스마트공장 표준의 정의, 종류, 중요성, 도입 효과 및 최신 동향 분석 보고서

1. 서론

스마트공장은 정보통신기술(ICT)을 활용하여 제품의 설계, 개발 및 생산 과정에서의 데이터와 완성품 및 부품, 원자재 등에 대한 데이터를 수집한 뒤 이를 디지털화하고 모든 공정에서 데이터를 공유, 교환하며 유기적으로 연결하는 공장을 의미합니다.1 이는 제품의 기획부터 판매까지 모든 생산과정을 ICT 기술로 통합하여 최소 비용과 시간으로 고객 맞춤형 제품을 생산하는 사람 중심의 첨단 지능형 공장으로 정의될 수 있습니다.2 스마트공장은 제품 기획·개발부터 양산까지, 주문에서부터 완제품 출하까지 제조 관련 모든 과정을 포함하며, 응용 시스템뿐 아니라 현장자동화와 제어자동화 영역까지 공장 운영의 모든 부분을 포괄하는 개념입니다.2 더 나아가, 스마트공장은 제품 생산에 사물인터넷, 빅데이터 등 다양한 정보통신기술을 결합해 고객 맞춤형 제품을 생산하는 지능형 공장으로, 기존의 공장자동화와 달리 전체 과정을 정보통신기술로 통합하여 사람과 기계를 유기적으로 연결하는 특징을 가집니다.5 국가표준기술원 프레임워크에서는 스마트 제조를 가치 사슬 전반에 대한 최적화를 가능하게 하는 광의의 스마트 공장으로 정의하며, 우리 정부 역시 공장 내의 지능화뿐만 아니라 가치사슬 전체에 대한 지능화를 목표로 하고 있습니다.6

이러한 스마트공장은 상호 연결된 기계, 통신 메커니즘 및 컴퓨팅 성능의 네트워크로서, 인공 지능(AI) 및 머신 러닝과 같은 고급 기술을 사용하여 데이터를 분석하고 자동화된 프로세스를 추진하며 스스로 학습하는 사이버-물리적 시스템으로 진화하고 있습니다.8 또한, 상호 연결된 시스템과 기계를 사용하여 데이터를 생성하고(종종 실시간으로) 엔드 투 엔드 생산 프로세스를 개선하며 기계 운영자, 라인 감독자, 엔지니어, 회사 임원 등이 더 나은 결정을 내릴 수 있도록 지원하는 역할을 수행합니다.10 스마트공장은 다양한 현대 기술의 조합을 적용하여 매우 유연하고 자체 적응 가능한 제조 능력을 창출하는 데 사용되는 개념이며 12, 연결된 장치, 기계 및 생산 시스템을 사용하여 지속적으로 데이터를 수집하고 공유하는 디지털화된 제조 시설로 볼 수 있습니다.14 하드웨어 및 소프트웨어 요소를 사이버-물리적 시스템에 통합하는 시설인 스마트공장은 15, 로봇 공학, 머신 러닝 및 인공 지능(AI)과 같은 연결된 장비, 통합 애플리케이션 및 고급 기술을 사용하여 공장 현장 및 공급망 전체에서 데이터를 공유하고 높은 수준의 자동화 및 유연성을 달성하는 것을 목표로 합니다.16 스마트공장은 운영 기술(OT)과 정보 기술(IT)이 실시간으로 통합되어 함께 작동하는 방식으로 이해될 수 있으며 17, 생산 공정과 관련된 모든 기술과 디바이스가 서로 긴밀하게 네트워크를 형성하며, 공정을 스스로 판단하여 진행하는 특징을 갖습니다.18

스마트공장 도입에 있어 표준화는 생산 시스템 설비들의 기준 정보가 상이하여 연계 분석이나 성과를 도출하지 못하는 문제를 해결하는 데 필수적입니다.19 시스템 간 연계를 고려하여 생산 기초 데이터를 먼저 정의하고 시스템 구축 시 동일하게 사용하도록 하는 것이 중요합니다.19 스마트공장 공급기업의 표준 경쟁력을 강화하고 표준을 활용한 스마트공장을 보급·확산하기 위해서도 표준화는 필수적이며 20, 스마트제조 관련 표준을 하나로 모아 스마트공장 표준지도를 제작하는 이유이기도 합니다.20 국가기술표준원의 전문가 역시 스마트공장 도입 시 표준화가 우선적으로 진행되어야 한다고 강조하며, 회사의 업무부터 표준화를 해야 내부 표준화가 이루어지고 외부와 연계가 가능해진다고 설명합니다.23 중소벤처기업부는 스마트공장 표준지도를 통해 중소기업이 표준을 쉽게 활용하고, 표준을 이용한 상호운용성 확보에 기여할 것으로 기대하고 있습니다.21 국내 스마트공장은 개별 제품 및 기술 위주로 구축되어 공급기업이 다를 경우 이종 솔루션 간 데이터 교환이 되지 않는 등 설비, 시스템, 데이터 간 호환성 문제가 스마트공장 고도화에 걸림돌로 작용하는 경우가 많으므로 21, 국제 표준을 기반으로 국내 스마트공장이 나아갈 방향을 모색하고 국제 표준화에 적극적으로 대응하는 것이 중요합니다.24 스마트 제조 표준의 중요성은 기술 혁신, 경제 및 정치적 힘으로 인해 점점 더 커지고 있으며, 제조 생태계에서 연결 표준을 촉진해야 할 필요성이 있습니다.26 표준은 조직이 제품과 서비스를 보다 효율적이고 안전하며 지속 가능한 방식으로 개발, 제조 및 공급하는 데 도움이 되며 26, 소규모 기업에게 더 큰 기업과 동일한 이점을 얻고 글로벌 경쟁력을 유지할 수 있도록 함으로써 경쟁의 장을 평준화하는 역할을 합니다.26

2. 스마트공장 표준의 정의 및 중요성

스마트공장 표준은 제품 설계·개발, 제조, 유통·물류 등 생산 전체 과정에 정보 통신 기술(ICT)을 적용하여 생산성, 품질, 고객만족도 등을 향상시킬 수 있는 지능형 공장을 위한 표준을 의미합니다.28 이는 국제전기기술위원회(IEC) 전략그룹(SG8)의 '인더스트리 4.0: 스마트공장'의 프레임워크를 기초하여 작성한 한국산업표준으로서, 우리나라와 국제표준화기구의 스마트공장에 대한 개념 및 정의, 구조와 구성을 제시하는 것을 목적으로 합니다.29 스마트 공장의 궁극적인 목표는 생산시스템을 지능화, 유연화, 최적화, 효율화하여 생산성을 향상시키고 생산비용을 절감하면서, 빠르게 변화하는 외부 환경과 고급 수준의 고객 요구에 대해 능동적으로 대처할 수 있는 제조 기업을 구현하는 데 있습니다.30

스마트공장 표준은 생산 시스템 설비들의 기준 정보가 상이하여 연계 분석이나 성과를 도출하지 못하는 문제를 해결하는 데 중요한 역할을 합니다.19 체계적인 설비 기준 정보를 보유하고 시스템을 유기적으로 연동함으로써 설비 분류별 작업 및 고장 이력을 쉽게 확인하고 효율적인 예방 관리가 가능해져 높은 설비 가동률을 유지하고 생산 수율을 향상시킬 수 있습니다.19 스마트공장 관련 표준의 대부분은 국제표준화기구(ISO), 국제전기기술위원회(IEC) 등 국제기관에서 제정되므로 국내 중소기업이 직접 파악하기 어렵습니다.21 이에 중소벤처기업부는 스마트공장 표준지도를 제작하여 중소기업이 표준을 쉽게 활용하고, 표준을 이용한 상호운용성 확보에 기여할 것으로 기대하고 있습니다.21 국내 스마트공장은 기술 간 융합과 연결이 중요하지만, 그동안 개별 제품 및 기술 위주로 구축되어 공급기업이 다를 경우 이종 솔루션 간 데이터 교환이 어렵고 시스템 호환성 문제가 발생하여 스마트공장 고도화에 어려움을 겪는 경우가 많았습니다.21 따라서 국제 표준에 기반하여 국내 스마트공장이 나아갈 방향을 설정하고 국제 표준화에 적극적으로 참여하는 것이 중요합니다.24 스마트 제조 표준은 기업이 더 생산적이고 지속 가능하며 유연하게 만들 수 있도록 국가적 이니셔티브 및 산업 컨소시엄을 모니터링하고 강화하는 데 핵심적인 역할을 수행하며 26, 이는 곧 기업의 경쟁력 강화로 이어집니다.

3. 스마트공장 표준의 종류

스마트공장 표준은 다양한 측면에서 정의될 수 있으며, 주요 종류로는 통신 프로토콜 표준, 데이터 형식 표준, 보안 표준 및 기타 관련 표준 등이 있습니다.

• 통신 프로토콜 표준은 산업용 IoT 환경에서 장치 간 효율적이고 안전한 통신을 위한 규칙을 정의하며 31, 기계 작동, 환경 조건 모니터링, 분석 플랫폼에 정보 제공 등을 위한 신호 전달 역할을 수행합니다.32 널리 사용되는 프로토콜로는 Modbus, PROFINET, EtherNet/IP, EtherCAT, OPC UA, MQTT, IO-Link, MTConnect, UMATI 등이 있습니다. Modbus는 단순성과 광범위한 제조업체 지원으로 가장 널리 사용되는 산업 프로토콜 중 하나이며 32, RS-485를 사용하는 Modbus RTU와 TCP/IP 내에 Modbus 메시지를 캡슐화하는 Modbus TCP의 두 가지 주요 변형이 있습니다.32 PROFINET은 고급 실시간 기능과 광범위한 산업 채택으로 인정받는 산업용 이더넷 프로토콜로서 32, 표준, 실시간(RT) 및 동기식 실시간(IRT)의 세 가지 성능 수준을 제공하여 고속 애플리케이션에 적합합니다.32 EtherNet/IP는 표준 TCP/IP 및 UDP를 통해 CIP(Common Industrial Protocol)를 사용하는 것으로 인정받는 산업용 이더넷 프로토콜로 32, 친숙한 이더넷 인프라를 활용하여 유연한 토폴로지와 중간 정도의 실시간 성능을 제공합니다.32 EtherCAT은 초고속, 결정론적 통신을 위해 설계된 산업용 이더넷 프로토콜로 32, 데이터를 최소한의 지연으로 각 노드를 통해 처리하고 매우 낮은 대기 시간을 달성합니다.32 OPC UA는 산업 자동화에서 안전하고 신뢰할 수 있는 플랫폼 독립적인 데이터 교환 표준으로서 6, 플랫폼 독립적이고 안전한 통신 및 다양한 시스템의 원활한 통합을 제공합니다.32 MQTT는 브로커 기반 아키텍처를 사용하는 경량의 게시/구독 프로토콜로 31, 클라이언트는 특정 "토픽"에 메시지를 게시하고 구독자는 필요한 토픽만 수신하여 네트워크 오버헤드를 줄입니다.32 AMQP는 다양한 메시징 패턴을 지원하는 개방형 표준 메시징 프로토콜로 31, 메시지 전달을 보장하여 전송 중에 데이터가 손실되지 않도록 합니다.31 IO-Link는 센서 및 액추에이터를 자동화 시스템에 연결하기 위한 강력한 포인트-투-포인트 통신 프로토콜이며 33, MTConnect는 유사한 표준화된 기능을 가진 장비가 통신할 수 있도록 하는 기계 대 기계 또는 기계 대 엔터프라이즈 통신 어휘를 제공하고 34, UMATI는 제조업체에 관계없이 기계와 소프트웨어 간의 통신을 통합하는 것을 목표로 하는 공작 기계 통신을 위한 개방형 표준입니다.33
• 데이터 형식 표준은 스마트 팩토리에서 생성되는 방대한 데이터를 수집, 저장 및 분석하기 위한 표준화된 형식을 의미하며 6, 시스템 간의 데이터 호환성 및 통합을 용이하게 합니다.38 주요 데이터 형식으로는 JSON (JavaScript Object Notation)과 XML (Extensible Markup Language) 등이 널리 사용됩니다. JSON은 웹 개발에서 주로 사용되지만, 제어 자동화 분야에서도 널리 사용되는 단순하고 인지적으로 XML보다 가벼운 텍스트 기반 형식이며 43, XML은 구조화된 데이터를 표현하고 전송하기 위한 널리 사용되는 마크업 언어입니다.44 또한, MQTT Sparkplug, DTDL (Digital Twin Definition Language), OPC UA Companion Specifications 등 특정 목적에 맞게 설계된 데이터 모델링 표준도 활용됩니다.39
• 보안 표준은 스마트 팩토리 시스템과 데이터를 사이버 위협으로부터 보호하기 위한 지침 및 규정을 의미하며 6, 생산 가동 시간, 기술 지식 및 궁극적으로 인적 안전을 보장하는 데 필요합니다.46 주요 보안 표준으로는 IEC 62443, ISO 27001, NIST Cybersecurity Framework 등이 있습니다. IEC 62443은 제조를 포함한 다양한 산업에서 산업 제어 시스템(ICS)을 보호하기 위한 표준 시리즈이며 6, ISO 27001은 정보 보안 관리 시스템에 대한 국제 표준으로서 48, NIST Cybersecurity Framework는 중요 인프라를 보호하기 위한 자발적 프레임워크입니다.47
• 기타 관련 표준으로는 디지털 트윈 표준, 인공지능 (AI) 표준, 5G 표준, 지속가능성 표준 등이 있습니다. 디지털 트윈 표준은 물리적 자산, 프로세스 및 시스템을 포함한 물리적 사물을 컴퓨터에 동일하게 표현하는 디지털 트윈 기술을 제조에 적용한 표준으로서 6, ISO 23247 (Digital Twin manufacturing framework) 시리즈가 대표적입니다.6 인공지능 (AI) 표준은 스마트 제조에서 AI 시스템이 신뢰할 수 있는지 확인하는 데 도움이 되는 표준으로서 17, IEC와 ISO의 공동 기술 위원회(ISO/IEC JTC 1)의 SC 42가 관련 표준 개발을 담당합니다.63 5G 표준은 스마트 제조를 지원하기 위한 시간 동기화를 위한 5G 표준과 함께 스마트 팩토리 운영을 지원하는 엔드 투 엔드 네트워킹 인프라의 필수적인 부분으로 예상되며 28, 5G 기술은 고속, 저지연 통신을 통해 스마트 팩토리의 연결성을 향상시키는 데 기여합니다.64 지속가능성 표준은 스마트 제조 시스템이 에너지 효율성을 모니터링하고 최적화하여 폐기물을 줄이고 비용을 절감하는 데 도움이 되는 표준으로서 26, ISO 14001이 대표적인 예입니다.49

4. 스마트공장 표준 관련 주요 기관 및 단체

스마트공장 표준화는 국내외 여러 기관 및 단체에 의해 주도되고 있습니다.

국내에서는 **국가기술표준원 (KATS)**이 스마트제조의 구성 모델, 기능 요소, 정보 교환 모델 등을 포함하는 전체 표준화 로드맵을 개발하고 국가 표준 제정을 추진하고 있습니다.6 또한, KS X 9001-2 (용어), KS X 9001-3 (운영관리시스템) 등 스마트공장 관련 국가 표준과 ISO 및 IEC 국제 표준의 KS 부합화를 추진하고 있습니다.6 **한국정보통신기술협회 (TTA)**는 기술별 PG(Project Group)를 중심으로 ICT 관련 단체표준을 개발하며, PG 609(CPS)에서 사이버물리시스템 및 ICT를 활용한 제조 스마트화 관련 표준을 개발하고 있습니다.6 CPS 모델링 및 시뮬레이션, 미들웨어, 스마트 제조 적용 지침 및 참조 모델 등 다양한 표준이 제정되었거나 개발 중입니다.6 TTA는 스마트공장, 공공안전, 사물인터넷 분야 등의 핵심표준들을 TTA 단체표준으로 채택하기도 했습니다.78 **한국산업표준 (KS)**은 국제전기기술위원회(IEC) 전략그룹(SG8)의 '인더스트리 4.0: 스마트공장'의 프레임워크를 기초하여 한국산업표준을 발행하며 29, 스마트공장에 대한 개념 및 정의, 구조와 구성을 제시하는 것을 목적으로 합니다.29 대표적인 표준으로는 KS X 9001-1 (기본 개념과 구조), KS X 9001-2 (용어), KS X 9001-3 (운영관리시스템) 등이 있습니다.29 스마트제조혁신추진단은 스마트공장 수준을 ICT기술 활용 정도 및 역량 등에 따라 5단계로 정의하고 있으며 3, 기업의 투자 여력과 현실에 맞게 점진적으로 적용할 수 있도록 지원합니다.3 한국스마트제조산업협회는 스마트 공장 보급 확산을 위해 스마트 제조 홍보, 표준, 인증, 교육 등을 수행하며 민간 부분의 역할을 주도하고 있습니다.6 **중소벤처기업부 (MSS)**는 스마트공장 공급기업의 표준 경쟁력을 강화하고 표준을 활용한 스마트공장의 보급·확산하기 위해 스마트제조 관련 표준을 하나로 모아 스마트공장 표준지도를 제작하여 제공하고 있습니다.20 **한국표준협회 (KSA)**는 스마트혁신 스마트공장 구축을 통한 고객맞춤형 생산·공급 체계 구축 및 경쟁력 제고를 추진하며 79, 스마트공장 수준확인제 개발 및 심의기관으로서 객관적인 수준진단과 점검을 수행하고 있습니다.79 또한, 스마트공장 진단모델 기반으로 다수 중소기업의 진단 및 개선 경험을 보유하고 있습니다.79

국제적으로는 **ISO/TC 184 (International Organization for Standardization, 기술위원회 184)**가 자동화 시스템 및 통합 분야의 표준화를 담당하며 6, SC 4 (산업 데이터)와 SC 5 (상호운용성) 등의 하위 위원회를 운영하며 다양한 표준을 개발하고 있습니다.6 **IEC/TC 65 (International Electrotechnical Commission, 기술위원회 65)**는 산업프로세스 측정, 제어 및 자동화를 담당하며 스마트 공장 구성 요소들 간의 상호운용성을 보장하기 위한 기술 표준을 제정하고 있습니다.6 **IEEE Computer Society Smart Manufacturing Standards Committee (IEEE C/SM SC)**는 스마트 제조 및 관련 애플리케이션 기술 분야의 표준 개발 및 관리를 담당하며 72, 요구 사항, 아키텍처, 모델, 사례 및 기술을 포함합니다.83 **CEN-CENELEC-ETSI Coordination Group on Smart Manufacturing (SMa-CG)**는 유럽 표준화 기구 간 스마트 제조 관련 활동을 조정하기 위해 설립된 공동 그룹입니다.84 독일의 Platform Industrie 4.0는 독일 인더스트리 4.0 전략 추진 및 표준화 활동을 지원하며 7, 미국의 **Smart Manufacturing Leadership Coalition (SMLC)**은 첨단 제조 역량 확보를 목표로 하는 컨소시엄입니다.85 **MESA (Manufacturing Enterprise Solutions Association)**는 정보 기술을 통한 제조 시스템 최적화 및 비즈니스 모델 개선을 위한 표준을 제정하며 28, **ISA (International Society of Automation)**는 공급업체와 제조업체 간의 정보 모델 제공 및 운영 모델 제시를 위한 표준을 개발합니다.28 **IEC SyC SM (Smart Manufacturing)**은 스마트 제조 분야에서 IEC 및 기타 기관의 활동을 조율하고 자문을 제공하며 86, 미국의 **CESMII (Clean Energy Smart Manufacturing Innovation Institute)**는 스마트 제조 혁신 플랫폼 구축 및 교육을 제공합니다.87 또한, The Smart Factory by Deloitte는 스마트 제조 기술을 선보이는 생태계를 구축하고 있습니다.89

5. 널리 사용되는 스마트공장 표준의 예시

널리 사용되는 스마트공장 표준의 예로는 다음과 같은 것들이 있습니다. 통신 프로토콜로는 Modbus, PROFINET, EtherNet/IP, EtherCAT, OPC UA, MQTT 등이 있으며 32, 데이터 형식으로는 JSON이 주로 사용됩니다.44 보안 표준으로는 IEC 62443, ISO 27001, NIST Cybersecurity Framework 등이 있습니다.46 디지털 트윈 관련 표준으로는 ISO 23247 (Digital Twin Manufacturing Framework)가 있습니다.6 IEEE에서는 IEEE P2671, IEEE P2672, IEEE P2806 등의 표준을 개발하고 있습니다.72 국내에서는 국가기술표준원의 KS X 9001 시리즈가 스마트공장 표준으로 활용되고 있으며 6, IEC에서는 IEC PAS 63088 (RAMI 4.0)이 참조 모델로 사용됩니다.6 또한, ISA에서는 ISA95 (IEC 62264) 표준을 통해 기업 제어 시스템 통합을 위한 프레임워크를 제공합니다.6

6. 스마트공장 표준 도입의 이점

스마트공장 표준 도입은 생산 효율성 및 생산성 향상, 품질 관리 개선, 유연성 및 맞춤화 증대, 비용 절감, 공급망 관리 개선, 작업자 안전 및 만족도 향상, 실시간 데이터 및 분석 활용 등 다양한 이점을 제공합니다. 실시간 모니터링 및 제어를 통해 예측 유지보수를 가능하게 하여 계획되지 않은 가동 중단 시간을 줄이고 기계가 최적의 효율로 작동하도록 보장하며 92, AI 알고리즘은 생산 데이터를 분석하여 작업 흐름을 최적화하고 병목 현상을 식별하여 생산성을 크게 향상시킵니다.92 또한, IoT 장치를 사용하여 제조 프로세스를 실시간으로 모니터링하고 제어함으로써 효율성과 생산성을 높일 수 있습니다.92 생산 중 결함 및 불일치를 실시간으로 감지하여 즉각적인 시정 조치를 가능하게 하며 92, 고급 분석은 품질 문제의 근본 원인에 대한 통찰력을 제공하여 제조업체가 높은 표준을 유지하고 스크랩률을 줄이는 데 도움을 줍니다.92 스마트공장 표준은 변화하는 생산 일정 및 고객 요구에 신속하게 적응할 수 있도록 하며 92, 자동화된 시스템과 유연한 제조 라인을 통해 광범위한 재조정 없이 맞춤형 제품의 효율적인 생산을 가능하게 합니다.92 효율적인 자원 사용, 가동 중단 시간 감소, 에너지 비용 절감 및 제품 품질 개선을 통해 상당한 재정적 이점을 제공하며 92, 스마트 기술은 개선이 필요한 프로세스를 식별하여 오류를 줄이고 운영을 간소화하여 비용 절감을 이끌어냅니다.13 통합 디지털 시스템을 통해 공급망의 엔드 투 엔드 가시성을 제공하여 수요 예측, 재고 관리 및 물류를 향상시켜 조정 개선 및 리드 타임 단축을 이끌어내며 92, 위험하고 반복적인 작업을 자동화하여 작업장 부상 위험을 줄이고 92, 고급 안전 시스템 및 실시간 모니터링은 더 안전한 작업 환경을 보장합니다.92 스마트공장 표준은 실시간으로 분석하여 의사 결정을 개선할 수 있는 방대한 양의 데이터를 생성하여 생산 성능에 대한 통찰력을 제공하고 문제를 신속하게 식별하는 데 도움이 되며 92, 스마트 팩토리 기술을 채택하면 빠르게 진화하는 시장에서 제조업체가 경쟁력을 유지할 수 있습니다.92 효율성, 품질 및 고객 만족도 향상을 통해 시장 변화에 신속하게 대응하고 경쟁 우위를 유지할 수 있도록 지원합니다.92

7. 스마트공장 표준 도입 시 발생할 수 있는 어려움이나 문제점

스마트공장 표준 도입 시에는 기존 시스템과의 통합 문제, 기술 격차 및 전문 인력 부족, 높은 초기 투자 비용, 데이터 보안 및 개인 정보 보호 문제, 조직 문화 및 변화 관리의 어려움, 상호 운용성 및 표준화 문제 등 다양한 어려움이나 문제점이 발생할 수 있습니다. 많은 제조 시설이 신구 장비가 혼합되어 운영되므로 데이터 수집을 표준화하고 최신 기술을 통합하기 어려우며 93, 오래된 시스템 인프라는 최신 스마트 제조 기술 솔루션을 구현하기 어렵게 만들 수 있습니다.88 또한, 새로운 기술이 도입됨에 따라 전문 지식에 대한 필요성이 증가하지만 많은 제조업체가 고급 시스템을 운영하고 유지 관리할 전문 지식이 부족합니다.93 스마트 팩토리 기술 구현에는 상당한 초기 비용과 복잡한 통합 프로세스가 수반되는 경우가 많아 특히 투자 수익이 즉시 명확하지 않은 경우 많은 기업에게 장벽이 될 수 있습니다.93 스마트 팩토리의 연결성 증가는 보안 위험 증가를 동반하며, 수많은 기계와 장치가 네트워크에 연결되어 있으므로 단일 장비의 취약성이 전체 시스템을 손상시킬 수 있습니다.93 스마트 팩토리로의 전환에는 기술적 변화뿐만 아니라 조직 문화 및 프로세스의 변화가 필요하며, 변화에 대한 저항은 성공적인 구현에 상당한 장벽이 될 수 있습니다.93 제조업체가 다양한 스마트 팩토리 기술을 구현함에 따라 상호 운용성과 관련된 문제에 직면하는 경우가 많으며, 서로 다른 시스템과 장치가 서로 다른 프로토콜이나 데이터 형식을 사용하여 일관성 있는 스마트 팩토리 생태계를 구축하기 어려울 수 있습니다.93

8. 스마트공장 표준화의 최신 동향 및 발전 상황

스마트공장 표준화는 인공지능 (AI) 표준화 노력 강화, 5G 기반 스마트 팩토리 표준 개발, 디지털 트윈 (Digital Twin) 표준화 진전, 지속가능한 스마트 제조 표준에 대한 관심 증대 등 다양한 측면에서 최신 동향 및 발전 상황을 보이고 있습니다. 스마트 제조에서 AI 시스템이 신뢰할 수 있는지 확인하는 데 도움이 되는 AI 표준 개발이 활발하게 이루어지고 있으며 63, 윤리적 및 사회적 우려, 애플리케이션 지침 및 사용 사례, AI의 거버넌스 영향과 관련된 표준 개발이 진행 중입니다.63 5G는 스마트 제조를 위한 시간 동기화를 지원하는 5G 표준과 함께 스마트 팩토리 운영을 지원하는 엔드 투 엔드 네트워킹 인프라의 필수적인 부분으로 예상되며 68, 5G 기술은 고속, 저지연 통신을 통해 스마트 팩토리의 연결성을 향상시켜 사이버-물리적 시스템, 디지털 트윈, 에지 컴퓨팅 및 산업 AI의 채택을 발전시키는 데 도움이 될 수 있습니다.64 디지털 전환의 기반으로서 디지털 트윈은 스마트 제조를 달성하는 데 중요하며, 스마트 센서, IoT, 클라우드 컴퓨팅, 머신 러닝 및 AI와 같은 최근 기술 발전으로 제조의 디지털화가 가능해지고 제조에서 디지털 트윈 개발이 촉진되고 있습니다.52 그러나 학제 간 특성 및 복잡성으로 인해 디지털 트윈 개념에 대한 합의가 부족하고 디지털 트윈 구현에 사용할 수 있는 다양한 표준, 기술 및 절차로 인해 노력이 더욱 복잡해질 수 있으며 55, ISO 23247 - 디지털 트윈 제조 프레임워크와 같은 표준화된 프레임워크 개발의 필요성이 강조되고 있습니다.55 스마트 제조 시스템은 에너지 효율성을 모니터링하고 최적화하여 폐기물을 줄이고 비용을 절감하는 데 도움이 될 수 있으며, 이는 지속 가능성 목표에 기여합니다.43 스마트 제조는 운영을 최적화하고 생산성을 높이며 폐기물을 줄이고 제품 품질을 개선하는 혁신적인 능력으로 인해 지속 가능성을 향상시킬 수 있습니다.74 또한, 사람의 개입 없이 기계가 직접 표준을 해석하고 적용할 수 있도록 하는 기계 판독 가능 표준에 대한 논의도 활발하게 이루어지고 있습니다.45

9. 스마트공장 표준을 성공적으로 도입한 사례

스마트공장 표준을 성공적으로 도입한 사례로는 슈나이더 일렉트릭의 Le Vaudreuil 시설, 보쉬의 중국 무석 공장, DePuy Synthes 의료 기기 제조 시설, SmartFactoryKL, 인피니언의 드레스덴 스마트 팩토리 등이 있습니다. 슈나이더 일렉트릭의 Le Vaudreuil 시설은 4차 산업혁명 기술을 대규모로 사용하여 세계에서 가장 진보된 생산 현장 중 하나로 인정받고 있으며 94, EcoStruxureTM 증강 운영자 어드바이저와 같은 최신 디지털 기술을 통합하여 운영 및 유지 관리를 가속화하여 생산성이 2%에서 7% 향상되었습니다.94 보쉬는 IIoT와 빅데이터를 결합하여 중국 우시의 보쉬 자동차 디젤 시스템 공장의 디지털 전환을 추진하였으며 94, 공장 내 기계에 센서를 내장하여 기계 상태 및 사이클 시간 데이터를 수집하고, 수집된 데이터를 실시간으로 분석하여 생산 프로세스의 병목 현상을 발견하면 작업자에게 알림을 제공합니다.94 DePuy Synthes 의료 기기 제조 시설은 디지털화 및 인더스트리 4.0을 더 잘 통합하기 위해 최근 수백만 달러 규모의 업그레이드를 거쳤으며, 존슨앤드존슨의 가장 중요한 투자 중 하나는 IoT였습니다.94 공장은 IoT 기술을 사용하여 장비를 연결하여 고급 기계 통찰력을 제공하는 물리적 자산의 디지털 표현(디지털 트윈)을 생성하여 운영 비용을 절감하고 기계 가동 중단 시간을 줄였습니다.94 SmartFactoryKL은 "미래의 지능형 공장"을 위한 길을 열기 위해 만들어졌으며, 세계 최초의 제조업체 독립적인 인더스트리 4.0 제조 공장으로 고품질의 유연한 제조 가치와 효과적인 적용 방법을 보여줍니다.94 인피니언의 드레스덴 스마트 팩토리는 지능형 네트워크 제조로 세계를 놀라게 하며, 92%의 자동화 수준으로 200개 이상의 로봇이 직원을 지원하고 4개 사업부 모두에 대해 200mm 및 300mm 웨이퍼를 기반으로 400개 이상의 다양한 제품을 적시에 고품질로 생산합니다.94

10. 결론

스마트공장 표준은 제조 기업이 디지털 전환을 성공적으로 수행하고, 생산 효율성을 극대화하며, 글로벌 경쟁력을 확보하는 데 필수적인 요소입니다. 다양한 유형의 스마트공장 표준을 이해하고, 국내외 주요 표준화 기관의 활동을 파악하는 것은 스마트 제조 전략 수립의 첫걸음입니다. 표준 도입은 초기 투자 비용, 기존 시스템과의 통합 문제, 기술 격차 등 어려움을 동반할 수 있지만, 장기적인 관점에서 얻을 수 있는 이점은 매우 큽니다. 최근에는 인공지능, 5G, 디지털 트윈과 같은 첨단 기술과 지속가능한 제조에 대한 요구를 반영하는 스마트공장 표준화 노력이 활발하게 진행되고 있습니다. 제조 기업들은 이러한 최신 동향을 주시하고, 자사의 상황에 맞는 스마트공장 표준을 적극적으로 도입하여 미래 제조 시장을 선도해야 할 것입니다.

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