4차 산업혁명에 가장 잘 대비하고 있는 국가로 단연 독일을 꼽을 수 있다. 독일의 제조업은 유럽 전체 제조업 부가가치의 30%를 차지할 정도로 규모가 크지만 저비용 대량생산 시스템을 갖춘 중국이나 인도와의 경쟁에서 우위를 확보하기 어려운 실정이다. 따라서 독일은 제조업에 정보통신기술(ICT)을 접목시킨 4차 산업혁명을 시작하게 되었으며, 우리는 독일의 선진기술 벤치마킹을 위하여 지난 11월 리탈(RITTAL), 쿠카(KUKA) 그리고 지멘스(SIEMENS)를 방문하였다.

제일 먼저 방문한 곳은 리탈 이노베이션이었다. 1961년에 설립된 리탈은 연매출 2.2억 유로(한화 약 2750억)의 세계적인 인클로저 제조업체로 첨단 컴퓨터 기술과 자동화의 도움을 받아 인클로저, 배전, 온도 제어장치, IT 구조, 소프트웨어 등을 제작하고 있는 기업이다. 주요 사업으로는 산업용 인클로저 시스템, 배전 시스템(버스바 시스템), 전자장치 설치 시스템, 시스템 냉각제어, IT 솔루션, 커뮤니케이션 시스템이 있으며 1만여명의 리탈 직원이 시스템을 제작하고 개발한다. 특히 리탈에서 판매하고 있는 제품들은 설계, 제작, 검증 및 테스트 과정에 대한 고객 솔루션을 함께 제공하며 최종 고객 시스템 통합을 최소 기일에 납품할 수 있는 시스템을 갖추고 있었다.

또한 리탈에서는 전기, 배선, 디바이스에 대한 자동화 솔루션으로 이플랜(EPLAN) 소프트웨어를 사용을 하고 있었다. 이플랜 소프트웨어는 리탈의 인클로저 시스템을 기반으로 각종 PLC, I/O, 파워 모듈을 이용하여 전장 라인 설계 도면과 터미널, 케이블에 대하여 설계와 검증을 가상의 공간에서 시뮬레이션 할 수 있도록 제공하는 소프트웨어이다. 이러한 소프트웨어를 사용함으로써 실제 제품 생산 및 검증 과정에서 발생할 수 있는 오류를 최소화 한다. 따라서 품질 향상과 제품 생산, 공급 일정을 단축할 수 있어 경쟁력 있는 제품 생산이 가능하도록 하는 것이다. 아울러 이플랜 소프트웨어는 산업용 전장 시스템에 대한 3D모델 DB를 구축하고 있으며, DB에 구축된 모델에 대하여 누구나 사용이 가능할 수 있도록 공개하고 있다.

리탈 이노베이션을 방문하여 공정별 제품생산 과정을 보면서 각 공정에서 사용되는 툴 및 이동형 트랙, 고정방법 등이 생산자와 사용자 입장에서 철저하게 고려된 생산 공정이라는 느낌을 받았다. 국내 중소제조기업에서도 제품의 완성도 뿐만 아니라 작업자 및 생산자 입장에서 제품의 생산 공정을 다시 한 번 돌이켜 보고 개선시킬 필요가 있을 것 같다.

다음으로 방문한 곳은 쿠카였다. 쿠카는 로봇공학 및 자동화 기술 분야의 개척자로서 1898년 요셉 켈러(Joseph Keller)와 야콥 크나피히(Jakob Knappich)에 의해 설립되었으며, 1920년대 초반에 켈러와 크나피히의 첫 번째 글자를 따서 KUKA로 명명하였다. 현재 세계 20여개 국가에 판매 및 서비스센터 지사가 있으며 쿠카 글로벌 영업지점으로는 미국, 멕시코, 브라질, 한국, 일본, 중국, 대만, 인도와 유럽 여러 나라가 있다. 그 중 쿠카 로봇 그룹은 산업용 로봇 분야와 자동차 산업에서 3대 글로벌 마켓 리더 이며, 유럽에서는 1위 입지를 공고히 하고 있다. 시스템 분야는 유럽과 북미에서 2대 마켓 리더 중 하나이며, 우주 항공산업, 의학기술, 태양광 산업 등에 혁신적인 자동화 솔루션을 개발하기 위한 포괄적 노하우를 가지고 있으며, 연 매출은 21억 유로(한화 2조 6,000억)이다. 우리는 쿠카 로보터(KUKA Roboter) 본사 방문을 통해 쿠카의 기업 철학 및 로봇 생산 방식에 대해 확인할 수 있는 기회를 얻게 되어 매우 설레었다.

독창적이고 폭넓은 산업용 로봇 포트폴리오를 보유한 쿠카는 거의 모든 가반하중 클래스 및 기종의 로봇을 공급하고 있는데 대형 로봇의 경우 고중량 프레임 및 정밀도 작업이 요구가 되며, 이러한 조립 라인의 경우 쿠카로봇을 이용하여 조립 작업이 진행되고 있었다. 또한 단위형태의 로봇 작업일 경우 정밀 작업이 요구되므로 작업자가 체계화된 작업 매뉴얼(Web 기반 작업 프로세서)을 기반으로 조립 작업을 진행하고, 자체적으로 개발된 KMR IIWA(Manipulator + Mobile)를 이용하여 각 작업 고정에서 필요한 부품을 이송하고 있었다.

쿠카의 프랑크 페트롤리 사장은 쿠카에서는 그간의 기술 노하우를 이용하여 쿠카 모바일 플랫폼에 대한 4개의 제품군을 생산 판매하고 있다고 하였다. 그 중 쿠카 옴니무브(OmniMove) 제품의 경우 90톤의 중량물을 이송할 수 있는 특수 환경 모바일 프랫폼으로 국내에서는 관련 제품을 전량 수입에 의존하고 있는 실정이다. 그러나 쿠카는 이러한 분야까지 자체 기술력을 이용하여 항공기 조립 라인에서 사용하고 있는 것을 보니 존경심과 함께 부러운 마음을 감출 수 없었다.

그리고 쿠카 로보터의 생산 공장을 둘러보면, 자동화 비율이 생각보다 많지 않고, 대부분의 공정 작업이 수작업으로 각 부품과 모듈 조립하는 것을 확인할 수 있었다. 쿠카에서는 자동화 로봇을 개발 및 생산 판매하고 있지만, 핵심이 되는 부품과 모듈은 자동화 생산보다는 작업자가 직접 생산하는 것이 제품의 신뢰성이 높다는 것이 쿠카의 철학이라고 한다. 국내에서도 생산 공정 자동화 요구가 매우 높고 실제 자동화 설비를 이용한 공정으로 제품이 생산되는 중소기업이 늘어나고 있다. 수작업을 통해 제품 품질을 향상시키고자 한다면 자동화 보다는 작업자를 고려한 생산 공정 구축이 필요하다는 것을 재확인 할 수 있는 계기가 되었다.

마지막으로 방문한 곳은 지멘스 암베르크(Amberg) 공장이었다. 독일 베를린과 뮌헨에 본사를 둔 세계적인 전기전자기업 지멘스는 발전, 송/변전, 스마트 그리드 솔루션, 전력 에너지의 효율적인 어플리케이션에 이르기까지 전력화 가치 체인 전반과 더불어 메디칼 영상과 임상 진단 분야의 글로벌 선도 기업이다. 전 세계 200여 국가에서 34만 8000여 명의 직원이 근무하는 지멘스는 전자화, 자동화, 디지털화 영역에 핵심 역량을 집중하고 있다. 지멘스 공장 중에서도 단연 최고의 미래형 공장으로 손꼽히는 곳이 암베르크 공장이며, 완벽함이라는 비전을 실현한다는 모토로 4600명이 일하고 있다. 암베르크 공장은 산업자동화 시스템 구축에 필요한 부품을 생산하며 주로 산업자동화 설비의 두뇌역할을 하는 PLC를 생산하고 있었다. 암베르크공장 자동화율은 75% 수준이고 지멘스의 산업자동화 소프트웨어(시만틱 어플리케이션)가 1000개 이상 적용됐다고 하였다. 지멘스의 기술로 만든 산업자동화 시스템을 통해 지멘스 산업자동화 부품을 만들어 내고 있는 것이 놀라웠다.

또한 암베르크 공장은 “제조라인에 융합한 수만 개 센서(하루 5만건)를 통해 수집되는 빅데이터에 대하여 생산 현장 작업자와 일부 데이터를 자동으로 분석하고 데이터를 어떻게 활용할 것인지 결정을 내리는 인터스트리 4.0 공장”이라며 제조업과 빅데이터를 어떻게 융합하는지에 대한 방법을 제시해 주고 있었다. 생산현황 모니터링 시스템 화면을 터치하면 전체 공장의 생산현황이 도표로 표시되고, 총 생산량과 지난 자정부터 지금까지 발생한 불량제품 수를 한 눈에 볼 수 있었다. 불량제품이 발생한 부분은 터치를 통하여 어떤 제품이 몇 번째 라인에서 언제 생산됐는지까지 초 단위로 기록되고 있었으며, 불량이 발생한 생산라인 상황 확인 및 해당 라인 생산 속도 변경, 불량 제품에 문제가 된 부품을 교체하는 것까지 모두 가능하다고 하였다. 또한 고객으로부터 주문이 들어오면 생산라인의 스케줄 조정을 통하여 24시간 이내 납품이 가능한 것이 암베르크 공장의 특징이라고 하였다.

사실 암베르크 공장 내부 공정 및 시설은 국내 중소제조 기업과 크게 다른 점은 없었다. 일부 공정에 대해서 자동화 라인이 추가되어 있는 부분을 제외 하고는 인터스트리 4.0을 대표하는 공장인가 하는 의구심 마저 들었다. 그러나 암베르크 공장 소개 과정에서 집중하여 설명한 부분은 각 공정에서 발생하는 센서 데이터 및 원 제품 입고, 출고 등에서 빅 데이터를 어떻게 관리하는지에 대한 부분이 있었다. 또한 암베르크 공장은 현재도 인더스트리 4.0을 지속하여 개선ㆍ보완하고 있다고 하는데 지멘스 자체적으로 개발된 PLM 소프트웨어를 이용하여 빅데이터에 대하여 관리를 하고 있으며, 팀 센터는 데이터에 대한 관리 활용을 담당하고 있었다. 국내에서도 이러한 소프트웨어 기술개발이 진행되고 있으나 아직은 미비하다. 따라서 어떠한 데이터를 누가 어떻게 사용하고 이 데이터를 어떻게 활용할 것인지 대한 데이터 개발자와 현장 작업자간의 협업이 필요하다는 생각이 들었다.

우리는 독일 기업 방문을 통해 국내에서도 로봇을 활용한 중소제조 공정혁신 과정에서 스마트공장 솔루션기술 연계 강화가 필요하며, 로봇자동화를 통한 생산성 향상과 S/W 연계를 통한 생산 데이터 관리가 필수 요소임을 확인 하였다. 현재 우리나라 역시 4차 산업혁명에 대한 여러 가지 전망과 이에 따른 투자를 진행하고 있다. 또한 글로벌 경쟁력 확보를 위해 전문기업 육성과 전문인력 양성, 스마트공장의 고도화 방안 등 기반을 마련하고 있다. 이번 방문을 계기로 다가올 4차 산업혁명의 스마트제조 혁신을 위해 로봇기술 로드맵 재정립 및 신기술 개발을 촉진하여 향후 세계로봇시장을 이끌어 갈 수 있는 선도국가의 초석이 되기를 희망해본다.▒ 홍성호ㆍ한국로봇융합연구원 선임연구원