국내 중소 제조기업 기술혁신 및 스마트 팩토리 고도화를 위한 전문인력 양성 전략 연구 = A Study on the Training Program Strategy for Activating Smart Factory of Local Small and Midsize Manufacturer

국문 초록 (Abstract)

오늘날 제조업 생태계는 4차 산업혁명 등 글로벌 환경변화에 따라 대변혁이 급진적으로 진행 중에 있다. 대표적으로 독일을 비롯한 여러 선진국의 경우 제품, 설비 및 인간이 연결되는 사물인터넷(IoT) 기술을 기반으로, 빅데이터, AI 및 가상현실 등 혁신적인 ICT 융합기술을 중심으로 소프트웨어 기반의 새로운 비즈니스 플랫폼들이 등장하고 있다. 그러나 현재 국내에는 이러한 융합기술의 혁신을 통한 신산업 출현이 지연되고 있으며 현재 국내에서 시도되고 있는 스마트 팩토리의 실현 수준은 대부분 고도화 단계에 오르지 못한 채 설비 제어 자동화나 실시간 공정 제어 기술의 접목에 머물러 있어 향후 글로벌 기술 경쟁력의 심각한 약화가 우려되고 있다.

본 연구에서는 국내 중소 중견 기업을 대상으로 체계적인 스마트 팩토리 구축 및 고도화를 이끌어내기 위한 전문 인력 양성 전략 가이드라인 수립을 목적으로 연구를 진행하였다. 국내 제조 기업 혁신에 최적화된 스마트 팩토리 시스템 구현을 위해 선진국의 다양한 성공 사례 분석 및 전문가 인터뷰, 그리고 현 국내 중소 중견 기업에 근무하는 재직자들을 대상으로 설문을 통해 문제점을 파악하여 직무 능력 향상을 위한 Cyber physical system, 산업용 IoT, 스마트 소재 기반의 4D printing 교육 등 국내의 제조 산업을 위한 스마트 팩토리 고도화 전략을 위한 핵심 가이드라인과 , 나아가 1인 기업 창출 활성화를 위한 최신 최적설계 기법 및 유연한 제조 및 생산이 가능한 3차원 적층 제조 기술 교육 프로그램 등을 설계하였다.

또한 전문가 인터뷰와 중소/중견 제조업 재직자들을 대상으로 설문을 진행하여 민간, 정부 및 학연 협동으로 4차 산업 혁명 대응 글로벌 기술 경쟁력 제고를 위한 인재 양성 전략 가이드라인을 도출하였다. 연구는 아래와 같이 네 단계로 이루어진다. 첫 번째, 전문가 인터뷰를 통한 국내 제조 산업의 현황 및 문제점 파악과, 대상 직무자 설문에 의한 프로그램 수요 반영 및 전략 우선순위를 선정한다. 두 번째, 분석내용을 바탕으로 단기 및 중장기 전략으로 분류하고 이에 맞춰 프로그램 로드맵을 설계한다. 세 번째, 설계된 로드맵을 토대로 구체적인 교육 과정 설계를 진행한다. 네 번째, 시범 교육 수행을 통해 교육 대상자 만족도 설문을 진행하고 그 결과를 분석하여 최종 가이드라인을 도출하였다. 이를 통해 스마트 팩토리 신 기술 시험, 평가 및 검증 전문가와의 인터뷰를 통해 문제점을 파악하고 관련 분야 실무자 설문을 통해 수요 파악과 현장 요구도를 기반으로 관련 유망 기술 교육 선호도 조사를 통해 우선순위를 선정하였다.

목차 (Table of Contents)

• 표 목 차 ⅰ
• 그림목차 ⅱ
• 국문요약 ⅲ
• 제1장. 서론 1
• 1.1 연구의 배경 및 목적 1
• 1.2 연구의 내용 및 방법 2
• 제 2장. 이론적 고찰 3
• 2.1 4차산업혁명이란 3
• 2.1.1 4차산업혁명의 개념 3
• 2.1.2 세계 4차 산업혁명 추진 동향 6
• 2.2 스마트 팩토리 14
• 2.2.1 스마트 팩토리의 개념 14
• 2.2.2 스마트 팩토리 전문 인력 양성의 시사점 16
• 2.3 가상물리시스템(CPS : Cyber Physical System) 20
• 2.3.1 가상물리시스템의 개념 20
• 2.3.2 디지털 트윈의 개념 23
• 2.3.3 디지털 트윈 기술적용 사례 : SIEMENS(독일) 25
• 2.3.4 디지털 트윈 기술적용 사례 : Schneider electric(독일) 28
• 2.3.5 디지털 트윈 기술적용 사례 : PTC inc.(미국) 31
• 제 3장. 제4차 산업혁명 교육훈련과정 수요 분석 35
• 3.1 국가 인적자원개발 컨소시엄 기술 수요조사 사례분석 36
• 3.1.1 4차 산업혁명 훈련 체계 수립 사례 36
• 3.1.2 4차 산업혁명 전문 인력 교육 운영 모델 사례 38
• 3.1.3 수도권 주요 산업단지 현황 분석 사례 39
• 3.1.4 시화 반월 산업단지 수요조사 사례 결과분석 40
• 3.2 4차 산업혁명 전문 인력 교육 수요조사 45
• 제 4장. 4차 산업혁명 역량 교육 로드맵 56
• 4.1 교육 체계도 수립 56
• 4.2 4차 산업혁명 혁신 교육 로드맵 58
• 4.3 스마트 팩토리 고도화를 위한 CPS 컨설팅 제안 59
• 제 5장. 결론 67
• 참고문헌 68
• Abstract 70
• 표 목 차
• 표 1. 일본과학기술 이노베이션 기본 정책과 추진 체제 10
• 표 2. 중국제조 2025 10대 핵심 전략 산업 및 국산화 전략 11
• 표 3. 사례별 CPS 적용분야 및 특징 22
• 표 4. 국가산업단지 정책의 변화 과정 40
• 표 5. 능력 개발을 위한 교육훈련 여건 40
• 표 6. 4차 산업혁명 교육 훈련분야 및 주요 훈련 내용 44
• 표 7. 스마트 팩토리 컨설팅을 위한 주요 항목별 추진 일정 개요 62
• 표 8. 스마트 팩토리 구축을 위한 공정 항목별 주요 컨설팅 방안 63
• 그 림 목 차
• 그림 1. 4차 산업혁명의 개념 4
• 그림 2. 공유경제 플랫폼 사례(Uber) 5
• 그림 3. High-Tech Strategy 2020(독일) 7
• 그림 4. 미국 NITRD 조직 구성도 (2016년 기준) 8
• 그림 5. 그림 5. 글로벌 선도국의 4차 산업혁명 대응 전략 요약 발췌 12
• 그림 6. 국내 경제·사회의 구조적·복합적 위기현황 13
• 그림 7. 스마트 팩토리 추진 영역 14
• 그림 8. 스마트 팩토리 구성 16
• 그림 9. 21세기 네오러다이트 운동 사례(공유택시, 무인화 키오스크) 17
• 그림 10. 지능정보기술이 생산과정과 직무에 영향을 미치는 경로 18
• 그림 11. 산업혁명 시대 핵심 화두 및 핵심 플랫폼으로서의 CPS 20
• 그림 12. CPS 기반의 지능화 시스템 구축 사례 21
• 그림 13. 2017 가트너 전략 기술 트렌드 주요 키워드 23
• 그림 14. 분야별 가상물리 시스템 적용 사례 25
• 그림 15. 독일 SIEMENS의 암베르크(Amberg) 공장 혁신 분석 27
• 그림 16. 슈나이더 일렉트릭社 AR/VR Immersive Training Systems 29
• 그림 17. 슈나이더 일렉트릭의 개방형 IoT 아키텍처인 에코스트럭처 플랜트(좌)와 EcoStruxure Plant RoyHill 성공 사례(우) 30
• 그림 18. 슈나이더 일렉트릭 Eco-struxure for Healthcare 솔루션 31
• 그림 19. IIDC 2019 MarketScape worldwide IIoT platforms 32
• 그림 20. 삼성전자 증강현실 모바일 애플리케이션 Samsung HA AR 34
• 그림 21. 제조업의 서비스화 참여 주요 기업 사례 35
• 그림 22. 수요자 중심의 4차 산업혁명 전문인력 양성 체계 수립 37
• 그림 23. 4차 산업혁명 전문인력 양성 체계 구축 사례 38
• 그림 24. 단계적 4차산업혁명 교육 훈련 시스템 운영 모델 39
• 그림 25. 시화 반월 국가산업단지의 생산 및 수출 42
• 그림 26. 시화 반월 국가산업단지의 고용 및 가동률 42
• 그림 27. 수요조사 대상 기업과 4차 산업혁명 기술 분야와의 연관성 43
• 그림 28. 수요조사 대상 재직자의 4차 산업혁명 기술 교육 선호도 조사 43
• 그림 29. 4차 산업혁명 기술 교육 선호도 설문 44
• 그림 30. 4차 산업혁명 기술 교육 선호도 설문(개편) 49
• 그림 31. 4차 산업혁명 인지도 조사결과(수도권 ICT/제조분야 재직자) 50
• 그림 32. 4차 산업혁명 핵심기술 적용 분야 51
• 그림 33. IoT 기반 지능형 통합관리 시스템 분야 교육 수요조사 52
• 그림 34. 로봇 활용 제조 혁신 분야 교육 수요조사 53
• 그림 35. 스마트 소재+4D 프린팅 적층 제조 기술 수요조사 55
• 그림 36. IoT 기반 지능형 통합관리 시스템 분야 교육 훈련 체계도 56
• 그림 37. 로봇 활용 제조 혁신 교육 체계도 57
• 그림 38. 스마트 소재 3차원 적층 제조 교육 체계도 57
• 그림 39. 4차 산업혁명 혁신 고도화 교육 통합 로드맵 59
• 그림 40. 가상물리시스템 및 디지털 트윈 기술 수요조사 60
• 그림 41. 스마트 팩토리 구축 및 고도화를 위한 생산성 진단 추진 절차 61