Convergence 기술 : ICBM

4차 산업혁명의 주도적 기술 : ICBM(IoT, Cloud, Big data, Mobile)

4차 산업혁명은 기술 융합의 시대으로 기업의 모든 프로세스과 기술의 통합을 의미한다. 즉, IoT 데이터를 실시간으로 수집하고, 개방된 Cloud 환경에서, BigData를 저장 및 분석하고, Mobile 기기로 언제나 활용할 수 있어야 한다고 볼 수 있다. 이때, IoT의 배경이 되는 기본적인 개념이 바로 유비쿼터스 컴퓨팅이다.

유비쿼터스

유비쿼터스는 라틴어에서 유래했다. 이는 ‘신은 어디에나 존재한다'라는 뜻이다. 마치 신처럼 컴퓨터가 언제 어디서나 존재한다는 뜻으로 사용하기 시작한 이 개념은 언제 어느 곳에서든 컴퓨팅이 가능한 기기를 사용함을 의미하기도 한다. 모든 사람, 컴퓨터, 사물들을 네트워크로 연결함으로써 온라인 공간과 물리적 공간을 연결함은 보면 더할 나위 없이 적합한 단어로 보인다.

때로는 Pervasive Computing(편재형 컴퓨팅) 이라고도 하는데, 생활 속 구석구석 스며드는 컴퓨팅이라는 뜻으로 언제 어디서나 존재하다는 말과 맥락이 동일하다.

U- 비즈니스 구현 예시

(1) U-city

스마트 건축 자재 : 진동, 온도, 습도, 소음, 침입감지 등
스마트 센서 : 생체 감지
스마트 홈 가전 : 식기세척기, 냉장고, 전화, 장난감 등
스마트 자동차 : 텔레매틱스(차량 무선 인터넷 서비스) 기능
스마트 소화전 : 열 감지
스마트 교량 : 교통량, 바람의 세기, 지진, 구조적 결함 감지
스마트 가로등 : 보행자, 교통량 감지, 밝기 감지

(2) U-homecare

스마트 거울
스마트 밴드
스마트 변기

(3) U-shopping

제품의 이력 확인 가능 : 특히, 농산물, 축산물, 해산물
편리한 계산
편리한 지불

사물 인터넷 (IoT: Internet of Things)

사물 인터넷이란 모든 사물에 컴퓨터 칩과 통신 기능을 내장해 인터넷을 이용하여 사물 간에 정보를 교환하고 스스로 작동하도록 하는 기술을 의미한다. 센서를 통해 스스로 일을 하고 정보를 수집하는 동작을 예시로 볼 수 있다. 인터넷은 컴퓨터 뿐만 아니라 다양한 종류의 디바이스(장치)들이 항시 연결되어 서로 통신하면서 데이터를 공유하는 네트워크(전체 네트워크)까지 포괄하는 개념으로 이해해야 한다.

사물 인터넷의 핵심 요소

센서 : 주변 상황 정보의 획득과 실시간 전달
네트워크 인프라 : 사물-사물, 인간-사물의 인터넷 연결, 실시간 정보교환
서비스 인터페이스 : 수집된 정보의 가공, 처리, 융합 = 편하게 서비스 받기 위한 응용 서비스와 연결
보안 : 해킹 및 정보 유출 방지

사물인터넷의 핵심요소 기술 구현과 연관된 기술

클라우드 기술 : 인터넷에 연결되어 축적된 데이터를 저장
빅데이터 기술 : 데이터를 분석하는 기술
상황 인식 기술 : 데이터로부터 사용자의 콘텍스트(Context : 사용자의 행위, 주변 환경 등을 분석 → 상황에 맞게 적절한 기능을 수행)를 추출
인공지능 기술 : 기계가 자가 학습을 하도록 함

유비쿼터스와 사물인터넷의 차이점 : 주체가 다르다. 유비쿼터스는 사람, 사물인터넷은 사물이 한다는 점을 유의할 것.

스마트 팩토리 & 스마트 물류

4차 산업혁명은 제조업의 스마트화에서 시작되었다. 독일의 인더스트리 4.0(industry 4.0) 에선 제조업에 ICT를 결합하여 제조업 혁신을 이루겠다는 프로젝트을 발표했으며, Personalized Production 시대라고 명칭했다. 그리고 동시에 지능형 생산시스템을 갖춘 스마트 팩토리(Smart Factory)의 구현에 초점을 맞추었다. Industry 4.0에 대한 정의는 아래에서 더욱 자세히 참고 가능하다.

(1) Industry 4.0 정의 – Germany(경제과학연구연합과 공학한림원)

Human beings, machines and resources communicate with each other as naturally
as in a social network. → IoT 개념
Smart products know the details of how they were manufactured and how they are
intended to be used. → 언제/어디서/어떻게/왜 만들어졌는지 아는 제품
Its interfaces with smart mobility, smart logistics and smart grids will make the
smart factory a key component of tomorrow’s smart infrastructures. → 새로운 스마트 산업과도 연결되어 질 수 있도록 구성되어진 공장

(2) SMLC Definition – USA(스마트제조 선도기업 연합)

Smart manufacturing is the intensified application of advanced intelligence systems (첨단 지능형 시스템) To enable rapid manufacturing of new products, dynamic response to products demand, and real-time optimization of manufacturing production and supply chain network.
SM connects all aspects of manufacturing, from intake of raw materials to the
delivery of finished products to market. → 원자재가 최종상품이 되어 시장에 출시될 때까지의 과정이 철저하게 연결되어져서정보가 공유될 수 있는 공장

스마트 팩토리 정의

제조산업에 사물인터넷(IoT)을 결합하여 개별 공장의 설비(장비) 및 공정이 센서를 통한 네트워크로 연결되고, 생산과 관련된 모든 데이터 및 정보가 실시간으로 공유되어 생산 및 운영이 최적화된 지능형 공장이다. 공정 데이터를 실시간으로 수집하고, 이를 분석해 목적하는 바에 따라 공장 스스로 제어한다.

💡 부품,기계,설비,제품 등에 내장된 센서를 통해 정보교환 → 방대한 양의 데이터 생성→ 데이터의 실시간 수집 및 분석→ 합리적 판단(인공지능) → 오류 없이 실행

스마트 팩토리 구축 사례

스마트 팩토리 선두주자는 지멘스로 1847년 베를린에 설립했다. 현재는 세계적인 전기전자 기업으로, 스마트 인프라(빌딩/산업 자동화), 지멘스 모빌리티, 에너지 관리, 소프트웨어 등 높은 수준의 R&D- R&D 인력의 절반 이상이 소프트웨어 엔지니어이다.

지멘스의 암베르크 공장은 가장 진화한 스마트팩토리(2019년 프랑스 INSEAD 선정 ‘유럽 최고 공장’)라고 불린다. 센서와 측정장치를 통해 자동으로 제품의 이상 유무를 점검함으로써 생산성을 향상시켰다. 스마트 팩토리 공정 자동화율은 약 75%으로 상당히 높은 비율을 차지하고 있다. 이러한 스마트 팩토리는 불량률 0.0011%(제품 100만 개를 생산할 때 나오는 불량품 11개에 불과)으로 1980년 말에 비해 4000% 이상 향상된 품질을 선보인다. 품질 향상과 동시에 제품 출시기간을 단축시켰기 때문에 직원들은 중요한 의사결정 및 전략 수립 등의 업무에 집중할 수 있다.

또다른 예시로는 무인 운반차 Audi가 있다. 컨베이어 벨트 대신 무인 운반차가 차체를 싣고 다음 작업자를 찾아 스스로 움직이며, 구매자가 자신의 차량에만 적용할 특별한 색상이나 독특한 크기의 경합금 바퀴를 원할 경우 주문형·맞춤형 생산이 가능하다. 스마트팩토리 도입 후 원가절감, 인력감축 효과를 보고 있다.

스마트 팩토리 주요 목적

(1) 생산성 향상 : 납기향상, 품질향상, 인력 효율화

(2) 변화와 불확실성에 대한 유연성 향상 : 고객이 필요로 하는 고객화된 제품을 보다 저렴한 비용으로 신속하게 생산

(3) 사회적 문제 : 자원의 고갈 (재료 사용량의 절감), 인구 구조의 변화, 일과 생활의 균형 등 해결

스마트 물류

물류업에서 4차 산업혁명은 Logistics 4.0이란 이름으로 활발하게 논의되었다.

Logistics 4.0이란 빅데이터(BigData), 인공지능(AI), 사물인터넷(IoT), 산업용 로봇(industrial robot), 드론(drone) 등의 기술을 기반으로 물류 전 분야에 걸쳐 새로운 혁신이 일어나는 것으로, 신속한 배송과 비용절감이 주 특징이다. GPS를 기반으로 매장에서 배달장소까지 스스로 찾아가는 자율주행 드론을 활용한 스마트 배달, 자율주행 트럭을 활용한 무인배송이 그 예시라고 할 수 있다. 관련 예시로는 AI 자율주행 기술 기반 무인배송 시작한 월마트이 있다.

그렇다면 스마트 물류란 무엇인가.

스마트물류란 운송, 보관, 하역, 포장, 장비 및 물류시스템 등 물류의전 분야에 걸쳐 물류 운영의 효율화와 물류비용의 절감을 위해 자동화, 기계화, 무인화 기술과 유비쿼터스 기술을 물류 프로세스에 적용하는 것이다. 물류 전 과정에서 발생하는 방대한 양의 데이터 생성하고, 분석 및 처리하기에 합리적 판단이 가능하다. 이를 물류 당사자에게 전달 및 지시하여 오류 없이 실행한다.

💡 인간의 개입이 필요없는 무인 물류 프로세스

인공지능은 최적화된 배송경로를 산정해 시간과 비용을 절감,로봇은 창고관리의 생산성을 향상시키며, 드론은 다른 운송수단 접근이 어려운 곳의 배송과 오지(remote area)배송이 가능해진다.

메타버스(Metaverse)

메타버스란 현실과 가상이 상호작용하여 현실세계처럼 사회/경제/문화적 활동을 하는 가상세계를 의미한다.

1992년 미국 SF 작가 닐 스티븐슨의 소설 <SNOW CRASH>에서 처음 메타버스라는 단어가 처음 등장하였다. 이는 가상현실(Virtual Reality), 증강현실(Augmented Reality)을 뜻하는 VR, AR을 확장한 개념으로 이어진다. 결과적으로는 메타버스의 세계 안에 가상현실과 증강현실이 속해 있는 것으로 VR과 AR로 구분할 수 있다.

VR : HMD(Head Mounted Display)를 끼고 가상현실 속 정해져 있는 상황을 체험하는 ‘단방향 컨텐츠’
AR : 현실의 이미지나 배경에 가상 이미지를 겹쳐서 보여주는 기술

메타버스는 가상현실에 ‘소통’과 ‘참여’ 개념이 추가된 양방향 컨텐츠이다. 아바타를 이용해서 가상현실 속의 사람들과 대화도 나누고, 쇼핑, 취미생활, 업무도 할 수 있다. 포트나이트나 제페토 등에서는 온라인 콘서트를 하고, Jump VR에서는 졸업식,강연을 하기도 한다.

(1) 통신기술

가상현실의 경우 대용량의 컴퓨터 그래픽을 사용하기 때문에 실시간으로 다른 사람과 소통하기 위해서는 빠른 통신기술이 필요
4G보다 200배 빠른 5G 기술이 상용화되면서 가상현실 속에서도 실시간으로 소통할 수 있게 됨

(2) 그래픽 기술

그래픽 기술의 발달로 좀 더 현실감 있는 가상현실을 체험할 수 있게 됨
몰입감과 현장감 높아짐

영국 BBC는 스마트폰의 출발점이 1980년대 휴대전화인 것처럼, 메타버스가 인터넷의 미래일 수 있다는 전망이 있다.

💡 PC통신 → 인터넷 → 모바일 → 메타버스

융합시대의 경쟁전략

과거 IT 산업 내 기술 간, 제품 간 융합에서 벗어나 IT 산업과 타 산업사회 간의 전면적인 융합으로 확대했다. 산업 간 융합을 통해 기존 산업 내 제품/서비스로는 창출하기 힘든 고객 효용을 만들어낼 수 있다는 점이 주목할 만한 요건이다. 통신망의 광대역화, 반도체를 통한 초소형화/미세화 기술의 발전,소자/재료기술의 유기물 기반으로의 전환, 인공지능 기술 개발의 진전 등으로 산업 간 융합을 원활히 지원할 수 있는 여건이 마련되어야 할 것이다.

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