AI 자율제조와 제조업 혁신: 한국 기계산업의 현황과 전망

1. 요약

• 본 리포트는 AI 자율제조와 디지털 트윈 기술을 중심으로 한국 기계산업의 혁신 현황과 앞으로의 전망을 분석합니다. AI 자율제조는 인공지능 기술을 활용하여 제조 공정을 자동화하고 최적화함으로써 생산성을 높이는 것을 목표로 하며, 디지털 트윈 기술은 물리적 데이터를 기반으로 가상 환경을 시뮬레이션하여 제조 공정을 개선하는 데 중요한 역할을 합니다. 리포트는 이러한 기술 도입이 한국 제조업의 경쟁력을 강화하고, 산업의 변화를 이끄는 주요 동력임을 강조합니다. 특히, 국내 기업들의 AI 자율제조 도입 사례와 관련 정부 정책, 산학연관의 협력 사례를 상세히 다루며, 헬스케어, 뷰티산업 등 다양한 분야에서의 적용 현황을 소개합니다. 또한, 기술적 도전과제를 해결하기 위한 방안과 국내외 시장 전망을 제시합니다.

2. AI 자율제조의 개념과 중요성

• 2-1. AI 자율제조의 정의

• AI 자율제조는 인공지능 기술을 활용하여 제조 공정을 자동화하고 효율성을 극대화하는 제조 방식을 의미합니다. 한국기계연구원과 한국생산기술연구원이 공동 주최한 '제조업 가치 혁신포럼'에서 논의된 바와 같이, 자율제조는 인구 감소, 생산성 저하, 공급망 재편, 탄소 중립 등의 문제를 해결하는 중요한 기술로 부각되고 있습니다.

• 2-2. 디지털 트윈의 역할

• 디지털 트윈은 물리적 세계의 데이터를 바탕으로 가상 세계에 동일한 환경을 시뮬레이션하는 기술입니다. 이 기술은 제조 공정을 디지털화하고 최적화하는데 중요한 역할을 하며, AI와 IoT, 5G 기술을 통합하여 현실과 가상의 데이터를 실시간으로 연동합니다. 이러한 기능은 제품 개발, 품질 향상, 유지보수 효율화 등을 지원합니다.

• 2-3. AI 자율제조의 주요 기능 및 장점

• AI 자율제조는 다음과 같은 주요 기능과 장점이 있습니다: 1. 생산 자동화와 최적화: AI를 활용하여 제조 공정을 자동화하고 효율적으로 운영할 수 있습니다. 2. 리소스 관리: 디지털 트윈과 IoT 데이터를 통해 자원을 효율적으로 관리할 수 있습니다. 3. 운영비 절감: 유지보수와 생산성을 최적화하여 운영비용을 절감할 수 있습니다. 기조발표에서 언급된 바와 같이, AI 자율제조 기술은 제조업 경쟁력의 새로운 원천으로 작용하며, AI 기술의 도입을 통해 글로벌 GDP가 25%까지 성장할 것으로 전망하고 있습니다.

3. 한국 기계산업의 현재 현황

• 3-1. 기계산업의 주요 통계 및 지표

• 국내 기계산업은 지속적인 성장세를 이어오고 있지만, 최근 몇 년간 일부 지표가 정체되었습니다. 2022년 기준 국내 기계산업의 생산은 약 150조 원 수준이며, 수출은 2018년 600억 달러를 돌파했으나 이후로는 정체되는 추세를 보이고 있습니다.

• 3-2. AI 자율제조 도입 현황

• 한국 기계산업은 AI 자율제조 기술을 도입하여 생산성 향상과 경쟁력 강화를 꾀하고 있습니다. 한국기계연구원과 한국생산기술연구원은 '자율제조연구소'를 신설하고, 2023년 7월 18일 '제조업 가치 혁신포럼'을 개최하여 자율제조 기술과 관련된 정부 정책, 기술 발전 방안 등을 논의했습니다. 또한, AI 자율제조를 통해 탄소 중립, 공급망 재편 등 주요 도전에 대응하기 위한 전략을 추진하고 있습니다.

• 3-3. 관련 기업들의 동향 및 활동

• 다수의 국내 기업들이 AI 자율제조 기술 도입에 앞장서고 있습니다. 예를 들어, LS엠트론은 첨단 기술력을 기반으로 한 고성능 사출성형기를 개발하여 미국 시장에서의 경쟁력을 확보하고 있습니다. 또한, 우진세렉스는 연간 2000여 대의 사출성형기를 생산하며, 중국 절강성 영파시 경제기술개발구에 현지 공장을 설립해 연간 1000여 대를 생산·판매하고 있습니다. 더불어, AI 기반의 최신 인공지능 사출 시스템(CSI 4.0)을 도입하여 생산성을 크게 향상시키고 있습니다.

4. AI 자율제조와 디지털 트윈을 활용한 제조업 혁신 사례

• 4-1. 사출성형기 시장의 AI 기술 적용 사례

• 4-2. 뷰티산업에서의 AI 활용 현황

• 브이티(VT)사는 최근 리들샷 제조사 이앤씨의 지분 50.27%를 취득하여 이앤씨를 연결 자회사로 편입했습니다. 이 인수는 리들샷 관련 제품의 수직계열화를 통해 안정적인 생산라인을 구축하고 보안을 강화하기 위한 목적이 있습니다. 이를 통해 글로벌 시장, 특히 미국 시장에서의 리들샷 제품군 수요 증가에 즉각적이고 유기적인 대응이 가능하게 되었습니다. 마이크로니들 화장품 기술은 피부 장벽 투과 기능성과 흡수 증대 효과가 인정받아 화장품 분야에서 폭발적인 성장세를 보이고 있습니다. 브이티의 VT리들샷은 일본 시장에서 품절 대란을 일으키며 큰 인기를 증명했습니다. 브이티는 2023년 1분기에만 매출 1018억원, 영업이익 240억원을 기록하며 전년 대비 크게 성장했습니다. 아이큐어 또한 마이크로니들 화장품을 개발하여 국내와 해외 시장에 공급하며 1분기 실적에서 26% 성장을 기록했습니다. 다른 기업들, 동아에스티와 주빅, 라파스 등도 마이크로니들 화장품 브랜드를 론칭하여 시장에 진출하였습니다.

• 4-3. 헬스케어 산업에서의 AI 혁신 사례

5. 산·학·연·관 협력 및 정부 정책

• 5-1. 산학연관 협력의 중요성 및 사례

• 기계연구원과 생산기술연구원은 최근 '제조업 가치 혁신포럼'을 공동 개최하였습니다. 이 포럼에서는 다양한 산·학·연·관 전문가들이 참석하여 AI 자율제조와 디지털 트윈 기술을 통한 제조업 혁신을 논의하였습니다. 특히, 한국기계연구원은 올해 초 '자율제조연구소'를 신설하며 연구개발 및 기술사업화에 주력하고 있습니다. 생산기술연구원은 자율제조, 수소·탄소 통합시스템, 공급망 대응 등 4가지 핵심 솔루션을 실용화하여 국내 제조업의 위기 대응 및 가치 향상을 지원하고자 합니다.

• 5-2. 정부의 AI 자율제조 지원 정책

• 산업통상자원부는 'AI자율제조 전략 1.0'을 발표하며, AI 자율제조 본격 확산, 핵심 역량 확보, 생태계 진흥 등을 3대 핵심 과제로 삼았습니다. 이를 위해 AI 자율제조 핵심 테스트베드와 산업단지 혁신 인프라를 확충하고, 업종별 특화 AI 융합기술에 5년간 5,000억원을 투자할 계획입니다. 또한, 산업 AI, 장비로봇, 통합 솔루션 등 3대 핵심기술 확보에 예타면제 3,000억원을 투입하고, 전문 인력 1만3,000명을 양성하며, 250개 이상의 AI 자율제조 전문기업을 육성할 방침입니다.

• 5-3. 산업계의 요구사항 및 대응 방안

• 한국과학기술원 최재식 교수는 국내외 AI 기술 트렌드와 글로벌 동향을 분석하며, AI+제조업이 제조업 경쟁력의 새로운 원천임을 강조하였습니다. AI를 통해 경제적 효과는 2030년까지 15조 7,000억 달러에 달할 전망입니다. 국내 산업계에서는 기업 규모가 클수록 외부와의 협업을 통해 AI 기술을 도입하는 경향이 있으며, 이로 인해 AI 자율제조 패러다임의 도입과 운영 최적화가 중요합니다. DN솔루션즈 이강재 상무는 스마트 머신, 디지털 트윈 등의 도입 필요성을 강조하였고, 이를 통한 혁신 제조 솔루션 구축 방안을 제시하였습니다.

6. 향후 AI 자율제조의 전망과 도전과제

• 6-1. 기술적 도전과 해결 방안

• AI 자율제조 기술은 여러 기술적 도전을 겪고 있습니다. 첫 번째로, 데이터 처리 및 안전에 관한 문제를 해결해야 합니다. 예를 들어, 개인정보보호를 위한 법적 가이드라인을 준수하면서도 AI 학습 데이터를 안전하게 관리하는 것이 중요합니다. 또한, 디지털 트윈 기술을 활용하여 현실 세계와 일치하는 가상 공간을 만드는 과정에서 높은 정밀도가 요구됩니다. 이를 위해 IoT, 5G, AI 기술의 융합을 통해 데이터를 실시간으로 분석하고 처리하는 시스템이 필요합니다. 이러한 기술적 도전을 해결하기 위해선 다양한 산업에서의 협력과 지속적인 연구개발이 필수적입니다.

• 6-2. 국내외 시장 전망

• 국내외 AI 자율제조 시장은 빠르게 성장하고 있습니다. 국내에서는 AI 기술이 재정 정책, 헬스케어 서비스, 금융 서비스 등에 광범위하게 적용되고 있습니다. 예를 들어, 한국의 재정 건전성을 확보하기 위해 AI 기반 재정 관리 시스템이 도입될 가능성이 높습니다. 또한, 글로벌 경쟁력을 강화하기 위해 국내 기업들은 AI 기술을 활용하여 다양한 신제품과 서비스를 개발하고 있습니다. 해외 시장에서는 AI 기술을 사용한 스마트 제조, 클라우드 플랫폼, 프로세스 자동화 등이 활발히 이루어지고 있으며, 미국, 중국 등의 주요 국가들이 AI를 중점적으로 연구하고 있습니다.

• 6-3. AI 기술 발전이 제조업에 미치는 영향

• AI 기술의 발전은 제조업에 다양한 긍정적 영향을 미치고 있습니다. AI는 제조 공정의 효율성을 높이고, 품질 관리를 강화하며, 비용을 절감하는 데 기여하고 있습니다. 예를 들어, 디지털 트윈 기술은 제조 공정을 가상 환경에서 시뮬레이션하여 문제점을 사전에 해결하고, 제품 개발 속도를 높일 수 있습니다. 또한, AI 기반 분석 시스템은 생산 데이터를 실시간으로 모니터링하고, 예측 분석을 통해 생산성을 극대화할 수 있습니다. 이러한 기술적 혁신은 한국 제조업의 경쟁력을 강화하는 데 큰 역할을 하고 있습니다.

7. 결론

• AI 자율제조와 디지털 트윈 기술을 통한 한국 기계산업의 혁신은 산업의 효율성 향상과 경쟁력 강화를 위한 중요한 변화를 예고하고 있습니다. 리포트는 AI 자율제조 기술이 제조 공정의 자동화와 최적화를 통해 대규모 운용비 절감과 생산성 증대에 크게 기여할 것으로 전망합니다. 특히, 산학연관의 긴밀한 협력과 정부의 AI 자율제조 지원 정책이 이 같은 기술 도입 과정에서 필수적임을 강조합니다. 주요 도전과제로는 데이터 처리와 안전, 디지털 트윈의 정밀도 문제 등이 있으며, 이를 위해 다양한 산업 간 협력이 필요합니다. 미래에는 AI 기술 발전이 제조업의 혁신을 지속적으로 견인할 것으로 보이며, 국내 기업들은 이를 통해 글로벌 경쟁력을 강화하고 시장에서의 입지를 확고히 다질 수 있을 것입니다. 나아가 AI 자율제조는 지속적인 연구개발과 기술 혁신을 통해 더 나은 경제적 효과를 창출할 수 있는 잠재력을 지니고 있습니다.

8. 용어집

• 8-1. AI 자율제조 [기술]

• AI 자율제조는 인공지능을 활용하여 제조 공정을 자동화하고 최적화하는 기술로, 디지털 트윈, 데이터 분석, 예측 등을 포함합니다. 제조업의 효율성을 크게 향상시키며, 비용 절감과 품질 향상에 기여합니다.

• 8-2. 디지털 트윈 [기술]

• 디지털 트윈은 물리적 자산의 디지털 복제본으로, 실제 자산의 동작과 성능을 시뮬레이션하고 분석할 수 있는 기술입니다. 운영 효율성을 향상시키고 유지보수를 최적화하는 데 사용됩니다.

9. 출처 문서

• “AI 자율제조, 제조업·기계산업 혁신의 핵심”http://www.snmnews.com/news/articleView.html?idxno=538109
• 인공지능(AI) 기술 발전 및 활용 현황과 주요 동향 분석go-public-report-ko-7658aae9-afb2-4377-bca8-28e9ab22685b-0-0
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