물류 정밀 / 고신뢰위치인식기술 최적전역 / 지역경로계획및추종기술 이송 / 핸들링기술 지능형물류적재보조시스템기술 수하인정보보호를위한운송장및물류배송관리시스템, 그리고이를이용한물류배송지원기술 증강현실을이용한물류관리시스템기술 444

스마트제조 AR/VR 국내특허동향을살펴보면제조기술을중소기업에서집중적으로연구개발하고있는것으로나타남 설계기술에서는증강현실을이용한종합관리시스템기술, 가상현실기반프로토타입을이용한모바일장치의디자인평가시스템기술, 가상현실디자인장치기술등이연구개발되고있음 제조기술분야는 3D 플랜트구축공정시뮬레이션을이용한자동차차체공장구축기술, 블라인드제품의저작및시뮬레이션을통한 VR 블라인드카타로그시스템및 VR 블라인드카타로그제공기술, 증강현실기반건축물시공시스템기술등이연구개발되고있음 물류기술분야는지능형물류적재보조시스템기술, 수하인정보보호를위한운송장및물류배송관리시스템, 그리고이를이용한물류배송지원기술, 증강현실을이용한물류관리시스템기술등이연구개발되고있음 중소기업특허전략수립방향및시사점 스마트제조 AR/VR 분야의공백기술분야는설계와물류기술이고중소기업의시장진입상대적으로수월한분야는물류기술로나타남 AR/VR 분야는기존오락위주의애플리케이션서비스중심에서지식, 교육, 훈련등제조, 의료등과의융합을통한기술주도형서비스창출이가능한분야로서제조분야에서는 AR을이용한가승프로토타이핑, 가상공정등에활용됨 국내 AR 업체는원천기술의경우해외에의존하고있으며, AR 서비스가제한적인환경에한정되어있어관련시장창출에어려움을겪고있음 VR 산업은전산업에걸친고른생산파급효과및높은고용유발효과를낼뿐만아니라여러기술과학문이집약및접합된다중융복합산업으로다양한부문에걸쳐광범위한파급효과를낼것으로기대되고있음 향후중소기업은상대적으로경쟁이치열하지않고시장진입이상대적으로용이한물류기술분야에집중하여연구개발하고제품화하는특허전략을수립하는것이바람직하며, 설계기술분야에대해서는공공연구기관과의공동연구나기술매입또는라이센싱등을통해사업화하는것이효과적일것으로사료됨 445

기술개발테마현황분석 5. 연구개발네트워크 가. 연구개발기관 / 자원 연구개발기관 스마트제조 AR/VR 기술및시스템통합분야주요연구개발기관 한국생산기술연구원 (KITECH) 스마트제조기술그룹 - 이기종설비통합데이터모델, 표준데이터인터페이스, 설비이상예측및원인진단시스템개발 - 제조공정간검사및최종제품검사를위한포토닉스기반검사기술개발 - 스마트공장용가상데이터생성시스템개발 울산과학기술원 4차산업혁신연구소 - 선도형기술혁신 ISP부문 : 글로벌협력에기반한제조업 4차산업혁명플랫폼구축및국제표준선도 - 선도형기술혁신 IoT부문 : 초연결을위한 IoT 통신 / 네트워크및스마트센서핵심원천기술확보 - 선도형기술혁신 Smart Manufacturing 부문 : 제조현장지능화를통한안전하고부가가치높은제조업일자리창출, 지역주력산업고도화를위한 Smart Manufacturing 전문가양성 POSCO - ICT 요소기술적용시도 ( 빅데이터를활용한제품불량및압연기고장사전예측, 냉연, 열연코일, GPS, Bluetooth 및센서를활용한작업자안전관리, 공장신설및증설시가상현실을통한검증등 ) 연구개발자원 국가연구개발지원사업 중소벤처기업부 - 중소기업기술혁신사업 - 제품서비스기술 / 공정 품질기술 / 산학연협력기술 / 상용화기술개발사업 - 중소기업 R&D 역량제고사업 - 지역특화산업육성 ( 융복합기술개발사업 ) - 기술혁신형중소기업연구인력지원사업 - 산업주도형기술교육혁신사업 - 혁신형일자리선도사업 산업통상자원부 - 전략핵심소재기술 / 산업융합원천기술개발사업 - 산업엔진프로젝트 (19대미래성장동력 ) 차세대스마트러닝산업지원센터구축사업 446

스마트제조 AR/VR 중소기업진흥공단 - 인력양성 ( 컨설팅지원사업 ) : 중소기업의특성에맞는맞춤형컨설팅을지원하여성장기 정체기기업의지속성장을위한근본체질강화및글로벌경쟁력확보 민관합동스마트공장추진단 - 보급사업을통해 2017년 11월말까지 4,889개의스마트공장구축을지원했고, 2025년까지 3만개의스마트공장을보급한다는스마트제조혁신비전 2025를발표 - 추진단이진행하는사업은크게세가지로보급및확산사업지원사업, R&D 지원사업, 표준진단서비스로이루어져있음 - 스마트공장 R&D 로드맵을수립해설계자동화, 품질고도화, SW 통합운영, 개방형산업 IoT 플랫폼등스마트공장보급과연계한 6대 R&D 과제를진행 - 민간의자발적인스마트공장확산을위해표준진단모델을개발, 자발적진단지원 제조업혁신 3.0 전략실행대책 - 생산현장의스마트화를통해획기적인생산성 경쟁력제고 - 개인맞춤형유연생산을위한스마트공장고도화와융합신제품생산에필요한 8대스마트제조기술개발추진 - 스마트공장자동화설비, 지능형로봇, 자율공정시스템등에복합센서연결및데이터수집 제어등에활용 중소기업대상시설및장비지원 중소기업전용연구시설 (Rental Lab) ( 한국생산기술연구원 ) - 공동연구수행및장비를효율적으로이용하고자하는중소기업에게연구공간을제공 - 연구원인프라 ( 인력, 장비등 ) 를활용한근접지원 - 지원내용은크게시설지원, 장비지원, 기술및공동연구지원으로구성되어있음 공통서비스인프라구축 운영사업 ( 한국전자통신연구원 ) - 정보통신중소기업이 R&D 및상용화제품개발에필요한애로기술지원, 시험측정장비지원및고주파시험시설을활용한시험지원등에대한통합기술을지원 - 시험지원은고주파부품, 모듈등의고주파특성, PIMD, 신뢰성시험지원및민간시험시설공동활용을통한민간시험시설을지원 - 장비지원은고가의시험 측정장비를 IT 중소기업에게임대 연구장비공동활용지원사업 ( 중소벤처기업부 ) - 주관기관이보유한연구시설과장비, 소프트웨어를중소기업이공동활용하도록지원 - 연구개발과설계및디자인, 시제품제작, 성능평가, 양산및마케팅에이르는원스톱지원 - 중소기업이첨단고가연구장비를쉽게이용할수있도록지원 447

기술개발테마현황분석 나. 연구개발인력 스마트제조 AR/VR 분야는울산과학기술원, 한국생산기술연구원, 한국전자통신연구원, 건국대학교 등에서주로연구개발을진행하고있음 [ 스마트제조 AR/VR 분야주요연구조직및인력현황 ] 기관소속연구분야 울산과학기술원 기계항공및원자력공학부전기전자컴퓨터공학부시스템신뢰성연구실 4 차산업혁신연구소 클라우드및고성능컴퓨팅 스마트컴퓨팅, 스마트제어및인공지능 제조업 4차산업혁명플랫폼구축 IoT 통신 / 네트워크및스마트센서핵심원천기술 한국생산기술연구원 융합생산기술연구소 IT 융합공정그룹 공정모니터링및최적화 재구성유연생산플랫폼 실시간생산운영및설비관리 생산정보화서비스 한국전자통신연구원 SW 콘텐츠연구소 SW 콘텐츠원천연구그룹스마트비전연구실 고성능컴퓨팅, 클라우드컴퓨팅, 임베디드시스템, 고신뢰 CPS 기술등 건국대학교김형석 다중감각을활용한가상감각및인지기술 삼성전자이형욱 AR Intelligence 알고리즘 448

스마트제조 AR/VR 다. 기술이전가능기술 (1) 기술이전가능기관 스마트제조 AR/VR 의요소기술은크게가상현실 (VR), 증강현실 (AR), 디바이스의총세개의분류로구분됨 기술이전이가능한기관은한국전자통신연구원, 건국대학교, 대구테크노파크, 한국과학기술원등이있음 [ 스마트제조 AR/VR 연구기관및인원 ] 분류요소기술기관 가상현실 다중감각을활용한가상감각및인지기술 가상현실디자인장치 건국대학교 대구테크노파크 증강현실 AR Intelligence 알고리즘 증강현실응용을위한환경모델링방법및장치 삼성전자 한국과학기술원 449

기술개발테마현황분석 (2) 이전기술에대한세부내용 [ 스마트제조 AR/VR 관련이전기술 ] 기관이전기술내용 대구테크노파크 가상현실디자인장치 가상현실디자인에관한것으로서실제건축자재를촬영하여디자인공간에적용시킴으로써시공전에미리현실과동일한건축환경을설계할수있도록한가상현실디자인장치 한국과학기술원 증강현실응용을위한환경모델링방법및장치 증강현실응용을 위한 환경 모델링 방법에 있어서 카메라를 통해 2차원 영상을 획득하고, 사용자 상호작용을통해 상기획득된영상에서기설정된수의 소실점을추정 앞쪽면을정의하는과정, 추정된소실점과정의된앞쪽 면을이용하여 2차원영상으로부터 3차원지역의깊이를 결정을 통해 평면을 산출하여 3차원 박스 모델을 획득하는과정 3차원박스 모델이 획득된 영상으로부터 특징점을 검출하고, 가속도센서의센싱정보를통해획득된중력 정보를 이용하여 검출된 특징점을 중력-정렬 이미지의 특징점으로매칭하는과정 특징점매칭을 통해 3차원 복원을 수행하여 가상 어노테이션을생성하는과정 450

스마트제조 AR/VR 6. 기술로드맵기획 가. 중소기업핵심요소기술 (1) 데이터기반요소기술발굴 [ 스마트제조 AR/VR 분야키워드클러스터링 ] [ 스마트제조 AR/VR 분야주요키워드및관련문헌 ] No 주요키워드연관도수치관련특허 / 논문제목 1. Augmented Reality-assisted Intelligent Window for Cyber-Physical 클러스터 01 augmented-r eality 8 Machine Tools 2. User experience and user acceptance of an augmented reality based knowledge-sharing solution in industrial maintenance work 클러스터 02 virtual-reality 8 1. Case study of virtual reality in CNC machine tool exhibition 2. Industry and academia collaboration in the design of virtual reality applications for rehabilitation 451

기술개발테마현황분석 No 주요키워드연관도수치관련특허 / 논문제목 1. Augmented reality-based groupware for editing 3D surfaces on 클러스터 03 mobile-devic e 7 mobile devices 2. Evaluation of feature-based object identification for augmented reality applications on mobile devices 1. Usability of multiple degree-of-freedom input devices and virtual 클러스터 04 display-devic e 5 reality displays for interactive visual data analysis 2. Choosing virtual and augmented reality hardware for virtual rehabilitation: Process and considerations 1. Virtual reality production training system in the scope of 클러스터 05 reality-syste m 4 intelligent factory 2. Augmented and virtual reality based monitoring and safety system: A prototype IoT platform 클러스터 06 mixed-reality 5~7 1. Using mixed methods to evaluate efficacy and user expectations of a virtual reality-based training system for upper-limb recovery in patients after stroke: A study protocol for a randomised controlled trial 2. Mixed virtual reality simulation -Taking endoscopic simulation one step further 클러스터 07 head-mount ed-display 4 1. Use of display technologies for augmented reality enhancement 2. Hybrid virtual reality integrated manufacturing cell for education and training 1. Implementation of a mobile augmented reality application with 클러스터 08 location-info rmation 5~7 location based service for exploring tourism objects 2. An implementation of augmented reality and location awareness services in mobile devices 1. A real-time 3D end-to-end augmented reality system (and its 클러스터 09 captured-im age 4~5 representation transformations) 2. Augmented reality based real-time subcutaneous vein imaging system 클러스터 10 virtual-conte nt 3 1. Virtual reality for the training of operators in industry 4.0 2. Using virtual reality for industrial design learning: a methodological proposal 452

스마트제조 AR/VR (2) 요소기술도출 산업 시장분석, 기술 ( 특허 ) 분석, 전문가의견, 중소기업기술수요를바탕으로로드맵기획을 위한요소기술도출 [ 스마트제조 AR/VR 분야요소기술도출 ] 분류요소기술출처 가상현실 (VR) 증강현실 (AR) 디바이스 가상현실을활용한제품디자인기술가상현실을활용한제조공정제어기술시뮬레이션가상현실구현기술가상현실을활용한가상공정계획정밀 / 고신뢰위치인식기술최적전역 / 지역경로계획및추종기술이송 / 핸들링기술 기술 / 시장분석, 전문가추천, 특허 / 논문클러스터링 특허 / 논문클러스터링, 전문가추천, 기술수요 기술수요, 특허 / 논문클러스터링, 전문가추천 기술 / 시장분석, 기술수요, 특허 / 논문클러스터링, 전문가추천 기술수요, 특허 / 논문클러스터링, 전문가추천 기술 / 시장분석, 기술수요, 특허 / 논문클러스터링, 전문가추천 기술 / 시장분석, 기술수요, 특허 / 논문클러스터링, 전문가추천 453

기술개발테마현황분석 (3) 핵심요소기술선정 확정된요소기술을대상으로중소기업에적합한핵심요소기술선정 [ 스마트제조 AR/VR 분야핵심요소기술 ] 분류핵심요소기술개요 가상현실을활용한제품디자인기술 가상공간과디자이너의비정형적동작교정매칭을통해제품을디자인하는기술 가상현실을활용한제조공정제어기술 가상공장에서제조공정별상황인지후공정을제어하는기술 가상현실 (VR) 시뮬레이션가상현실구현기술 가상공장에서의제조공정을구현하기위해데이터를수집, 고속처리하여분석해시뮬레이션하는기술 가상현실을활용한가상공정계획 실제제조현장을디지털화된가상공장으로만들어생산조건에따른시뮬레이션을할수있도록하고, 수행결과를제조현장에반영하여최적화제어를하기위한관련기술 증강현실 (AR) 정밀 / 고신뢰위치인식기술 최적전역 / 지역경로계획및추종기술 위치기반으로 수집한 데이터를 정밀하게 분류하고 매칭하는기술 운용영역에서의자기혹은목표지점위치인식및효율적주행경로파악과작성능력 디바이스 이송 / 핸들링기술 물류를안전하고효율적으로전달하기위해필요한로봇의이송 / 핸들링기술 454

스마트제조 AR/VR 나. 스마트제조 AR/VR 기술로드맵 최종중소기업기술로드맵은기술 / 시장니즈, 연차별개발계획, 최종목표등을제시함으로써 중소기업의기술개발방향성을제시 455