4차 산업혁명의 이해

주제 1.

industry 4.0과 4차 산업 혁명의 이해

1차 산업 혁명, 1770년~, 영국, 농업 위주의 산업이 공업 중심의 산업으로,

자연의 에너지(수차 동력, 인간이나 동물의 노동)가 열 에너지(석탄의 연소 에너지)로 전환, 증기 기관, 수송, 도로, 철도

대표 산업은 섬유, 기계화, 에너지 형태는 증기 기관

2차 산업 혁명, 1870년~, 미국, 독일, 전기 사용, 내연 기관, 철도 보급, 분업, 대량 생산, 에너지 형태는 전기

3차 산업 혁명, 1970년~현재, 미국, 디지털 혁명, 자동화 혁명, 반도체 혁명, 인터넷과 정보 통신, 에너지, 바이오, 전자화/자동화

4차 산업 혁명,독일의 industry 4.0(스마트 공장),  2016년 다보스 포럼, 이세돌과 인공 지능의 대결 등~ ?

말 100마리가 증기기관차 1대를 못 당하고, 촛불 100개가 전등 하나를 못 당하고, 프로기사 100명이 알파고 하나를 못 당하는데...

기술 혁명, 산업 혁명의 근간이 됨.

1차(1771년, 증기 기관, 방적기), 2차(1829년, 철도, 증기 기관차, 로켓), 3차(1875년, 전기, 철강, 카네기 강철 공장)

4차(1908년, 석유 화학, 자동차, 포드 컨베이어 시스템), 5차(1971년, 정보 통신, 인텔 마이크로 프로세서)

기술 혁명과 같은 큰 변화를 유발하는 기술 -> 범용 기술(General Purpose, Technology, GPT)

즉, GPT -> 기술 혁명 -> 산업 혁명으로...

6차 기술 혁명을 향한 GPT;

3D 프린팅(적층 제조), 나노 기술, 블록 체인, 빅 데이터, 로봇, 사물 인터넷, 인공 지능, 그리고 예측 못한 기술들

이와 함께, K-wave, 경제의 주기적인 경기 변동

1차(1785~1845년, 산업화-수차, 섬유, 철), 2차(1845~1900년, 대량 수송-증기 기관, 철도, 철강),

3차(1900~1950년, 대량 생산-전기, 화학, 내연기관), 4차(1950~1990년, 개인 이동성-석유 화학, 전자, 항공)

5차(1990~2025년, 정보화, 디지털-정보 통신, 인터넷, 자동화)

6차 주기는 2025년 이후 30년 동안 지속될 것으로 예측

산업 혁명 - 기술 혁명 - 경기 변동~ 의 동기화, 연관성... 예측...

이상, 4차 산업 혁명을 예측할 때, 주목하여야 할 점들

- 현재, 3차 산업 혁명이 부딪히고 있는 한계, 현재의 산업 패러다임으로 해결할 수 없는 난제들이 무언지 파악

- 문제들의 새로운 해결책으로 등장하는 GPT에는 어떤 것들이 있는지

- 그 GPT들이 산업, 경제적으로 활용될 수 있는 수준으로 성숙되어 있는지

- 이들 GPT들의 융합, 주변 사회 경제 환경의 현재와 미래가 지속 가능한 발전으로 이어질 수 있는지

4차 산업 혁명

산업 혁명은 의도가 아닌, 역사의 흐름과 변천 과정, 지금은 4차 산업의 밑 그림을 그리는 중...

선진 국가나 기업의 4차 산업 추진 배경

경제와 관련된 위기 상황

- 경제 성장률, 고용률, 물가, 소득 증가율, 소득 불균형 등...그리고 사회 문제, 인구 고령화...이는 사회, 정치... 전반적으로 영향을 미침

- 개발 도상국이나 신생 공업국과의 격차 감소, 위기감... 대기업, 기업의 위기감... 포춘 선정 1990년 500대 기업... 2010년 24%만 생존

2008년 세계 금융 위기가 남긴 교훈

- 주택 담보 대출 사태, 리먼 브라더스의 파산(기네스 북, 역대 최고의 파산), 제조업을 통한 금융 개혁

- 제조업이 뒷받침해주지 못하는 경제는 내부나 외부의 충격에 취약하다는 사실의 인식...

- 독일은 예외, 경제의 침체기 동안 고용 증가, 피해 최소... 2003년 첨단 제품 수출에서 세계 1위로 등극, 이는 제조업의 힘

- '라인 자본주의', 1990년 이후에도 제조업 투자 확대... 1999년 사물 인터넷, 2005년 스마트 공장 및 서비스, 2006년 사이버 물리 시스템...

- 2006년, 인더스트리 4.0, 제조업의 디지털화를 지향하는 민관협동 프로젝트

인더스트리 4.0의 정의;

디지털 혁명의 기반 위에 인공 지능, 로봇, 사물 인터넷, 자율 주행 자동차, 3D 프린팅, 나노 기술 등의 새로운 혁신 기술을 접목함으로써,

현실(물리적) 세계와 가상 세계를 융합하여 자동화 중심의 대량 생산 체계의 한계를 돌파하고

경제, 산업 등 모든 영역에 급격한 변화를 불러올 새로운 생산 능력 -> 이는 4차 산업 혁명의 도화선이 됨.

인더스트리 4.0의 특징;

- 수직적 네트워킹; 스마트 생산-물류-마케팅-서비스, 수요 지향적, 고객 맞춤형

- 수평적 통합; 실시간 최적화된 네트워크, 투명성, 유연성, 글로벌화

- 통합적 엔지니어링; 가지 사슬, 생산에서 완제품까지

- 기술 개발과 가속화; 신기술, 보완 기술의 확보와 응용

4차 산업 혁명에의 접근 방법, 제조업에서 답을 찾다

미국, 금융 위기 발생 시점인 2008년, 제조업 종사자 수에 비해 서비스업 종사자수가 2배가 많은 상태...

제조업 부가가치의 비중; 미국과 영국은 10%선... 일본은 20% 이하... 독일, 중국, 한국이 25~30%선을 유지

서비스업도... 제조업을 기반으로 발전할 수 있음...(일례로, 구매 네트워크에서의 첨단 물류 시스템 등)

제조업에서의 한개의 일자리는 다른 산업(서비스업)에서의 세개의 일자리로 확대

서비스업 확대에 따른 제조업 위축은 서비스업의 성장을 저해하면서... 경제 위기 대처 능력을 저하시킴

서비스업의 확대에는 제조업 기반이 구축되어 있어야...

새로운 서비스나 브랜드는 대부분 세상에 없던 새로운 제품이나 보완적인 부품, 즉, 제조업으로부터 출발한다!

제조업, 특히 산업의 고도화에 따른 '단계별 부가가치 - 스마일 곡선'

제조의 전, 후단계가 부가가치가 높으며... 중심의 제조 단계에서는 낮은...

- 전단계; 연구 개발, 디자인, 핵심 소재와 부품, 소프트웨어, 콘텐츠

- 후단계; 마케팅, 물류. 광고와 홍보

일례, 제조 공장이 없는 애플이 전체 이익의 80%를 취하는 모델, 비행기의 보잉과 전기 자동차의 테슬라도 마찬가지...

- 기술의 유출... 고용 지수 등 경제 지표의 저하... 위기 대응 능력의 취약함 등...의 위험도 내포

제조업이 중심이어야 하는 이유, 6가지

1. 제조업은 그간 발전에 이르는 길이 되어왔다

2. 제조업은 강대국, 강대 기업의 기반이다.  공장이나 생산량이 아닌, 제조하는 수단, 기기의 확보 능력

3. 제조업은 경제 성장의 중요한 원천이며, 위기 대응을 위한 보루이다.

4. 세계 무역은 서비스가 아닌 제품을 기반으로 하고 있다.  WTO 자료, 세계 무역의 80%는 공산품, 20%가 서비스 등

5. 서비스는 공산품에 의존한다.

6. 제조업은 고용을 창출한다.  제조업 하나의 일자리가 세 개 이상의 다른 일자리를 만든다.

주제 2

4차 산업 혁명은 제조업, 서비스업을 어떻게 변화시킬 것인가

4차산업을 선도할 기술들

- 3D 프린팅(적층 제조)

- 디지털 소재와 공정

- 드론, 자율 주행차

- 딥러닝, 인공 지능,

- 로봇(이동용, 작업용), 자율 로봇

- 모바일 기기

- 빅 데이터, 컴퓨팅(초고속, 클라우딩),

- 사물 인터넷, 스마트 센서

- 인터넷

- 그리고 예측 못한 기술들

제조업 혁신의 필요성

제조 혁명, 제조업 패러다임 자체의 변환

산업 혁명의 시작은 제조 혁명에서 비롯되었음

제조업 중심의 지역 이동으로 선진국들의 경쟁력 기반 약화

제품 수명 주기의 단축, 소비 패턴의 변화, 인구 구조의 변화, 고령화, 도시화, 지구 온난화 등의 글로벌 이슈로 혁신의 필요성 대두

기존의 생산 가격, 성능에 촛점을 맞춘 대량 생산, 자동화 생산, 글로벌 가치 사슬 형성에서 한층 업 그레이드된~

글로벌 가치 사슬의 변화에 큰 영향을 받지 않거나, 선도할 수 있는 역량이 중요

유엔 산업 개발 기구(UNIDO)의 제조 혁신(방식)

- 분산, 복합 제조; 동적인 협력, 민첨한 공급 사슬, 상호 투명한 정보 교류, 통합 능력

- 신속 대응, 맞춤형 제조; 신속, 유연한 생산 시스템과 공급 체계, 지역적/국가적 특수 수요에의 대응, 소득층별 대응

- 인간 중심 제조; 생산자, 사용자, 인구 분포를 감안한 공장 시스템

- 지속 가능, 혁신 수용 제조; 단기보다는 장기적인 비전, 개방형 혁신, 인류과 환경 중심의 경영

제조업, 서비스업의 혁신 방향

- 단순한 제품 생산에서 글로벌화, 고령화 등 사회, 경제적 요건을 수용

- 적층 제조(3D 프린팅)와 같은 새로운 제조 기술이 디지털 환경의 바탕 위에 구축

- 현재의 자동화를 넘어서 사물 인터넷, 빅 데이터, 인공 지능 등이 결합된 사이버 물리 시스템 기반의 자율화

- 제조 라인의 자율화, 유연화, 유지 보수의 효율화를 통한 생산성 행상

- 제공자와 수요자와의 공간 초월 연계가 가능

- 이를 위해, 초연결 고성능 생산 장비 개발, 첨단 센서 기술의 도입, 대용량 저전력 빅데이터 및 클라우딩 시스템 등의 개발 필요

주제 3.

제조업과 서비스업에서 4차 산업혁명 핵심기술의 적용 사례 (일례들)

4차 산업의 스마트 공장 일례

- 사이버 보안, 클라우드 컴퓨팅 환경

- 빅데이터를 통한 첨단 제조 시스템 운용

- 나노 첨단 소재와 공정 자공화, 로봇 제조와 딥 러닝, 자율 학습을 통한 검사와 제어

- 자율 이동 기기, 자동 물류 수급 및 제품 공급

- 제조 전후방 그룹, 클라이언트와의 사물 인터넷 연결

일례) 글로벌 구매 네트워크, 물류 센터

응용 제품들; 컨베이어 시스템, 로봇 캐리어, RFID 태그와 리더기, 배송 시스템, 위성, 운송 수단 등...

일례) 필립스의 전기 면도기

60개의 서로 다른 생산라인에서 600개의 모델을 생산, 수요자의 요구에 따른 유연 생산 시스템

3개의 헤드를 가진 면도기의 경우, 5~8개의 셀로 구성된 9개의 생산 라인 활용, 분리 운영이 가능한 자율 셀, 로봇 활용

제품 모델 변경시 생산 시스템이 자율 대응, 모델별 생산량의 차이를 효율적으로 배정, 생산 효율의 극대화

부품 공급기 - 부품을 트레이에서 진동 펼쳐 놓으면, 시각 시스템과 로봇이 협업, 인식, 선택 후 투입, S/W로 유연화 가능

일례) 한국

- 포스코의 디지털 트윈, 도금층 두께의 실시간 제어, 합금 성분, 공정 조건 등을 수요자의 니즈와 연결, 빅데이터, 진공지능 기반

- 삼성전자와 SK 하이닉스, 파운드리 서비스를 통한 4차 산업용 아이디어 실현을 지원, 빅데이터와 공정 유연성 확보

- 현대자동차, 신차 개발에 가상 환경과 사물 인터넷 적용, 실제 주행의 시뮬레이션 할용

- 두산 인프라코어, CPS(가상 물리 시스템) 기반 건설 장비 활용, 작업물, 작업 특성의 시뮬레이터, 무인 운전, 건설, 수송장비 활용

주제 4.

4차 산업 혁명이 변화시킨 인재 역량, 무엇을 준비하여야 할까? (인력 양성)

받아들일 수 밖에 없는 환경;

인간의 역할이 지극히 제한적이고 크게 변화될 것임, 이러한 환경을 피해자가 아닌 활용자의 입장에서 운용, 개척하여야 함.

개인이 활용할 수 있는 신개념, 신기술에 집중할 필요성

자신을 사회와 체계에 도움이 되는 플랫폼으로 창조

환경 변화에 능동적으로 대응하며, 지신만의 차별화된 역량, 역할을 수행

교육을 받을 기회는 공평하지만, 교육을 통한 자신의 플랫폼화는 스스로의 몫임.

도전적인 기업가 정신그리고 창업, 능동적인 인간

급격히 변하는 환경, 사회 구성원으로서의 정체성 유지를 위한 전문성과 다각적인 시야 확보

모든 분야를 넓게 보고 전문 분야를 깊게 아는 (디스플레이나 반도체, 설계, 공정, 소자, 회로의 연결)

생산자(producer)와 소비자(consumer)의 분리가 아닌 생산자이면서 동시에 소비자(prosumer)

생산자-소비자-전문가 영역, 혁신 전과 후의 경계에서 스스로의 가치를 활용할 수 있는 능력 배양이 필요

직장과 가정 밖에서의 활동 비중이 커짐

여가 활동, 전문성을 활용한 포괄적 네트워킹 배양이 필요

이상, 출처; 4차산업혁명보고서 (박종구 지음, 생능출판사, 2019년)