[스마트팩토리(Smart Factory) : 스마트 제조] 책 보기#12

공학 대학원 강좌용[스마트 제조_12]

The core technologies of the Internet of Things (IoT) can be categorized into sensing, network, and interface technologies. Sensing technology uses various sensors to detect temperature, humidity, gas, light, and more, enabling remote monitoring and tracking of objects and their environments. Recently, advanced multi-sensing technologies and smart sensors with integrated processing modules have been developed for more sophisticated information extraction. Network technology connects the information obtained from sensors through wired and wireless networks, utilizing systems like 4G/5G, Bluetooth, ZigBee, and WiFi. Finally, interface technology links humans, objects, and services with applications, facilitating information storage, processing, and various services within the IoT ecosystem.

사물인터넷 핵심 기술

사물 인터넷 시장 동향 및 전망 현재 사물 인터넷은 다양한 분야에서 활용되고 있는데, 우리나라와 미국, 일본, 중국, 유럽 등 ICT 강국을 중심으로 국가적 차원에서 사물 인터넷 사 업을 지원하고있다. 따라서 국내외 대기업들뿐만 아니라 신생 스타트 업 기업들까지 사물 인터넷 시장을 선점하기 위해 기술 개발과 자사 중심의 생태계 조성에 적극 나서는 등의 활발한 움직임을 보이고있다.

시장 조사 기관에서 예측하고있는 사물 인터넷 전망치는 조사 기관에 따라 현격 한 차이를 보이고 있는데, 이는 사물 인터넷 시장 범위의 불명확성과 향후 발 전 전망에 대한 불확실성 등 아직까지 시장 규모를 논하기가 매우 어려운 현실을 반영하고있는 것이다. 스마트 폰과 태블릿 PC, 컴퓨터 등을 제외한 사물 인터넷 기기의 수에 대한 전망치 자료에 따르면 2020 년 사물 인터넷 기기의 수를 Gartner 사는 320 억 대, Cisco 사는 이보다 다소 높은 500 억 대, ABI research 사는 280 억 대에이를 것으로 예상하고있다.

이처럼 다양한 예측치에도 불구하고, 기기의 증가율은 공통적으로 매년 20 % 이상을 전망하며 2020 년에는 지 금의 조사 시점보다 약 3 배 이상으로 증가하는 기기 수로 1 인당 적어도 2 개에서 6 개까지의 사물 인터넷 기기를 소지 할 것으로 내다 보고 있다.

이처럼 사물 인터넷 기기의 높은 증가율 예측과 함께 대부분의 전문 가들은 사물 인터넷 시장 역시 매우 빠른 속도로 성장하여 엄청난 경제 적 가치를 창출 할 것으로 전망하고있다. 다음 자료를 보면 Gartner 사는 31.4 %, IDC 사는 12.5 %, Machina Research 사는 26.2 %의 연평균 성장률로 사물 인터넷 시장이 성장할 것으로 예측하고 있다. 한편, 시장 조사 기관인 Business Insider 사의 자료에 따르면, 앞선 자 료의 결과와 비슷한 양상으로 전 세계 사물 인터넷 시장 규모는 연평균 약 44 %의 고성장을 통해 2020 년이면 6000 억 달러에이를 것으로 전망하고있다.

특히 주목할 점은 하드웨어보다는 소프트웨어 및 서비스 시장의 비 중이 높을 것으로 예상한다는 것이다. Gartner 사 역시 사물 인터넷 서비스 시장이 2620 억 달러 규모로 전체 매출의 80 %가 서비스에서 발생할 것으로 전망하고 있으며, 그 외의 관련 조사들도 한 목소리로 사물 인터넷시 장에서 소프트웨어 및 서비스가 차지하는 비중이 우위를 차지할 것이라 고 전망하고있다. 이는 센서와 같은 하드웨어는 사물 인터넷 서비스가 활 성화되기위한 기반 기술로 반드시 필요하지만, 부가 가치 창출을 위해서 집중해야 할 핵심 기술은 소프트웨어와 서비스라는 것을 의미한다.

다음은 사물 인터넷 서비스의 영역 별 시장 전망을 보여 준다. IC Insight 사와 Business Insider 사 등의 보고서는 사물 인터넷의 주요 분야로 스마트 그리드 Smart Grd, 지능형 가로등, 스마트 도로와 같은 스마트 시티 관련시장을 비롯해 물류, 의료, 공장 등을 포괄하는 산업용 인터넷 및 웨어러블 Wearable 시스템, 스마트 카, 스마트 홈으로 나누었다. 그리고 IC Insight 사의 2018 년 각 분야별 비중 전망을 살펴보면, 스마 트 시티 37 %, 산업용 인터넷 36 %, 스마트 카 13 %, 스마트 홈 10 %,웨어 러 블 시스템 4 %로 전망하고있다.

그중에서도 특히 산업용 인터넷 시장의 확대는 기업용 기기 분야의 공급 사슬 Supply Chain Management : SCM 및 유통, 의료 서비스 산업에 가장 큰 투자가 이루어질 것을 의미하며,이를 통해 기업은 운영 효율화, 소비자 서비스, 조직 간 협업, 전략적 의사 결정 지원 측면에서 큰 투자 효과를 얻을 것으로 기대되고있다.

사물 인터넷이 스마트 제 조와 밀접한 관계를 가지고 있음을 알 수있는 것이다. 현재 사물 인터넷 서비스를 공공, 민간, 기업용 서비스 시장의 영역으로 분리해서 보면 스 마트 가전 기반의 가정용 에너지 절감, 보안, 헬스 케어 서비스 등 개인 소 비자를 대상으로하는 시장에서 집중 조명을받는 경향이 있지만 앞으로는 공공, 기업 시장의 비중이 더욱 확대 될 것으로 전망된다. 사물 인터넷 시대의 우리 모습 오늘도 김 연결 씨는 출근을 위해 집을 나서 자율 주행 자동차에 올랐다. 자율 주행 자동차는 운전자가 개입하지 않아도 최적의 경로로 안전하게 운 행하기 때문에 이동 중에 태블릿 PC를 꺼내 회사에있는 가상 데스크톱에 접속하여 회의 준비를한다.

사무실에 도착 해 자리에 앉으면 이전까지 봤 던 화면이 그대로 사무실에 위치한 모니터에 표시된다. 이후 회의실로이 동하여 테 블릿 PCC의 가상 개인 비서에게 회의 일정과 관련 자료를 참석자들에게 전달해 달라는 음성 명령을 내리면 다른 참석자들에게 이메일이 전 달된다. 회의에 누가 왔는지 누가 늦을 지 등에 대해서도 확인 가능하며, 늦은 사람에게는 따로 메시지가 전송된다. 그리고 다른 지사의 직원과 재택 근무중인 직원은 화상으로 연결되어 회의가 진행된다.

이러한 스마트 환경은 개인의 라이프 스타일을 넘어 기업의 업무 방식까지 빠르게 변화시키고있다.

위와 같은 예를 '스마트 워크 Snart Work 라 하 며 반드시 사무실의 자기 책상 앞이 아니더라도, 언제 어디서든 인터넷과 모바일 기기를 이용하여 효율적으로 업무를 처리 할 수있게되는 것을 의미한다. 그렇다면 스마트 워크를 통해 어떠한 효과를 기대할 수 있 을까? 앞서 살펴 보았던 스마트 홈이 개인 생활에 큰 변화를 가져온다면 스 마트 워크의 경우는 사회 및 기업의 생산성에 큰 영향을 미칠 것으로 기대된다.

사회적 효과 측면에서 살펴보면 출산 및 육아 부담을 안고있는 여성 근로자, 출퇴근이 어려운 장애인, 그리고 전문성있는 퇴직자 등의 취업을 촉진 할 수있다. 또한 출퇴근으로 발생하는 교통 혼잡 등의 사회적 비 용을 절감 할 수 있으며 스마트 워크가 확산됨에 따라 컨설팅, 원격 근무 센 터 임대 등의 새로운 일자리가 창출 될 수있다.

기업 생산성 측면에서는 근로자의 업무 생산성 및 효율성 향상과 기업 운영 비용 절감 효과를 기대학수있다. 근로자는 효율적인 업무를 통해 늘어난 개인의 자율 시간을 활용해서 자신의 기술이나 전문 능력을 향상시킬 수있다. 또한 사무 공 간 축소에 따른 임대료와 전기, 가스 등 기업 운영 비용 절감이 예상된다.

개인 생활 측면에서는 출퇴근 스트레스, 비용, 시간의 절감을 기대할 수있다. 이에 따라 개인의 여가 활동과 자기 계발 기회가 증가되고 여성에 게 더 많은 육아 시간이 제공 됨으로써 삶의 질이 향상 될 수있다. 이처럼 스마트 워크는 저출산 · 고령화, 교통 등의 사회적인 문제에 대한 해결, 우 수한 인재의 활용, 생산성 향상 등을 기대할 수있다.

바로 스마트 제조가 지향하는 바와 맥을 같이하는 것이다.

사물 인터넷 vs. 일반 컴퓨팅 우리가 일상 생활에서 사용중인 스마트 폰이나 PC 등과 같은 기기를 사용해서 수행하고있는 일반 컴퓨팅 작업이 사물 인터넷이하는 일을 못하는 것은 아니다. 그렇다면 사물 인터넷과 일반 컴퓨팅은 구체적으로 무엇이 다른 것일까?

이에 대해 살펴보기 위해서 다음의 두 사례를 비교해 보자.

얼마 전 결혼 한 초보 주부 최은지 씨는 점심 준비를 위해 스마트 폰을 켜 고 인터넷에서 레시피를 검색 하였다. 레시피를 결정하고 레시피에 따라 음 식재료를 찾기 위해 냉장고를 열었다.하지만 주요 재료로 쓰이는 식품 하 나가 유통 기한이 지난 것을 뒤늦게 발견 하였다. 가지고있는 재료로 조리 가능한 다른 레시피를 찾기 위해 어쩔 수없이 다시 스마트 폰을 열었다. 새 롭게 결정된 레시피에 따라 냉장고에서 재료를 꺼내고 요리를 시작한다.

레시피에 나온대로 재료를 손질하고 재료를 가열하는 시간을 맞추기 위해 스마트 폰 시계의 알람을 맞추었다. 요리 중간 중간 스마트 폰을 다시 켜서 레시피를 다시 확인하기 위해 손을 씻기를 반복 하였다.

최은지 씨는 힘든과정 끝에 요리를 완성하고 식사를하게되었다. 점심 식사 후에는 이제 r 음 저녁 식사 준비를 위해 필요한 재료를 스마트 폰으로 집 근처 마트의 o 라인 식품 쇼핑몰에 주문한다.

만약 주부 최은지 씨가 스마트 냉장고를 구매했다면 어떻게 달라질 까? 최은지 주부는 점심 식사 준비를 위해 스마트 냉장고 앞에 섰다. 스마트 냉장고 내부에는 여러 개의 카메라가 내장되어있다.

스마트 폰을 통해 네 트워크 카메라에 원격으로 접속하면 냉장고에 어떤 식품이 들어 있는지, 유 통기 한은 어떻게되는지 확인할 수있다. 만약 마트에서 쇼핑 중 어떤 식재 료가 떨어졌는지 생각 나지 않는다면 스마트 폰을 열어 실시간으로 확인 하면된다. 스마트 폰을 통해 레시피를 검색 할 필요도 없다.

스마트 냉장고의 대형 디스플레이에서 요리 앱을 통해 레시 피를 검색하면된다. 요리 앱은 냉장고 내의 카메라와 연동되어 사용 가능한 식료품리스트를 인식하여 조 리 가능한 레시피를 알려주고 필요한 재료의 위치까지 알려 준다. 냉장고 내 식료품리스트를 확인한 김에 저녁 식사 준비를 위해 온라인 쇼핑몰을 이용해서 식료품 주문도 바로 마쳤다.

냉장고에서 요리 앱이 음성뿐만 아니 라 동영상으로 자세한 레시피를 소개하기에 최은지 씨는 초보 주부이지만 쉽게 요리를 완성 하였다. 위의 예를 통해 일반 컴퓨팅과 사물 인터넷의 차이를 쉽게 확인할 수 있 다.

일반 컴퓨팅을 사용하면 복잡한 단계를 거쳐 필요한 정보를 얻고 사 용자가 그 정보를 판단하여 행동을해야한다. 이미 진행 한 과정을 또 다시 반복해야 할 가능성도 크다. 반면 사물 인터넷을 이용하면 사물 자체가 자신의 역할을 '알아서'해주기 때문에 사물이 사람을 대신하여 필요한 정 보를 판단하고 상당수의 행동들까지 대신 진행해 줄 것이다.

사물 인터넷의 확산과 위협 요소 정보 관리 관련 국제적 협회 인 ISACA의 2014 Risk / Award Barometer보고 서에 따르면 사물 인터넷이 가져다주는 혜택과 위험성을 비교했을 때, 기 업의 경우 혜택 (31 %)보다는 위험성이 (34 %) 더 크다고 생각하고, 개인의 경우는 반대로 위험성 (30 %)보다는 혜택 (46 %)이 더 클 것이라고 생각한다는 조사 결과가 나왔다.

2015 년 조사에서 기업에서 인식하는 사물 인터넷에 대한 가장 큰 위협 요인은 데이터 유출에 있었다. 또한 기업 직원들의 47 %는 향후 1 년 안에 회사가 사이버 공격을받을 것이며, 63 %는 사물 인 터넷이 그들의 사생활을 침해 할 것이라고 응답했다. IT 전문가들의 견해는 더욱 비관적이다.

IT 전문가들의 73 %가 기업이 사물 인터넷을 통해 해 킹을 당할 것으로 생각하며, 더욱 놀라운 것은 72 %의 전문가는 제조 기업이 사물 인터넷의 보안을 유지하기 위해 적절한 시스템을 갖추고 있지 않것은 정보에 대한 보안의 통제가 점점 어려워진다는 것이다. 사물 인터있는 출입문들이 엄청나게 많이 증가한다는 의미이다. 출입문이 많다는과 기하 급수적 인 수적, 양적인 증가를 초래한다.

이는 정보에 접근 할 수 사물 인터넷의 도래는 이전 사회와는 차원이 다른 정보 소스의 다양성다고 답했다. 넷의 확산은 수많은 물리적 시스템들의 온라인 연결로 기기 오류나 시시 버 공격 등에 대한 피해를 과거에 비교할 수 없을만큼 막대하게 만들 수있다.

사물 인터넷 기술의 집합체라고 불리는 무인 자동차 경우를 보자, 무인 자동차 Umamed vehice, dhvertes car 란 사람이 탑승하지 않은 상태에서 특정 목적을 달성 할 수있는 차량을 의미하지만, 일반적으로는 사람이 탑승 한 상태에서 사람의 개입 (제어)없이 목적지까지 주행하는 차량을 의미하는 자율 주행 자동차 t dhing car, autonomous car와 혼용하여 사용되는 경우가 많다. 벤 츠, 아우디, 도요타, 현대, 테슬라 등 기존 자동차 기업들과 구글, 애플 등 IT 기업 모두 운전자없이 스스로 주행이 가능한 무인 자동차 개발에 열을 올리고있다. 2012 년 9 월 미국 캘리포니아주는 자율 주행 자동차 주행을 합법화하였고 2013 년 3 월 구글의 무인 자동차가 80 만 마일 무사고 운행을 기록하는 등 영화에서나 보았던 무인 자동차가 상용화의 목전에있다. 관련 업계는 자율 주행 자동차 도입이 주행 차량 간 네트워크를 이용 해 체계적이고 안전한 주행을 가능하게하여 교통 사고를 크게 줄일 수 있 고, 관련 비용을 획기적으로 절감시킬 것으로 기대하고있다.하지만이 러한 차량의 지능화 및 통신 기능 탑재는 안전성 및 편의성을 획기적으로 증대시킬 수있는 반면, 차량 대부분의 기능을 악의적으로 원격 조종 할 수 있음을 의미하므로 (차량 내부 네트워크 해킹, 브레이크 · 스티어링 휠 조종, GPS 위조 등) 차량 및 교통 시스템 보안 측면에서 새로운 위협 요인이 될 수 있다.

사물 인터넷 기반의 헬스 케어 서비스 사물 인터넷과 헬스 케어 산업의 융합은 인간의 기본 욕구 인 웰빙 욕구를 충족하기 위해 만성 질환을 관리하고, 질병을 예방하는 데에도 활용 될 수있다.

세계 미래 학회가 발간하는 〈더 퓨처리스트>에 따르면 2030 년이면 사라질 10 가지 유망 직업 중 6 번째로 '의사'를 꼽을만큼 사물 인터넷과 헬스 케어 기술은 거대한 시장을 형성 할 것으로 기대되고 있지만, 이는 역으로 헬스 케어 산업에 대한 위협 요인 또한 증가하는 것을 의미 할 수도있다. 김 연결 씨의 스마트 워치에서 '건강 정보'알람이 울린다.

알람을 확인해 보니 "스트레스와 추위로 인한 감기 몸살이 의심됩니다. 스마트 헬스 케어 서비스로 연결해 진단을 받으시겠습니까?"라는 메시지가 뜬다. 연결 버튼을 터치하니 스마트 워치로 측정 한 김 연결 씨의 심박 수와 혈압, 스마트의 류로 측정 한 체온 정보와 청진 정보가 인공 지능 헬스 케어 서비스로 보내진 다.

인공 지능 헬스 케어 서비스는 이렇게 보내진 정보와 그동안 누적 된 김연결 씨의 개인 건강 정보를 토대로 분석 한 후 진단 결과를 알려 준다. 그리 고 의사와 상담이 필요하다는 메시지를 받았다.

김 연결 씨는 바로 의사와 영상으로 상담을 진행하고, 스마트 폰으로 인증 된 처방전을 받아 근처 약국으로 향한다. 약을 수령 한 이후에도 김 연결 씨 신체의 다양한 측정치가 인 공지 능 헬스 케어 서 비스와 연동되고 그 결과들이 의사에게 보내져 지속적으로 관리를 받게된다.

약을 복용 할 시간을 알려주기도하고 건강 상태가 더욱 악화되었을 경우 그에 따른 조치를 취해 주며, 건강 상태가 정상치를 회복했을 경우 메시지로 알려 주므로 불필요한 과다 약물 복용을 차단시켜 준다.

위와 같이 생체 신호 모니터링 기기는 신체 부착 형으로 구현되어 맥박, 혈압, 심전도, 체온, 혈당 등 다양한 생체 신호를 측정 · 획득 · 전송한다. 더 나아가 생체 신호 모니터링 기기는 센서 나 칩을 인체에 이식하는 생체 이식 형으로 발전 될뿐만 아니라, 인공 보조 장기와 연결될 것이다.

이것은보다 정교하게 우리의 신체를 관리 할 수있는 매우 매력적인 헬스 케어 스테일 수 있지만 이런 경우 심박 기 신호 정보 위 · 변조를 통한 전류량 고이 공급과 개인의 신체 정보 유줄과 같은 부작용에 대한 면밀한 분석과 대응이 수반 되어야만한다. 이료는 인간의 생명을 직접 다루기에 사이버 공격과 기기의 오류 등으 근 이한 예상치 못한 문제가 생겼 졌을 경우, 그 피해는 매우 직접적이며 치 명적이다. 따라서 사물 인터넷의 현실화 이전에 모든 보안 문제가 완전히 해결되어야한다.

앞서 소개 한 예처럼 스마트 홈, 스마트 의료, 스마트 카 등 모든 사물 인터넷 기반 서비스가 일상 생활로 확산 될 것은 자명하다. 따라서 기존에는 PC와 모바일 기기에 한정된 해킹과 기기의 오류 같은 위험이 사이버 세계에만 머물렀다면, 이제는 현실 세계인 우리 주변의 모든 사 물로 확대되어 인간의 생명까지 위협 할 수있을 정도로 심각한 영향을 미 칠수있다.

따라서 서비스 제공자와 보안 전문 기관, 기업뿐만 아니라 사 용자 개개인이 보안에 대한 기본적인 지식과 체계적인 대웅 방안을 갖추는 것이 매우 필요하다. 사물 인터넷 기반의 스마트 제조 시스템 롤스 로이스는 자사의 제트 엔진을 탑재하여 운항중인 항공기를 수만 개의 센서를 통해 모니터 링과 원격 수리 시스템을 운영하는 사물 인터넷 활용의 대표적인 혁신 사례로 꼽힌다.

사실 롤스 로이스가 생산하는 항공기, 선 박, 헬리콥터 등의 모든 엔진에는 센서가 내장되어있다. 이렇게 내장 되 어있는 센서를 통해 자사의 엔진을 가동하는 수많은 부품의 압력, 온도, 진동 등과 관련된 대용량의 정보와 운항 데이터 및 기후, 운항 조건 등이 수집되어 실시간으로 롤스 로이스 본사로 전송된다.

몰스 로이스 엔진을 구매 한 항공사는 엔진에 대한 안전성을 보장받는동시에, 원격으로 진행되는 지상 수리를 통해 수리에 필요한 대기 시간을 단축하여 운행 지연으로 발생하는 손실을 최소화 할 수있게된다.

전통적 인 제조 기업였던 롤스 로이스의 이러한 변신은 사물 인터넷을 통해 가치있는 정보를 수집함으로써 제품을 통한 서비스의 부가 가치를 창출하는 것이 가능했기 때문이며,이를 통해 롤스 로이스는 항공기 엔진 시장에서의 선도적 위치를 점하고 제조업 부문 영업 이익률 또한 4 % 대에서 11 %대로 급속히 증가 하였다.

이는 사물 인터넷이 새로운 제품과 서비스 제공을 가능케하여 최적화 된 제품 제조를 통한 제조 혁신의 가능성을 보여주는 구체적인 사례로 평가된다. 그렇다면 사물 인터넷이 산업에 적용되어 스마트 공장을 구축한다면 구 체적으로 어떠한 변화가 생길지 알아 보자. 스마트 공장도 센서와 사물 인 터넷을 통해 제조 시스템 내 요소들의 정보를 획득하고이를 활용 함으로 써 가능하다. 사물 인터넷을 적용하여 스마트 공장을 구현한다면 다음과 같은 효과들을 기대할 수 있다.

첫째는 스마트 제조에서 사물 인터넷의 적용은 제조 시스템의 모든 요소들이 인터넷으로 연결되기에 설비 운영의 효율화와 비용 절감이 가능 하 다. 설비 제어용으로 실시간 설비 모니터링, 제품 및 자원의 모니터링, 공 정 관리, 장비의 원격 제어, 제조 일정 지연 통보 및 대응책 마련, 이상 징 후 예측 및 대응이 가능하기 때문이다. 또한 공장 설비에서 발생되는 고 장에 대한 신호를 실시간으로 센싱 한 후 이와 관련된 데이터를 분석하여 이상 징후가 감지 될 경우 부품과 설비를 교체하는 등의 효과적인 설비 유 지 보수 전략이 가능하다. 이것은 특히 설비가 고가이고, 설비가 고장 났을 경우 그에 따른 손해가 큰 경우 일수록 더욱 효과가 크다.

Volkswagen 사의 사물 인터넷을 통한 공정 관리 사례를 알아 보자.

이 자동차 기업은 생산 정보가 담긴 RFIDRadio-Frequency ldentfication 칩을 부착 한 자동차 플랫폼이 생산 라인을지나 가면서 능동적으로 자신이 받아야 할 가공 작업을 기계들에게 요청하는 방식을 사용하고있다.

바로 자동차 플 랫폼과 생산 라인에있는 설비들이 연결되어 공정이 진행되는 것이다.이를 통해 공정 관리를위한 제품과 자원의 모니터링과 중앙 생산 통제 시스템의 부담을 현저하게 감소시킬 수있는 효과를 높힐 수있다.

또 다른 자동차 기업인 GM 사의 자동차 공장은 제품과 설비 끼 리의 실 시간 정보 교환뿐만 아니라, 지능형 환경 센서를 통한 작업장 상황 정보를 이용하여 작업 우선 순위 규칙을 실시간으로 조정한다. 즉 도장과 같은 특정 작업에 영향을 미칠 수있는 환경 저해 요인들이 감지되거나 예측 되면 이러한 실시간 정보를 바탕으로 이에 대응할 수 있도록 작업의 순서와 방식을 능동적으로 조정하는 것이다.

이를 통해서 공장 전체의 활용률을 높일뿐만 아니라 자동차 품질에 영향을 미치는 조정 가능 인자에 대한 분석과 예측이 가능하게된다. 사물 인터넷이 적용된 스마트 공장에서 기대할 수있는 두 번째 효과는 에너지 소비량 파악, 환경 오염도 파악 및 원격 검침을 통한 공장 환경 영 향 평가와 환경 이상 원인 분석, 에너지 사용 집계 등의 에너지 효율화 대 응이다.

다음의 이야기를 생각해 보자. 김팀장은 30여 년을 PSM 제조 그룹에서 일해 온 현장 전문가 다. 공성, 힘 질, 제조 기술 공장장을 거치면서 PSM 제조 그룹의 기술 개발에 헌신 해 왔다. 그는 현재까지 PSM 제조 그룹이 활약 해 오던 분야의 시장은 포화되고 신기술 개발 비용은 느는 반면에 소비자가 느끼는 기술의 한계 효용은 줄 어 들면서 기업의 수익성이 정체되어있는 현실을 어떻게 해결할 수 있을까 고민 중이다.

또한 노동 원가와 재료비 상승, 환경 문제에 따른 규제까지 강 화되면서 원가 경쟁력 확보 만이 기업이 직면하고있는 수익성 저하를 해결하기위한 유일한 길이라고 판단하고있다. 김팀장은 원가 경쟁력을 확보하기위한 방법을 고민하다가 현장에서 거 대한 설비를 다루면서 투입되는 에너지를 절감하는 에너지 효율 부분에 관 심을 갖게되었다.

매년 에너지 수요와 이에 따른 비용 중가가 예상되고 있는 시점에서 그에게 기업의 에너지 효율성과 지속성은 단지 지구 환경을 보호하는 것 이상의 의미였다. 그는 제조 과정의 에너지, 수자원, 운송, 공 급 사슬 등을 포함한 자원의 효율적인 소비는 원가 경쟁력의 확보 측면에서 매우 중요한 비중을 차지한다고 판단 하였다.

김팀장은 원가 경쟁력을 확보하기위한 방법으로 에너지 절약을 최선의 목표로 정하고 사물 인터넷 기반의 고도화 된 에너지 센싱 기술을 도입하여 PSM 제조 그룹의 모든 건물 곳 곳에 에너지 센서를 설치하여 에너지 가상화 시스템을 구축하기로한다. 이러한 노력 덕분에 PSM 제조 그룹은 기업 내부의 모든 에너지를 모니터링할 수있을뿐만 아니라 실시간으로 제어까지 할 수있게되었다.

에너지 가상화 시스템은 PSM 제조 그룹의 모든 건물 곳곳의 에너지 센서를 통해 모 아진 데이터를 활용하여 최적의 에너지 사용량을 제어하고 이상 여부가 감 지되었을 경우에는 관리자에게 알리도록 구축되었다. 또한 김팀장은 에너 지 모니터링을 통해 에너지가 낭비되는 곳을 파악하여 에너지를 절약 할뿐 만 아니라 재사용하는 시스템을 구축 할 수 있었다.

재하고이 부하를 처리하기 위해 냉동기, 냉각탑을 연중 내내 일정한 온도 DSM 공장은 겨울철에도 제조 장비의 발열로 인하여 상시 냉방 부하가 존 a 유지되도록하고있다.

겨울철에도 냉각탑은 30 ℃ 내외로 상시 유지 되 ㄷ록 보일러가 가동되면서 대기로 열을 배출하고있다. 그동안 대기 주 o 근 버려 지던 폐열을 겨울철 외 조기 예열 코일, 초순수 용수의 가열, 공업용 스의 가열 열원으로 재사용 하였다. 외 조기의 예열 코일에 사용되는 스팀을 거의 제로 수준으로 줄였으며, 폐수 처리장의 옥외 방류수를 겨울철 초순수 시스템 원수 가열에 사용하여 겨울철 4 ℃ 원수 (시수)를 24 ℃까지 가열하는 데 필요한 스팀 또한 제로화 하였다. PSM 공장은 이러한 폐열의 재활용으로 연간 수십억의 연료비를 절감 할 수 있었다. 제조업은 에너지 문제의 중심에 서 있다고해도 과언이 아니다.

국내의 상황을 봐도 전체 에너지 소비의 50 % 이상을 제조 부문이 차지하고 있 다. 또한 탄소 배출권 규제가 시행되면서 이제 에너지 절감은 경제적,도 덕적 책임뿐만 아니라 생존의 문제로도 직결된다. 따라서 스마트 공장 구 축을 통해서 에너지를 절약하여 이익을 극대화시키는 새로운 생산성 향 상이 중요하게되었다. 물론 지금까지도 에너지 소비를 모니터 링하거나 최대 수요 전력 제어기 등을 통해 최대 수요를 관리하는 등의 소극적인 대응은 있었지만, 사물 인터넷 센싱 기술의 발전으로 공장 내 각각의 전력 소비 원을 모니터 링하고 이러한 정보를 분석하여 제어하는 것이 가능 해지 고있다. 세 번째는 물류 효율화로 로봇, RFID 기반 재고 수량 정보 자동 전송, 공 성별 재공품 진행 추적, 적정 재고량 분석, 3D 디지털 맵 기반 최적 이동도 수천 등이 가능 해지는 효과를 기대할 수있다.

기존에는 RFID를이 아해서 물류의 추적까지 가능 하였다면 이제 본격적으로 사물 인터넷이 적 아월 경우, 실시간으로 정확한 리드 타임을 계산할 수있을뿐만 아니라 T 인 자동차와 드론을 통한 제품 배송 또한 가능하게된다. 이는 사물 인로하는 것이 아니라는 것을 의미한다. 제품이 기획되고 생산되어 소비자 터넷 기반의 스마트 공장이라는 개념이 단순히 공장 내 사물만을 연에게 전달되기까지의 가치 사슬 내 모든 과정에서 소비자와 작업자 제품 제조 프로세스, 제조 설비 등 수 많은 구성 요소들 사이의 센싱, 네트워크 정보 교환 및 처리가 양방향으로 이루어지는 것을 의미한다.

또한 관련 정보의 유기적이고 지능적인 연결을 제조 시스템 밖의 타 시스템까지 화 1 장한다면 개발, 물류, 유통, 유지 보수, 폐기 및 재사용에 이르기까지 제품의 라이프 사이클 전반에 걸친 혁신을 가져올 것으로 기대된다. 마지막으로 인명과 직결되는 중요한 문제인 산업 안전에 사물 인터넷을 적용하는 것이다.

고용 노동부의 통계에 따르면 해마다 산업 재해는 끊 임없이 발생하고 있고, 2013 년에도 국내에서만 산업 재해로 1,929 명이 사 망했다고한다. 일부 공장에서는 기계에 문제가 발생하면 알람이 작동 하기도하지만, 그 위치 나 원인을 식별하는 데 장시간이 소요되어 골든 타임을 놓치는 경우가 많다. 또한 사고를 예방하기 위해 기기를 점검하더라도 점검 결과가 문서로만 관리되고 데이터로 축적되지 않아 추적 점검이 어 렵기 때문에 산업 재해를 미리 방지하기 위해서는 안전 교육, 사고 대책 반 구성 등 관리적인 대책과 함께 사물 인터넷 기술을 적용한 '관제 → 응 → 예방'체계를 구축하는 것이 필요하다. 즉 안전 장비에 사물 인터넷 기반의 센서를 부착하여 미착용 작업자의 접근을 통제하고, 유해 물질이 대 나 위험 지역의 기계, 환경 상태를 실시간으로 전송하여 중앙에서 모니터 링하면서 사고를 미연에 방지하는 것이다. 사고 발생시에는 CCTV 등으로 현장을 확인하여 신속하게 위치를 알려주고, 작업자에게 빠르게 상황을 전파하여 효과적으로 대응할 수 있다.

든 사람들이 거미줄처럼 연결되기 시작했다는 것이다.

그 결과 인류는 어 1990 년대부터 보급 된 인터넷으로 인한 가장 큰 사회 변화는 전세계의 모 연결되는 미래 사회시이든지 서로 연결되어 소통하고 서로에게 매우 밀접하게 영향을 주 고 시작 하였다. 지구 반대편에있는 나라의 사람들이 이제는 실시간으로 A 토하고 거래함으로써 이전에는 경험하지 못했던 많은 것들을 공유해야 마하는 환경이되었다.

이제 사물 인터넷은 말 그대로 사람이 아닌 사물. 즉 모든 것 mno들이 서로 연결되는 기술로 자리 잡고있다. 연결은 소통을 의미하며, 소통은 지식의 축적을 가져온다. 일부 메인 프 레임 컴퓨터의 연결에서부터 시작하여 수십 대의 PC가 연결되고, 이제는 수십억 개가 넘는 사물들이 연결되고있다.

천문학적 인 숫자의 사물들이 소통함으로써 얻어지는 데이터로부터 우리는 과거에는 생각지 못했던 정 보와 지식을 얻을 것으로 예상된다. 이는 산업 전반에 매우 심도있는 변 화를 가져올 것이다.

무엇보다 주위 환경과 연결된 스마트 제품들이 개발 될 것이며 이에 따른 서비스가 창출 될 것이다. 예를 들어, Sense Mother라는 제품은 아이들이 사용하는 일상 용품에 센서를 부착하여 데이터를 수집 한 후, 이로부터 아이들의 생활 습관을 부모들이 파악하여 좋은 생활 습관으로 유도 할 수있게한다. 이와 같이 제품 수명주기 동안에 형성되는 모든 데이터들이 기술적으로 축적 가능해질 것이며 이로부터 파생되는 서비스의 영역은 매우 광범위 할 것이다.

사물 인터넷의 속성은 연결 Comenctvity이다. 이는 곧 미래 사회의 속성이 며, 미래 산업의 속성이다. 스마트 제조 환경 또한 연결을 가지게되며,이 더한 속성을 가진 제품을 생산하며, 제조 프로세스의 모든 구성원들이 연 결되고, 소비자가 구매 한 제품이나 서비스 또한 연결되어 매우 가치있는 네이터들을 생성 할 것이며, 나아가 새로운 시장이 창출되고, 이에 대응 하는 스마트 제조 환경이 대두 될 것이다. 스마트 제조 관점에서의 연결은이 책의 뒷부분에서 다시 다루기로 한다