지난 호에서는 치열한 개발 경쟁이 벌어지고 있는 자율주행 자동차와 자율운항 드론에 대해 살펴보았다. 이번 호에서는 산업혁명이 시작된 이후 점진적으로 인간의 기능을 대체, 향상시키며 발전해온 생산 공장에서의 자동화에 대해 알아보자.

생산 공장에서의 4차 산업혁명 진행 상황
20세기에 들어 대량 생산 라인의 도입으로 여러 가지 프로세스가 자동화되었고, 20세기 중반을 지나면서 생산 공장용 로봇이 도입되어 생산 라인에서 인간이 하던 단순 작업을 대체하기 시작했다. 아직까지 인간이 필요한 작업은 주로 시각 등의 인지기능이나 섬세한 손동작이 필요한 일들이다. 이런 일들마저도 현재 가격이 큰 폭으로 떨어지고 있는 센서, 컴퓨터 프로세서, 메모리 등과 인공지능의 발달로 인해 로봇으로 대체되어 있어 머지않아 ‘무인 공장 시대’로 접어들 전망이다.

이러한 자동화 추세는 미국과 같은 선진국에서만 일어나는 것이 아니다. 이미 생산직 노동 인구 비율이 8% 미만으로 떨어진 미국보다도 아직도 20%대 후반에 있는 중국이나 베트남 같은 개발도상국에 더 많은 자동화 요구가 있다. 베트남의 인건비는 아직 낮은 편이지만, 경제가 성장하면서 중국처럼 계속 올라갈 것으로 예상되고, 반면 자동화 비용은 점점 낮아질 것이기 때문이다.

산업용 로봇, 코봇
4차 산업혁명 시대 로봇의 특징 은 인간과 협업하는 로봇, 코봇의(collaborative robots) 출현이다. 코봇의 특징은 다음과 같다.

첫째, 가격이 저렵하다. 과거 각 상품 모델에 대해 프로그램과 그에 적합한 로봇 하드웨어를 제작했던 것과 달리, 코봇은 산업용 범용 로봇이 발전하면서 값이 저렴해졌다.

둘째, 인지 기능을 갖춘 코봇은 인간과 같은 공간에서 사용할 수 있다. 과거의 로봇은 인지 기능이 없었기 때문에 위험해서 로봇의 작업 공간에 일반 노동자들의 접근이 금지되었다. 산업용 로봇의 안전성에 대해 쉽게 이해하기 위해 쥐덫의 예를 들어보자. 지금까지의 쥐덫은 인지 기능이 없어 아이가 손가락으로 건드려도 덥석 문다. 그런데 인지 기능을 갖춘 새로운 쥐덫은 쥐가 아닌 다른 물체는 물지 않기 때문에 훨씬 더 안전하다. 쥐덫은 기껏해야 손가락을 다치는 정도지만, 육중한 산업용 로봇은 사람을 죽일 수도 있다.

생산직 고용 비율의 추이
1. 미국
지난 50여 년간 미국 GDP에서 제조업이 차지하는 비중은 10%대 초반으로 거의 변화가 없지만, 생산직 노동 인구의 비율은 1960년대 후반 25%로 최고점을 찍은 이후 2010년 8% 아래까지 떨어졌다.
MIT와 보스턴 대학 연구자들의 1990년부터 2007년까지 미국의 자동화와 고용관계 연구에 의하면 자동화가 고용과 임금에 직접적인 영향을 미쳤다고 한다. 또 다른 연구에 의하면 1973년 대비 2015년 미국의 생산직 노동자 실질 임금이 9% 하락한 반면, 자동화가 진행된 이 기간동안 생산량은 40% 이상 증가했다.

2. 중국
지난 30여 년간 중국 GDP에서 제조업이 차지하는 비중은 40%대 중반에서 오르락 내리락했다. 2012년까지는 생산직 노동 인구 비율도 꾸준히 증가해왔다. 2012년 30.3%로 최고점을 찍은 이후 2013부터는 하락세로 돌아섰다.

미국 제조업의 자동화 사례
미국 미시간 주에 있는 세계 최대의 사무실용 가구 회사 Steelcase
Steelcase는 1990년대 7개 공장에 1만명 이상을 고용했으나 닷컴 버블 붕괴, 공장 해외 이전과 자동화의 여파로 지금은 미국 내 3개 공장에서 3천명 미만을 고용하고 있다.

많은 인력이 로봇을 사용한 자동화에 의해 대체되었다. 그전까지 사람이 해오던 상품 포장용 박스 재단 및 조립도 지금은 로봇이 하고 있다. 또 과거에는 긴 매뉴얼로 훈련 받은 사람이 수많은 종류의 나사와 부품을 선택하고 순서에 따라 조립을 했는데, 이 과정은 더디고 오류도 많았다. 그런데 시각 인지 기능을 갖춘 자동화 시스템 ‘vision table’ 도입 이후, 작업 속도도 높아지고 오류 발생 비율이 거의 제로에 가깝다. 드릴을 장착한 로봇 팔이 위치에 따라 정확히 선택된 나사를 지정된 세기 만큼 조이기 때문이다.

Steelcase의 일부 직원들은 자신들을 자조적으로 ‘고기로봇’(meat robots)이라고 부른다고 한다. 10년 전에는 로봇이 사람을 도와 일했지만, 지금은 사람이 로봇을 돕는 역할을 하기 때문이라고 한다. 생산성을 높이고 인건비를 낮추는 로봇을 공급하는 사람들이나, 로봇들을 이용한 작업 프로세스를 만드는 사람들, 로봇들을 관리하는 사람들의 소득은 높은 반면, ‘고기로봇’인 단순 작업을 하는 노동자들의 소득은 점점 더 줄어 들고 있다. 또한 중급 노동자층이 점점 엷어져 고용 구조가 피라미드에서 호리병으로 이동 중에 있다. 인간 노동자들 대신 자동화 시스템과 로봇을 주로 관리해야 하는 관리자들의 학력은 대졸 이상이 요구된다.

중국 제조업 자동화 사례들
1. Foxconn
애플의 아이폰을 위탁 생산하는 타이완의 세계 최고 전자기기 위탁 생산업체 Foxconn은 지속적으로 오르는 인건비에 대응하기 위해 자동화에 노력을 기울여왔다. 2016년에 Foxconn은 생산 라인 자동화의 여파로 6만명을 해고했다. 그리고 올 초에는 모든 인력을 기계로 대체한다는 목표 아래 로봇과 자동화에 40억불을 투자한다고 발표했다.

2. Cambridge Industries Group
세계 유수의 통신 업체에 통신 장비를 납품하는 홍콩의 Cambridge Industries Group도 Foxconn과 같이 완전 자동화의 길을 가고 있다. 지속적으로 로봇을 도입하여 자동화 비율을 높인 결과 3년 전에 3,500명이던 직원이 지금 1,800명으로 줄었다. 하지만 같은 기간 동안 생산량은 2배로 증가했다. 10여년 전과 비교하면 직원수가 10분의 1로 줄었다.

아주 작은 부품 조립이나, 박스 안에 포장 등 섬세한 동작을 요구하는 부분은 사람이, 나머지는 로봇이 하고 있다. 똑똑해진 스마트 로봇은 부주의하게 사람에게 상해를 입힐 가능성이 낮아 사람과 함께 같은 공간에서 일한다. 자기의 움직임을 모짜르트 음악같은 인간적인 소리로 주변 사람들에게 알린다.

기업들의 이러한 자동화 노력은 단순히 인건비를 줄이기 위한 것만은 아니다. 제조업의 고질적인 문제인 구인난에 대한 근본적인 해결책이 필요했기 때문이다. 중국은 점점 임금이 비싸지고 생활형편이 나아지면서 공장에서 일하려는 사람들이 현저하게 줄고 있다. 또한 설연휴 후에 공장 노동자의 80%가 돌아오지 않는 등 제조업체들이 만성적인 구인난에 시달려 왔기 때문이다.

소프트웨어, 하드웨어, 재료가 함께 작동하는 3D 프린팅
우리가 지금 일상에서 사용하는 프린터가 2D 프린터라면 3D 프린터는 컴퓨터에 저장된 3차원적 정보를 가지고 ‘자동으로’ 3차원 물체를 만들어 낸다. 재료는 플라스틱이 비교적 낮은 온도에서 가공하기 쉬워서 가장 많이 쓰인다. 예를 들어 3D 프린터로 비상용 플라스틱 열쇠를 만든다고 해보자. 우선 3D 프린터에 원본 열쇠의 3D 이미지를 입력한다. 그러면 3D 프린터가 그 원본 이미지에 따라 플라스틱을 노즐로 분사해 3D 열쇠 복제품을 만든다. 원본 이미지만 입력해 두면 원본 열쇠를 잃어버려도 얼마든지 복제 열쇠를 만들 수 있다.

고기능의 3D 프린터는 열쇠보다 훨씬 복잡한 물건도 출력할수 있고, 재료도 플라스틱 외에 다른 여러 가지를 사용할수 있다. 실제로 보잉과 같은 항공기 제조업체에서는 이미 항공기에 들어가는 몇 가지 복잡한 금속 부품을 3D 프린터로 출력해서 사용하고 있다. 수천, 수만 개를 만들어야 하는 부품을 3D 프린터로 만드는 것은 경제성이 맞지 않다. 하지만 소량 생산인 경우에는 훨씬 경제적이고 빠르다.

아래 사진과 같이 집을 출력할 수 있는 3D 프린터도 있다. 아직은 집의 기본 골격만 출력하는 수준이지만, 점차 창틀과 같이 좀 더 세밀한 부분도 출력하게 될 전망이다. 또한 인공치아 제작 같은 의료영역에서도 3D 프린터가 쓰이고 있다. 그리고 믿기지 않지만, 3D 프린터를 이용한 연구 중에는 심장, 콩팥, 간과 같은 인간의 장기를 출력하려고 시도하는 바이오프린팅(bioprinting) 분야도 있다.

이번 호에서는 제조업 분야에서의 자동화 노력에 대해 살펴보았다. 다음 호에서는 공장에서 생산된 상품의 유통 및 판매 과정에서의 자동화에 대해 알아보기로 하자.

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