4차산업혁명의 IT- 품질과 생산성의 변화요소

김미경 (mayching@nate.com)
現 아이리포 기술사회, 정보관리기술사

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1. 눈앞에 다가온 4차 산업혁명

학창시절 세계사나 역사 시간 중 후반 무렵부터 나오던 산업혁명을 기억할 것이다. 학창시절 배웠던 산업혁명은 1, 2, 3 차 산업혁명으로 기억을 더듬어 보자면 인간의 손과 발을 이용해 생산하던 방식을 1차 산업혁명은 동력을 이용한 생산을, 2차 산업혁명은 대량생산, 3차 산업혁명은 정보화 사회를 생산과정에 IT 기술을 접목하여 자동화된 생산하는 시대였다. 1,2,3차 산업혁명의 발전 방향을 보면 당대 최고의 기술을 이용하여 대량생산을 통해 생산성을 향상시키고, 자동화를 통해 품질 향상을 하는 것을 목표로 하고 있다.



출저 : 주요 선진국의 제 4차 산업혁명 정책동향(IITP , 2016-04호)

최근에는 시장에서 필요한 제품을 인간의 직감이 아닌 데이터를 기반으로 분석 / 예측하여 제조를 하며, 개개인의 소비자 성향을 만족시킬 수 있는 제품을 만들기 위해서 ICT 기술을 접목하고 있는 추세이다. 이렇게 “3차 산업혁명 기반에 AI, IoT, 빅데이터등 ICT 기술을 접목 시킨 지능화된 기술 융합”을 4차 산업혁명이라고 일컫는다.

최근 언급되고 있는 4차 산업혁명은 여기에서 더 나아가 AI, 빅데이터, IoT 기술을 접목한 지능화된 공장, 즉 스마트 팩토리에서 이전의 산업혁명보다 더 높은 품질과 생산성 향상을 높이는 것을 목표로 한다. 이런 4차 산업혁명을 더 빠르게 이끌고 있는 동인으로 언급된 ICT 기술과 함께 사회/ 경제적 측면에서의 살펴보고자 한다.

[그림] 「The Future of Jobs」가 전망한 제4차산업혁명의 주요 변화 동인


출처 : 제4차 산업혁명 시대,미래사회 변화에 대한 전략적 대응 방안 모색(김진하_KISTEP 부연구위원)

2. 사회 / 경제적 측면에서의 품질과 생산성 변화요인

가. 고령화 / 인구절벽 등으로 인한 숙련공의 부족
한국 KDI 자료에 따르면 한국은 2017년부터 생산가능인구(15~64세)가 줄어들면서 인구절벽 상태에 돌입한다고 발표했다. 또한 미국 통계국이 발표한 ‘늙어가는 세계 2015(The Aging World : 2015)’ 보고서에 따르면 2015년 한국의 65세 이상 인구 비율은 35.9%로 40.1%를 기록한 일본에 이어 세계 2위를 기록하여 10명 중 4명 꼴이다. 2050년 전체인구 4337만명 중 1557만명이 65세 이상이 된다. 인구절벽 시대, 고령화 시대를 제조 숙련공들의 경우에도 피해갈 수 없다. 숙련공들의 노하우를 축적하고 전수하는 시스템을 설계함으로써 생산인구 감소를 극복하고 생산성 향상 필요하게 되었다. 이를 4차 산업혁명의 목표인 스마트 팩토리를 이용하여 숙련공들이 만들던 제품을 동일한 품질과 생산성을 유지할 수 있게 될 것 이다.

나. On Demand Economy
더 이상 소비자의 의견이 반영되지 않은 제품과 서비스는 시장에서 살아남을 수 없다. 사장의 주도권은 이제는 공급자가 아닌 소비자가 주도하고 있다. 각종 서비스와 재화가 모바일 네트워크 또는 온라인 장터 등을 통해 수요자가 원하는 형태로 즉각 제공되는 경제 시스템, 즉 ‘On Demand Economy’가 현재의 경제 시스템이다. 이는 자연스럽게 생산방식도 ‘소품종 대량 생산’ 방식에서 ‘다품종 소량 생산’ 방식으로 변화하면서 생산성을 유지하면서도 소비자 개개인의 성향을 만족 시킬 수 있는 제품을 소비자가 원하는 제품을 소비자가 원하는 수준의 품질로 개발하는 방식으로 변화하고 있다.

3. ICT 측면에서의 품질 및 생산성 변화 요인

4차 산업혁명의 생산성과 품질을 변화시키는 요소는 시장과 경제적인 상황에 영향을 받지만 다른 산업 혁명보다도 ICT 융합을 한다는 것이 가장 큰 특징이다. 다양한 ICT 기술들이 4차 산업혁명에 영향을 미치고 있지만 다보스 포럼 등 다양한 기관에서 언급한 주요 기술은 IoT, AI, 빅데이터, CPS를 공통적으로 언급하고 있다. 이러한 기술들이 융합이 되어 CPS시스템을 구축하고 스마트 팩토리를 구축할 수 있게 해준다.

[그림] 4차 산업혁명 메커니즘


출처 : 4차 산업혁명과 보건산업 패러다임의 변화(정현학, 최영임, 이상원, 한국보건산업진흥원)

[표] 4차 산업혁명의 주요기술


출처 : 주요 선진국의 제 4차 산업혁명 정책동향(IITP , 2016-04호)

가) 사물인터넷(IoT)
IoT는 세상에 존재하는 사물과 사물이 인터넷을 통해 통신할 수 있도록 해주는 기술이다. 이런 IoT 디바이스에서 수집된 각종 정보들은 생산성과 품질 향상을 위한 근거 데이터로 활용될 수 있다. 예를 들면 스마트 팩토리 내 설치된 각종 IoT 디바이스로부터 수집된 정보를 바탕으로 부품에 대한 제고관리를 하고, 센서 디바이스로 일컬어지는 IoT 디바이스에 정보를 이용하여 Digital Twin 기술에 접목할 수도 있다. 소비자의 IoT 디바이스에 수집된 정보를 기반으로 시장 트렌드 분석 및 개인화된 서비스를 제공하기 위한 Back Data 수집 역할을 담당하고 스마트 팩토리 내에 제조 관련 Command들을 수행할 수도 있다.

나) 빅데이터 (Big Data)
빅데이터는 기존 데이터베이스 관리도구의 능력을 넘어서는 대량의 정형, 비정형의 데이터를 포함한 데이터로부터 가치를 추출하고 결과를 분석하는 기술이다. 4차 산업혁명에서 빅데이터를 주목하는 이유는 데이터에 기반한 시장 수요 예측과, 소비자 성향 분석 등이 가능하기 때문이다. 기존의 인간의 직감에 의존한 분석 보다는 오랜 시간, 다양한 Node에서부터 수집된 데이터를 분석하여 더 정확한 시장 분석과 소비자 분석을 통해 제품 개발과 출시에서 봉착할 수 있는 시행착오를 최소화하고 이를 통해 제품 생산에 소요되는 시간과 비용을 절감 할 수 있다.

다) 인공지능(AI)
인공지능이 4차 산업혁명에서 품질과 생산성의 획기적인 영향을 주는 대표적인 기술로 꼽을 수 있다. 인공지능은 컴퓨터가 인간의 지능적인 행동을 모방할 수 있도록 하는 기술로, 데이터를 활용하여 인간의 고차원적인 정보처리를 할 수 있다. 이를 지능정보기술 이라고도 일컫기도 하는데, ‘지능정보기술’을 기계에 접목하면 기계가 지능화 되며 이를 통해 생산성 및 효율성을 극대화 시킬 수 있는 ‘지능정보면 수요 예측, 소비자 성향을 인공지능의 고도화된 분석/해석 능력을 통해 기존의 인간의 직감에 의존하여 불확실성을 포함하던 의사 결정에 객관성을 부여하고

라) 사이버 물리 시스템 (CPS : Cyber-Physical System)
사이버 물리 시스템은 컴퓨팅 및 커뮤니케이션 기능에 고신뢰성, 안정적, 보안적, 효율적, 실시간적으로 물리 세계의 객체를 모니터링하고 제어하는 기능을 결합시킨 시스템으 있도록 하여 생산 제품의 종류나 설비 고장 상황 등에 따라 자재의 운반 및 생산 라인을 가변적/자동적으로 제어하여 최적의 생산 효율을 달성할 수 있도록 한 기술 또는 패러다임을 일컫는다. 4차 산업혁명에서 추구하는 스마트 팩토리의 핵심 기술 또는 근본 기술이라고 볼 수 있다. 즉 제조기업들은 스마트 팩토리를 구축하여 소비자에게 필요한 제품에 대한 정보뿐 아니라 제조공정에게 필요한 자원에 대한 정보를 모두 하나로 연결하여 관리, 분석, 활용할 수 있게 해준다. 이를 통해 제조 기업들은 자체 공정의 유휴 설비 등의 관 리가 용이해 질 뿐 아니라 국내를 비롯하여 해외의 활용 가능한 자원 현황까지도 접근할 수 있게 된다.



출처 : IoT 서비스 플랫폼 도입, Industry 4.0 앞당긴다(http://blog.lgcns.com/850, Creative and Smart! LG CNS)

위 기술뿐만 아니라 4차 산업혁명을 이끌 기술로는 클라우드 컴퓨팅(Cloud Computing), 로봇공학 등이 있다. 클라우드 컴퓨팅은 IoT 디바이스로부터 수집된 데이터를 저장하여 빅데이터화 하고, 이렇게 수집된 빅데이터를 인공지능 기술을 이용하여 분석 할 수 있는 인프라를 제공하기 때문에 4차 산업혁명의 주요 기술 중 하나로 꼽을 수 있다. 또한 IoT 센서로 수집된 데이터를 바탕으로 빅데이터 분석하고 이를 활용하는 인공지능을 탑재한 로봇이 산업 전반에 활용될 경우 생산성 향상과 품질 향상이 확대 될 것이다.

4. 결론

4차 산업혁명은 제조업에 국한하지 않고 바이오, 자동차 등 다양한 분야와 융합하여 다양한 분야에서 4차 산업혁명의 영향을 받게 될 것이다. 기술적 우위 선점과 더불어 이를 통한 시장 선점을 위해 세계 각국에서도 다가오는 4차 산업혁명을 적극 준비하고 있다.

[표] 제조 선진국의 4차 산업혁명 전략


출처 :4차 산업혁명을 이끄는융복합 기술의 표준화 연계 전략(KSA한국표준협회)

그 중 가장 적극적으로 준비하고 있는 국가 독일로 지 ‘하이테크전략 2020 (High-tech Strategy 2020 for Germany)’ 라는 명칭으로4차 산업혁명시대를 대비하기 위하여 중장기 계획을 수립/실행을 하고 있으며 그 외에도 미국, 일본, 중국 등 주요 국가에서는 4차 산업혁명 시대를 준비하고 있다.

우리나리도 2015년부터 ‘제조업 혁신 3.0 전략’을 바탕으로 4차 산업혁명에 대비하고 있다.


출저 : 미래창조 과학부

그러나 스위스 최대 은행 UBS는 세계경제포럼(WEF)에서 노동시장의 유연성, 기술수준, 교육수준, 인프라 수준, 법적 보호 등 5개 요소로 ‘4차 산업혁명 적응도’ 조사에 따르면 한국은 25위에 머물렀다.



출처 : 현대경제연구원 ‘4차 산업혁명의 등장과 시사점’(16-32(통권 705호) 2016.08.12)

특히 우리나라는 대다수 중소기업에서는 스마트 팩토리 구축 등 비용적인 부분의 부담으로 대기업 위주로 4차 산업혁명 대응이 이루어지고 있다. 스마트 팩토리 구축을 위해 투자하는 것이 생산성 및 품질 향상을 위해 미래를 위한 투자로 인식 전환이 될 수 있는 계기가 필요하다. 또한 생산성 향상이라는 것은 일자리 문제와도 직결되기 때문에 사회에서의 부정적인 시야를 해소 할 수 있는 국가적 차원에서의 노력도 필요하다. 이를 위해 다양한 성공 사례를 발굴하고, 새로운 일자리 창출 및 생활의 윤택함을 체감할 수 있도록 하여 4차 산업혁명에 대한 긍정적인 면이 사회에 인식될 수 있는 노력 또한 필요하다. 이를 위해서 개별 기업의 노력 보다는 정부와 기업의 합의한 컨트롤 타워를 중심으로 Big Picture 기반으로 4차 산업혁명에 대응해야 된다.

참고 문헌
4차 산업혁명을 이끄는 융복합 기술의 표준화 연계 전략(KSA 한국표준협회)
제4차 산업혁명 시대, 미래사회 변화에 대한 전략적 대응 방안 모색(김진하, KISTEP 부연구위원)
4차산업혁명의 등장과 시사점(현대경제연구원, 16-32(통권 705호) 2016.08.12)
주요 선진국의 제 4차 산업혁명 정책동향(IITP, 2016-04호)
창조경제연구회, 4차 산업혁명이 고령화 문제 해결의 열쇠(http://srwire.co.kr/archives/23551)
늙어가는 한국, 34년 뒤면 세계 2위 고령화 국가 된다(중앙일보)
IoT 서비스 플랫폼 도입, Industry 4.0 앞당긴다(http://blog.lgcns.com/850, Creative and Smart! LG CNS)
4차 산업혁명을 이끌 ‘지능정보화 사회’ (권용현, 미래창조과학부, 미래이야기)
4차 산업혁명과 보건산업 패러다임의 변화(정현학, 최영임, 이상원, 한국보건산업진흥원)

출처 : 한국데이터진흥원

제공 : 데이터 전문가 지식포털 DBguide.net