기반이 엎어지고 바뀐다. 스마트팩토리&물류
정리했던 기술트랜드 2019 시리즈 2. 사물인터넷과 자율주행
세상의 모든 사물을 네트워크로 연결해 서로 소통하도록 하는 사물인터넷은 인터넷의 출현 이후 산업기술 진보를 견인할 것으로 기대되고 있다. 특히 제조업 전반에 나타나는 변화 흐름을 실시간으로 파악하고 최적의 솔루션을 선택할 수 있도록 지원함으로써 기업 생산성 증가와 비용 절감, 그리고 한 차원 높은 고객가치 혁신 등을 가능하게 할 것으로 기대되고 있다. 이러한 사물인터넷의 잠재력 때문에 미국 오바마 행정부는 자국 제조업 경쟁력 부활(Reindustrialization)을 위한 유력한 수단으로 사물인터넷을 지목했고, 미국의 GE나 독일 Siemens 등은 사물인터넷을 실제 비즈니스에 적용되고 있다.
시대를 막론하고 제조업의 본질은 남보다 좋은 품질의 제품을 낮은 비용으로 만들어 고객이 원하는 시점과 장소에 적절히 제공하는 것에서 시작한다. 이것은 제화를 생산하는 제조업체 뿐만 아니라 서비스를 제공하는 경우에서도 크게 다르지 않다.
하지만 글로벌화와 인터넷 연결의 증가가 초래한 복잡성과 불확실성의 증가는 자원 및 환경 리스크, 그리고 전세계 중산층의 증가와 인구 고령화 등 기업과 국가, 더 나아가 글로벌 차원의 다양한 리스크들을 만들어 냈다. 글로벌화에 따른 아웃소싱, 오프쇼어링 확대로 글로벌 기업들의 가치창출 네트워크는 과거에 비해 훨씬 더 길고 복잡해졌다. 원자재와 부품 조달에서부터 완제품 생산과 유통, 판매, A/S 등이 과거 협소한 지역, 혹은 국가 차원에서 글로벌 시장 전역으로 대폭 확장되면서 되는 이동거리나 소요시간이 길어지고, 이해관계자의 숫자가 급증하게 되었다. 기
업의 R&D와 내부 생산 프로세스, 글로벌 공급사슬(Supply Chain)과 연결된 파트너 및 고객 관리 등에 수반되는 복잡성이나 불확실성이 증폭되었고, 그에 비례해서 기업의 의사결정 시에 고려해야 할 변수도 기하급수적으로 증가하였다.
여기에다 무역장벽이 사라진 지금의 소비자들은 가격 대비 품질이라는 단순한 기준에 만족하지 않고 차별화, 맞춤화를 끊임없이 요구하고 있다. 기존의 선진국들은 물론 최근 10여년 동안 빠르게 소득 수준이 높아진 신흥시장에서도 제품과 서비스의 수명주기(Life cycle)가 대폭 짧아졌다.
전세계에서 한 달에도 수십 개 정도 새로운 모델이 쏟아져 나오는 자동차나 모바일폰, TV 등의 경우가 대표적인 사례일 것이다.
특히 한국과 같이 반도체, 선박 등 일부 선진 제조기업으로 수출 우위를 가지고 있을수록 중국, 인도 등의 신흥국 기업의 추격으로 인한 입지축소가 큰 위협이 되고 있다. 자동차, 가전 등 일상제품군만 아니라 대규모 기계 플랜트, 선박 등 정밀화학, 항공우주 등 높은 수준의기술과 경험, 숙련도를 요구하는 고부가가치 제품군까지 굳이 비싼 가격을 지불하면서까지 선진국 제품을 사서 쓰지 않더라도 메이드 인차이나(Made in China), 메이드 인 인디아(Made in India) 제품에서 자신이 추구하는 사용가치를 충족하는 데 별 문제가 없다고 생각하는 소비자들이 세계전역에서 하루가 다르게 늘어나고 있기 때문이다.
제조업의 폐기와 재구성 사이에서 고민하던 기류가 바뀐 것은 2008년 글로벌 금융위기와 뒤이은 유럽재정위기 이후이다. 당시 큰 폭의 성장률 하락과 대량 실업 등을 경험을 통해 선진국들로 하여금 제조업의 중요성을 자각하게 되었다. 특히 위기의 와중에도 제조업 강국 독일이큰 흔들림 없이 EU경제의 버팀목 역할을 수행했던 사례는 많은 선진국들에게 제조업의 가치를 새삼 인식하게 만들었다.
이러 인식과 문제들을 해결하는 방법으로 현재 유력하게 부상한 것이 바로 사물인터넷과 제조업의 결합이다. 사물인터넷을 중심으로관련된 기반 기술을 기존 제조업 시스템에 접목함으로써 생산성 증가와 자원 비용 절감은 물론, 제조업 전반의 가치창출 프로세스 전반을 대폭 혁신한다는 것이다.
실제로 이런 의지 하에서 지난 2011년 말 GE가 ‘산업의 인터넷(Industrial Internet)’ 비전을 제안했고, 뒤이어 2012년 상반기 미국 오바마 행정부에서도 IT 기술의 제조업 결합을 핵심수단으로 하는 미국 ‘제조업의 부활(Reindustrialization)’ 아젠다로 삼았다. 글로벌 제조업 강국인 독일의 경우도 2012년 말 사물인터넷을 핵심 축으로 한 ‘산업 4.0(Industrie 4.0)’ 전략을 정부차원의 미래 프로젝트로 운용하기 시작했다.
사물인터넷은 먼저 연구개발, 원자재 조달(Sourcing), 생산과 판매, 유통, 그리고 최종적으로 고객 피드백에 이르는 기업의 모든 가치창출 영역에서 방대한 양의 데이터와 정보를 실시간으로 포착, 제공하게 될 것이다. 생산성 향상과 비용 절감, 그리고 한걸음 더 나아가 차별화된 고객가치를 창출하는 데 필요한 고품질의 정보를 만들어 냄으로써 기업의 전략적 의사결정을 돕고 사업 경쟁력의 획기적인 업그레이드가 가능하도록 할 것이다.
전세계에 광대하게 펼쳐진 제조기업의 밸류 체인에서 발생하는 천문학적 규모의 데이터 속에서 의미 있는 정보를 추출하고 맥락에 맞게 해석 및 가공, 제안하는 일은 현대 빅데이터 분석 기법(Analytics)의 발전과 더불어 이미 충분히 구현 가능하게 된 것이다.
실제로 독일 스포츠용품 업체 아디다스는 2016년 9월부터 독일 안스바흐에서 운동화를 생산하기 시작했다. 1993년 값싼 노동력을 찾아 중국과 동남아시아로 공장을 이전했던 아디다스가 23년 만에 독일 내 일부 생산라인을 가동할 수 있었던 것은 로봇과 3차원(3D) 프린터, 사물인터넷으로 무장한 완전 자동화 공장인 ‘스피드 팩토리(Speed Factory)’ 덕분이었다.
일반 공장에서는 소비자가 원하는 맞춤형 신발을 제작하려면 최소 20일이 걸린다. 아디다스의 스피드팩토리는 이 대기 시간을 20분의 1로 단축시켰다. 소비자가 스마트폰으로 원하는 운동화를 주문하면, 소비자가 원하는 매장에서 주문한 신발을 하루 이틀 만에 배송받는 게 가능해진다.
실제로 아디다스는 독일과 미국 애틀랜타에서 로봇과 3D 프린터를 중심으로 한 스피드 팩토리의 생산량을 늘릴 계획이다. 실리콘밸리 스타트업 카본과 3D 프린터를 통한 신발 생산속도 가속화를 목적으로 파트너십 계약을 맺기도 했다. 나이키, 언더아머 등 경쟁사들도 사물인터넷 시스템을 기반으로 하여 로봇이 제품을 생산하는 이른바 스마트 팩토리(Smart Factory) 건설을 준비하고 있다.
연간 100만 켤레를 생산하는 아디다스의 독일 내 스피드팩토리의 상주인력은 10여명에 불과하다. 보통 신발공장에서 600명이 매달려야 하는 일을 로봇이 거의 다 해치우는 셈이다. 인간 노동력의 98% 이상이 불필요해졌다. 고령화와 높은 인건비로 인해서 본국을 떠났던 아이다스가 다시 돌아갈 수 있었던 이유기도 하다.
해외시장 개척과 저렴한 임금 등을 이유로 중국과 미국, 중남미 등 앞다퉈 해외로 나갔던 일본 업체들도 자국으로 돌아가고 있다. 주요 신흥국들의 인건비 상승과 첨단 기술을 활용한 스마트 팩토리 구축 효과로 개발도상국에 만드는 이득이 예전만큼 크지 않기 때문이다. 해외 공장을 통한 기술 유출 등 보이지 않는 비용까지 감안하면 중장기적으로는 자국 공장이 유리하다는 인식이 점차 확대되고 있는 것도 사실이다.
일본 파나소닉은 2018년 5월 태국에 있던 6개 생산라인 중 1개 라인을 오사카 근교 다카쓰키 공장으로 옮기기로 하고 현장 공사에 들어갔다. 도요타와 닛산도 북미 지역에서 생산하던 물량 각각 10만 대를 일본으로 돌렸다. 파이어니어는 태국에 있던 내비게이션 생산 설비를, JVC켄우드는 말레이시아에서 오디오 생산 라인을 일본 공장으로 이전했다.
일본기업의 자국 회귀는 중국 노동자의 임금이 계속 오른 탓이다. 일본 노동자 임금 상승률은 낮고 엔화 약세가 계속돼 중국 노동자와 일본 노동자의 임금 격차는 계속 줄고 있다. 여기에 일본제조업체들이 기술력 우위를 지키기 위해 자국 공장에서 일정 정도 생산량을 유지하는 것이 필요하다고 인식이 확대되는 것도 한몫했다. 이렇게 다양한 이유로 자국으로 제조기반이 되돌아가는 현상을 리쇼어링(Reshoring)이라고 한다.
주요 기업의 리쇼어링 현황(최근 아디다스의 경우에는 리쇼어링 유예 선언을 함)이러한 스마트팩토리를 구성하는데 있어서 함께 논의되고 있는 것이 바로 스마트 물류시스템 구축이다.
DHL과 IT분야의 세계적 리더인 시스코(Cisco)는 이러한 사물인터넷 관련 동향보고서를2015년 4월부터 공동으로 발간하며, Wi-Fi 기반의 연결장치를 활용한 실시간 데이터 분석으로 물류창고업무 관련 의사결정을 향상시키는 사물인터넷 혁신 프로젝트에 관해 연구해 오고 있다. 이 보고서에서는 IP 주소를 통해 인터넷 연결이 가능한 기기가 지구상에 대략 1조 5,000억 개가 있는데, 이 중 1%인 150억 개만 현재 인터넷에 연결되어 있으며 2020년에는 500억 개까지 급증할 것이라고 예측하고 있다.
특히 창고 관리, 화물 운송, 최종 고객 배송을 포함한 전 물류 산업 밸류 체인(valuechain) 상에서 긍정적 효과를 발생시키며, 물류 서비스 제공자 및 기업, 개인 고객들에게 상당한 영향을 미칠 것으로 예상된다.
기기, 소포, 사람의 상태를 실시간으로 모니터링하고, 기기들이 어떻게 현재 작동하고 있으며 앞으로 어떻게 작동할지에 대한 측정 및 통제를 할 수 있게 된다. 또한 사람의 수동 개입을 줄이고 비즈니스 프로세스를 자동화시킴으로써, 품질과 예측력을 높이는 한편 비용 절감도 꾀할 수 있다.
물류 분야에서의 사물인터넷은 한 마디로 ‘sensing(모니터링)’과 ‘sense making(의사 결정및 분석)’의 조합이라고 볼 수 있다. ‘sensing’은 서로 다른 기술과 매개체를 이용해 공급망 내에서 여러 가지 사물들을 모니터링하는 것이며, ‘sense making’은 모니터링을 통해 산출된 광대한 양의 데이터를 처리하고, 이를 통해 다시 새로운 방안을 만들어 내는 것으로 기존의 SCM 영역에 일대 혁신을 가져올 것이라 생각한다.
사실 사물인터넷이 본격적으로 활용되기 전에도 센서, 마이크로프로세서, 무선 연결 장치를 포함한 많은 기술들이 이미 수년 전부터 물류 분야에서 도입․ 사용되고 있었다. 그렇기에 사물인터넷이 실제 운영에 활용된 것도 물류 분야가 처음이었으며, 활용 예도 배송 프로세스를 자동화하는소형 스캐너의 도입에서부터 화물의 파손여부를 감지하는 다수의 센서 설치까지 그 예가 다양하다.
사물인터넷 시대에는 RFID와 같이 저렴하면서 초소형인 식별 기기들을 통해 물품 혹은 팔렛 수준에서 정보를 처리하는 것이 가능해지면서 훨씬 스마트하게 재고를 관리할 수 있다. 창고 안으로 물품이나 원자재가 들어오는 순간부터 물품이 배송을 위해 이동할 때, 물품이 적절한 배송지로 이동되는지도 스캔을 통해 모두 모니터링되어, 창고관리시스템(Warehouse Management System; WMS)으로 처리된다. 재고 출입 상황이 창고 관리 시스템에 자동으로 업데이트 되기 때문에 정확한 재고 관리 및 통제가 가능성이 높아 진다.
사물인터넷은 창고에 물품을 보관하는 것 뿐만 아니라 기기 활용의 최적화에 있어서도 도움을 줄 수 있다. 모든 기기와 지게차를 중앙 시스템과 연결시켜 놓음으로써 창고 관리자들이 실시간으로 모든 기계들을 모니터링할 수 있다. 각각의 기기가 지금 과용(over-utilized)되고 있는지, 혹은 기기가 잠깐 여유가 있어 다른 일을 수행하도록 할 수 있는지에 관한 정보를 실시간으로 받을 수 있다.
Swisslog의 “SmartLIFT”가 바로 그런 경우이다. 지게차에 부착된 센서를 창고 천장에 있는 바코드(지게차와 바로 수직 위에 있는)와 연결시키고, 이를 통해 지게차 드라이버가 팔렛의 정확한 위치 및 방향에 관한 정보를 제공받는 내부 GPS 시스템이 구축 가능하도록 하였다. 또한 창고 관리자가 모든 지게차 드라이버들의 지게차 실시간 운행 속도, 위치, 생산성을 측정할 수 있게 되었다. 실제로 ‘Bobcat’ 회사에서 이 솔루션을 도입함으로써 지게차 드라이버 1명 당 종전보다 30% 더 많은 팔렛을 운반할 수 있게 되었다고 한다. 또한 솔루션은 현재 자동화된 프로세스의 비효율성도 인지하는 데 도움을 줄 수 있다.
사물인터넷은 항공, 선박, 도로를 이용해 수십 만개의 화물을 운송할 때 특히 그 잠재력이 더욱 빛을 발할 것이다. 사실 지금도 컨테이너에 화물이 실려 선박으로 이동 중이거나, 항공기에 실려 이동 중일 때, 위치 및 상태 추적이 모두 가능하다. 그러나 앞으로는 사물인터넷을 활용해 화물이 제 시간에, 지정 장소로, 손상 없이 이동되었는지를 추적하는 것을 넘어서 매 1미터마다, 매 1초 마다 물품의 이동을 파악해 가시성을 확보하고자 하는 것이다.
유럽에서 두 번째로 물동량이 많은 항만인 독일의 함부르크 항만은 운하 관리(fleet management)를 2015년 “smartPORT” 프로젝트를 통해 효율성도 높이고 물류업체의 생산성을 12% 향상시키게 되었다고 밝혔다. 사물인터넷 기반의 접근을 통해 선박, 철도, 육상 교통에 영향을 주는 항만 운영의 모든 상황이 유기적으로 잘 맞물려 협력할 수 있도록 한 것이다. 현재까지 함부르크 항만 공사는 함만 근처의 교통량을 모니터링하고 고량의 피해를 추적․ 감시하기 위해 도로에 300개 이상의 센서를 설치하였다. 운전자들은 디지털 신호와 모바일 앱으로 교통량과 주차에 관한 정보를 제공받게 된다. 센서가 선박의 교통량도 통제할 수 있도록 수로에도 확대 설치했다.
이것을 리테일쪽에서 강력하게 드라이브하고 있는 것이 바로 미국의 아마존이다.
아마존은 최첨단 로봇을 이용한 자동화와 더불어 직원들의 효율과 정확도를 고려해 만든 시스템을 통해 주문 1건당 사람인 직원이 관여해야 하는 시간은 평균 1분 정도밖에 되지 않는다. 2017년 기준 미국 전역에 위치한 약 150개의 아마존 물류창고에서 매일 3백만~5백만 건의 주문이 처리된다. 아마존은 2009년 주요 도시에서 프라임Prime 당일 배송서비스를 시작한 이후 일대 리테일테크의 선도자가 되었다. 2시간 내 배송 프로그램인 프라임 나우Prime Now, 드론을 이용해 30분 안에 배송을 하겠다는 프라임 에어Prime Air을 실험하고 있다. 아직 규제와 안전성에 대한 우려 등으로 상용화 전이지만 시뮬레이션과 일부 지역 테스트를 통해 고도화 중이다.
이것처럼 물류 전반에 사물인터넷 적용은 공급망 리스크 관리(End-to-end supply chain risk management) 분야에 획기적인 전환기가 될 예정이다. 점차 글로벌 공급망에서의 불확실성이 증가하면서 기존의 공급망 관리 모델로는 한계가 있기 때문이다. 자연재해, 사회정치적 불안, 충돌, 경제적 불확실성, 시장 변동성이 모두 공급망 관리의 리스크를 더하고 있다.
예를 들어 “DHL Resilience360”은 공급망 리스크 관리를 위한 하나의 툴로써 개발되었으며, 전체 공급망을 여러 계층으로 비주얼화해서 보여주는 특징이 있다. 전 세계로 esilience360을 통해 모든 운송 수단 및 시설로부터 정보를 모두 수신 받는 것이 가능해져, 긴급한 물품을 싣고 가는 트럭이 고장나거나 창고가 홍수가 나 물에 잠기게 되는 상황에 신속히 대응할 수 있다. 이 외에 항공사 파업이 있을 경우 항공 운송에서 육로 운송으로 바로 바꾸는 것도 가능하다. 이제 사물인터넷을 통해 위험 요인을 예측할 뿐 아니라 어떻게 대응할지 분석과 해결방안 도출도 할 수 있을 것이다.
