지난 3월 맥킨지는 '제조 속의 인공지능 (AI in Production)'이라는 보고서를 발간했다. 해당 보고서는 제조 산업에 인공지능 (AI)을 어떤 분야에 활용하는 것이 좋은지를 소개하고 있다.

맥킨지는 시멘트 공장 사례를 들면서 AI를 공장 운영 시스템에 적용하는 것이 효과적이라고 설명했다. 실제로 운영 시스템에 AI 적용은 4개월 만에 6.5% 운영 효율성이 향상했는데, 이는 하드웨어 업그레이드로 1.9% 향상한 것보다 4배 정도 향상한 수치이다.

맥킨지는 제조 공장이 AI를 활용해 혁신적인 성과를 내기 위해서 정보통신 (ICT) 분야 담당자와 협업이 중요하다고 강조했다. 당연히 맞는 말이다. 그러나 쉽지가 않다. 구축과 운영에 비용이 들기 때문이다.

제조 공장은 ICT 전문 인력이 많지 않다. 운영기술 (OT) 부분을 주로 필요로 하기 때문이다. 그러므로 공장은 외부에서 ICT 전문 인력을 활용해야 할 수밖에 없다. 다시 말해, 공장 내에 AI 구축을 위해서는 해당 인력이 필요하다. 그뿐만 아니라, 해당 시스템 운영에도 ICT 전문 인력이 필요하다.

결국, 제조 공장에 AI를 도입하기 위해서는 ‘ICT 전문 인력 부족’이라는 비용적 진입장벽에 부딪힐 수밖에 없다. 물론 이는 AI에만 해당하는 얘기는 아니다. 좀 더 넓게 보면, 스마트 팩토리 구축 시에 직면하는 한계점이다. 참고로 스마트 팩토리는 첨단 ICT를 도입해 운영하는 공장을 뜻한다.

이에 클라우드를 떠올리게 됐다. 공장의 ICT 전문 인력 부족을 해결할 것으로 생각했기 때문이다. 참고로 클라우드는 중앙 컴퓨팅 플랫폼으로 정의할 수 있다. 중앙에서 서버 인프라, 플랫폼, 인프라 등을 제공하는 것이 클라우드인 셈이다.

스마트 팩토리에서 클라우드가 주목받고 있어

실제로 클라우드가 스마트 팩토리 구현에서 중요하다는 사실을 여러 전시회에서 찾아볼 수 있었다.

지난 3월 코엑스에서는 ‘스마트공장· 자동화산업전 (SmartFactory + AutomationWorld 2019)’이라는 전시회가 열렸다.

해당 전시회에서도 클라우드가 주목받고 있음을 느낄 수 있었다. 지멘스는 ‘마인드스피어 (MindSphere)’라는 시스템을 소개했는데, 클라우드라는 용어가 눈에 띄었다.

마인드스피어는 공장 설비의 각종 데이터를 사물인터넷 (IoT)로 측정하고, 이를 클라우드 서비스에서 의미 있는 정보로 가공해서 제공하는 시스템이다. 참고로 지멘스는 아마존의 클라우드 서비스 (AWS)를 통해 제공한다.

또한, 지멘스는 마인드스피어 데브옵스라는 서비스를 제공한다. 데브옵스는 고객사가 원하는 애플리케이션 형태를 사용할 수 있도록 클라우드에서 플랫폼을 제공하는 서비스이다.

국내 기업도 제조에 클라우드를 적용한 서비스를 선보였다. 빛컨 (VITCON)은 IoT 플랫폼을 제공하는 기업이다. 다시 말해, 제조 산업에 IoT를 적용해 설비의 현황을 보여줄 수 있게 하는 서비스이다. 참고로 빛컨은 IoT의 정보를 자체 구축한 클라우드를 통해 현황을 보여준다.

그 외 캐드 전문 기업 PTC도 참여했다. PTC는 사용자가 증강현실(AR) 헤드셋 기기에 구현할 제조 정보를 직접 구현할 수 있는 ‘씽웍스 (ThingWorx)’와 ‘뷰포리아 스튜디오(Vuforia Studio)를 소개했다.

씽웍스는 IoT 플랫폼으로 제조 설비로부터 데이터를 추출해 클라우드에 전달하는 서비스이다. 뷰포리아는 제조 설비를 가상환경에 구현하거나 AR에 표시하는 정보를 설정할 수 있게 도와주는 서비스이다. 참고로 해당 서비스 모두 마이크로소프트 (MS)의 클라우드 서비스 ‘애저 (Azure)’를 통해 받을 수 있게 했다.

PTC는 MS와 함께 바르셀로나에서 매년 열리는 ‘모바일 월드 콩그레스’에도 참여해 전시했다. 당시 전시회에서 PTC는 산업 설비 전문 엔지니어링 전문 기업 ‘하우덴 (Howden)’에 적용한 모습을 시연했다.

이처럼, 여러 제조 기업이 스마트 팩토리 구현 시에 클라우드를 적용하고 있다. 이러한 사례는 전시회에서만 볼 수 있는 것은 아니다. 그 외 수많은 제조 기업이 클라우드를 활용하고 있다.

대표적인 예로, ‘티센크루프(Thyssenkrupp)’를 들 수 있다. 티센크루프는 2015년부터 MS와 협력했는데, 그해에 ‘맥스 (MAX)’라는 엘리베이터 운영 시스템을 개발했다. 특징은 IoT에서 모은 정보를 애저에서 분석해 화면으로 제공한다는 점이다.

그 후, 티센크루프는 MS의 AR 헤드셋 ‘홀로렌즈’를 활용해 작업자가 유지보수 작업의 효율을 높이게 했다. 티센크루프는 홀로렌즈 도입으로 작업 시간을 수십 분으로 줄일 수 있었다고 말했다. 작년 9월에는 애저 기반의 ‘디지털 트윈’을 구축했다. 티센크루프는 테스트용 실제 건물을 애저의 가상공간에 똑같이 구현했다.

혁신 진입 장벽 관점에서 본 클라우드 역할

지금까지 제조 산업에 클라우드를 적용한 사례를 살펴봤다. 이는 클라우드가 스마트 팩토리 구축 시에 비용을 절감시키기 때문이다. 그럼 구체적으로 어떤 효과를 불러오는 것일까?

이에 답변하기 위해 존 거빌 (John T. Gourville) 하버드대학교 교수가 제안한 혁신 진입 장벽 매트릭스를 살펴보자. 존 교수는 혁신이 가져올 크기(이득)와 요구되는 변화 정도(비용)을 기준으로 네 분면을 나눴다.

실패 분면(Sure Failure)은 낮은 이득과 높은 비용으로 확실히 실패하는 사업군이다. 팔기 쉬운 분면(Easy Sell)은 이득도 낮고 비용도 낮다. 말 그대로, 소비자가 사탕처럼 쉽게 구매할 수 있는 사업군이다.

장기 분면(Long Haul)은 고객에게 높은 이득을 제공하나 비용이 많이 들기 때문에 장기 투자가 필요하다. 대박 분면(Smash Hit)은 높은 이득을 제공하면서 낮은 비용을 제공하기 때문에 성공할 수밖에 없는 사업군이다.

스마트 팩토리는 클라우드 적용 전의 경우 장기 분면에 속한다고 할 수 있다. 맥킨지 사례처럼 높은 이득을 제공하나 많은 투자가 필요하다. 제조 산업에 ICS 부분이 부족하기 때문에 해당 분야에 많은 투자가 필요하기 때문이다.

그런데 클라우드가 이를 낮춰줄 수 있다. 다시 말해, ICS 부분의 투자 비용을 줄여줄 수 있다. 그러므로 클라우드는 비용을 줄여주기 때문에 대박 분면에 가까이 이동할 수 있게 하는 역할을 한다.

어떻게 가능할까? 클라우드는 중앙 컴퓨팅의 제공 정도에 따라 서비스형 인프라 (IaaS), 서비스형 플랫폼 (PaaS), 서비스형 소프트웨어 (SaaS)로 나눌 수 있다. 따라서 제조 기업은 지원받기 원하는 수준에 따라 클라우드를 이용할 수 있다. 가령, 제조 기업은 완전히 만들어진 서비스를 받기 원한다면 SaaS를 이용할 수 있다.

정리하면, 제조 기업은 클라우드를 활용함에 따라 스마트 팩토리의 구현 진입 장벽을 낮출 수 있다. 클라우드가 스마트 팩토리 확산에 기여하는 셈이다.