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4차 산업혁명시대에 따른 기계설비산업의 발전전략 수립[2018-01]

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1)과제구분
기본과제(연구기간: 2018.04.01. – 2018.12.31.)

2) 연구의 필요성
2016년 세계경제포럼에서 4차 산업혁명 개념이 등장한 후 관련 산업들이 폭발적인 성장세를 이루고 있으며, 이제 거의 모든 분야에서 4차 산업혁명 기술들의 적용이 이루어지고 있음.

기계설비산업도 국내외 적용된 4차 산업혁명 기술과 프로젝트들을 참조하여 산업특성에 맞는 기술을 적용하고 타산업과의 연계 및 융합을 통해 4차 산업혁명을 선도해나가야 함.

3) 연구의 목적
기계설비산업에서 활용가능한 4차 산업혁명 기술과 프로젝트를 알리고, 4차 산업혁명 시대를 준비하는 업체 스스로 문제점을 인식하고 나아가야할 방향성을 제시할 수 있는 지침을 만드는데 있음.

4) 연구의 내용
기계설비산업의 현황 및 환경분석

 -기계설비건설업이 전체 건설공사비의 22%에 달하며, 그 비중은 4차 산업혁명 시대가 진행됨에 따라 점차 확대되어가고 있는 추세가 될 것으로 예상됨.
 -최근 성숙기에 접어든 건설산업은 지속적인 건설투자 감소로 수익성이 하락하는 등 많은 어려움을 겪고 있으나 기계설비산업은 전체 평균 성장률보다 높은 성장률을 보이고 있음.
 -2018년 4월 기계설비법 재정으로 기계설비산업 육성과 발전을 위한 법적 기반이 갖추어져 이제 기계설비산업은 다시 한 번 도약할 수 있는 기회를 얻음.
 -현재 기계설비산업은 4차 산업혁명 기술적용 도입기로서 다양한 기술을 조사 및 검토하는 단계이므로, 기계설비산업과 관련된 4차 산업혁명 기술과 프로젝트를 알아보고 산업별 특성을 고려하여 발전전략을 수립하는 것이 필요함.
 -기계설비산업을 업종별로 5가지로 분류하면 다음과 같음.

 

기계설비산업의 현황 및 환경분석

 -4차 산업혁명은 정보통신기술을 기반으로 다양한 산업의 첨단기술과 융합되는 기술혁신을 의미하며, 현재 다양한 산업과 기술들이 서로 통합되고 융합되어가면서 새로운 산업과 기술이 개발되는 과도기에 있음.
 -국내는 ICT 발전지수는 세계 1위로 IT분야에서는 발빠른 대처를 보이고 있으나, 그 외 산업군에서는 대응이 미흡한 상황임. 4차 산업혁명 시대에 기민하게 대처하기 위해 4차산업혁명위원회에서는 ‘4차 산업혁명 대응을 위한 기본 정책방향’에서는 신산업, 신서비스 육성 및 사회변화 대응 등에 대한 대응전략을 제안함.
 -독일은 「Industry 4.0」의 추진을 통해 제조업의 혁신적인 개혁을 이루어내고 있으며, 미국은 「첨단제조파트너쉽(Advanced Manufacturing Partnership)」으로 개도국에 위치하던 제조업을 미국으로 되돌리고 있음. 일본은 「일본재흥전략」으로 IoT, 빅데이터, AI, 로봇기술 등을 통해 2020년까지 30조엔의 부가가치를 창출하도록 노력하고 있고, 중국은 「중국제조 2025(Made in China 2025)」을 통해 제조업의 경쟁력을 2025년까지 독일과 일본수준으로 끌어올리는 것을 목표로 4차 산업혁명 시대를 대응하고 있음.

기계설비산업의 4차 산업혁명 기술

 -4차 산업혁명 기술에 대한 이해를 돕고자 기계설비산업과 관련된 기술들을 살펴봄.
 -AI(인공지능)은 인간도 똑같이 학습하고 논리적으로 사고하며 판단할 수 있도록 개발된 프로그램으로 머신러닝(데이터학습) 기술을 통해서 다양한 분야에 적용되고 있음.
 -IoT(사물인터넷)은 모든 사물을 네트워크로 연결하여 사물의 특성을 지능화하는 것을 말하며, 사물 각각이 정보를 주고받으면서 효율적인 제어를 가능하게 함.
 -VR(가상현실)은 컴퓨터로 만들어놓은 가상세계에서 사람이 실제와 같은 체험을 할 수 있도록 만든 기술로 게임, 영화 등에 활용되고 있음.
 -AR(증강현실)은 현실세계에 가상의 물체를 겹쳐 보여주는 기술로 현재 자동차 앞유리의 주행정보 전달 및 스마트 글라스를 통한 각종정보 전달 등에 활용되고 있음.
 -Intelligent Robot(지능형 로봇)은 기존의 단순한 기능만 수행하던 로봇들과는 달리 감각센서를 통해 다양한 정보를 얻어서 분석하고 능동적으로 판단 및 행동할 수 있는 로봇으로 4차 산업혁명 기술이 집약된 최첨단 기술임.
 -Big Data(빅데이터)는 데이터를 단순하게 수집, 저장, 관리, 분석의 영역에서 더 나아가 대량의 데이터를 분석하여 가치를 창출하는 기술이며, 데이터가 생산되는 모든 분야에서 활용이 가능함.
 -3D Printer는 물체를 절삭가공방식이 아닌 적층방식으로 통해 제품을 생산하는 프린터를 말하며, 다양한 재료 개발을 통해서 가전, 의류, 자동차, 건설 등의 업역에서 활발히 적용되고 있음.
 -3D Scanning은 물체를 360도 스캔하여 3차원으로 인식하는 기술로서 휴대용 3D 스캐너가 개발되어 영화의 특수효과, 데이터 인식 등의 분야에서 적용되고 있음.
 -BIM은 3D 모델을 기반으로 시설물의 생애주기에 대한 모든 정보를 통합정리하여 활용가능하도록 만든 모델링 기술로, 프로젝트의 기획, 설계, 시공, 유지관리를 포괄할 수 있어 건설분야에서 많이 적용되고 있음.

기계설비산업의 4차 산업혁명 관련 프로젝트

 -기계설비산업과 관련된 4차 산업혁명 관련 프로젝트들을 정리하여 아래 그림으로 나타냈음.

 

 -IoT, 로봇공학, 빅데이터, 3D 프린터 등을 활용하여 기존의 대량생산 체계에서 소비자 중심의 다품종 소량생산, 주문생산 방식의 맞춤형 생산체계로 변화하고 있음. (사례 : 아디다스의 맞춤형 생산, 노빌리아의 맞춤형 가구)
 -인공지능과 로봇기술이 접목되어 로봇 스스로 학습하고 상황에 따라서 효율적인 결정을 내리는 지능형 노동으로 변화해나가고 있음. (사례 : 테슬라의 지능형 생산체계 구축, LS산전 전라인 자동화 스마트 팩토리)
 -빅데이터, IoT, AI 등의 기술을 하나로 엮을 수 있는 제조 플랫폼(CPS)을 적용하여 제조 산업의 패러다임을 바꾸고 있음. (사례 : 지멘스의 지능형 공장, 미쓰비시 전기의 e-F @ ctory)
 -모든 기기들이 연결되고 통합됨에 따라서 사이버 공간에서 모이는 데이터 정보 보호가 매우 중요해짐에 따라, 인공지능을 활용한 사이버 보안 솔루션이 개발되고 있음. (사례 : 생산시스템 전반에 보안솔루션을 구축한 DEW, 머신러닝 기반의 사이버 보안 시스템, 스틸케이스)
 -3D 프린팅의 폭넓은 적용을 위해 첨단소재 개발이 이루어져, 전자제품, 자동차, 건설 분야 등에 폭넓게 적용되고 있음.(사례 : 3D 프린팅 금속재료 개발, 보잉)
 -건설분야에서도 혁신기술 적용이 이루어져, 시공 단계뿐만 아니라 자재, 설계, 운영, 유지관리를 통합 관리할 수 있는 솔루션을 제공하여 효율적이고 체계적인 건설관리를 가능하도록 구현하고 있음. (사례 : 건설패러다임을 바꾸는 카테라, 건설관리 유니콘 기업, 프로코어)
 -가정 내 활용되는 모든 전자기기를 통신망으로 연결하여 모니터링하고 제어할 수 있는 기술이 바로 스마트홈이며 이미 많은 기술들이 개발 적용되고 있음. (사례 : LH의 층간소음 경보 시스템)
 -미세먼지, 실내공기질, 환경오염 감시, 인프라 감시 및 제어 등에서도 4차 산업혁명 기술을 적용하여 스마트하게 시스템을 혁신하고 있음. (사례 : 미세먼지 예보 정확성 향상, IBM 인공지능 왓슨, 싱가포르 NEWater 프로젝트)
 -인명의 안전과 관련된 시설물의 유지관리, 치안, 재해대비에도 IoT, 빅데이터, 안면인식 등의 기술을 적용하여 안전한 사회를 구현에 힘쓰고 있음. (사례 : IoT 센서를 통한 시설물 관리 시스템, 스마트 순찰차, 산사태 무인원격 감시 시스템)

기계설비산업 관련 4차 산업 정부정책 방향 파악

 -4차 산업발전에 따라 기존의 정책과 규제가 융복합 기술발전을 저해하고 있는 문제가 발생함.
 -대표적으로 신축건물에만 유비쿼터스 환경을 구축할 수 있는 ‘유비쿼터스 도시의 건설 등에 관한 법률’의 규제로 인해 U-City 발전이 원활하게 이루어지지 않고 관련 기술이 쇠퇴한 사례가 있음.
 -이에 따라 정부는 U-City의 규제를 완화하여 기존 건물에 IoT 기술을 적용할 수 있는 방식으로 ‘스마트도시의 조성 및 산업진흥 등에 관한 법률’로 개정을 실시함.
 -이처럼 현재 정부는 기존의 규제를 완화하는 방식으로 4차 산업기술 발전의 활로를 열어주고 있으며, 2018년 10월 8일 주재 국무회의에서는 규제혁신 5법 중 3가지 법안이 통과되어 규제샌드박스를 통해 완화된 규제 내에서 4차 산업혁명 신기술을 원활하게 개발하여 시장에 내놓을 수 있게 되었음.
 -규제를 완화하여 산업 발전을 촉진시키고자 하는 정부의 정책변경 방향을 파악하여 기계설비산업도 규제완화의 혜택을 이롭게 사용하면서, 제·개정이 필요한 규제를 확인하여 규제개선 의견을 정부에 제시하는 등 정책부문의 준비와 대처가 필요함.

 

기계설비산업의 4차 산업혁명 발전전략 수립

 -기계설비산업의 현황 및 환경 분석, 관련기술의 프로젝트, 정부 정책 현황 및 방향성 분석하고 기술부문과 사회부분을 통합하여 고려한 기계설비산업의 4차 산업혁명 발전전략 제시함.
 -기술부문을 제조업과 건설업으로 분류하여 주요 기술의 키워드를 도출하고, 사회부문의 교육과 제도을 보조해줄 수 있는 사회정책 키워드를 도출하여 기계설비산업의 기술·사회 특성을 고려한 발전전략을 구상함.
 -또한 주요 기술의 키워드를 3단계로 나눠 보급, 보편, 확장 단계에 적절한 키워드를 제시하였으며, 실질적인 제조, 설계, 시공, 성능점검, 유지관리, 교육, 제도 영역을 키워드와 접목하여 각 업역의 기술과 발전방향을 매치시켜 확인할 수 있도록 발전전략을 구체화하여 제시하였음.



5) 기대효과
4차 산업혁명 시대를 대비하는 기계설비 업체들에게 관련기술과 프로젝트를 소개하고, 업역별 단계별 발전방향을 세부적으로 제시함으로써 업체 스스로의 문제점을 인식하고 발전전략을 수립할 수 있는 지침을 마련하였음.

기계설비산업은 현재 1단계 보급 초기단계로 많은 시행착오와 기술발전이 필요하므로 이와 관련된 기술 및 정책연구를 지속해나갈 예정임. 

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