[기고] 지속가능성을 최우선 가치로 삼는 인더스트리 5.0

AI와 스마트 자동화의 융합을 통한 탄소 중립 및 순환경제 실현 가이드

글_ 헥터 바레시(Hector Barresi), 마우저 일렉트로닉스(Mouser Electronics)

기후 변화와 자원 고갈이라는 전 지구적 압박에 직면한 오늘날, 기업들은 스마트 공정과 에너지 효율 시스템, 인공지능(AI) 기반 운영을 통해 환경 영향을 최소화하는 데 사활을 걸고 있다. 인더스트리 5.0(Industry 5.0)은 이러한 흐름을 이어받아, 현대적 과제 해결을 위한 신기술을 기반으로 지속가능성에 독보적인 가치를 부여한다. 본고에서는 고도화된 스마트 자동화, 생성형 AI, 순환경제 실천 등 인더스트리 5.0의 핵심 역량이 어떻게 지속가능한 산업 공정의 미래를 견인하고 있는지 살펴본다.

에너지 효율 극대화를 위한 첨단 자동화 기술

인더스트리 5.0이 제공하는 가장 즉각적인 이점은 산업 현장의 에너지 소비 절감을 위한 첨단 자동화 기술의 도입이다. 스마트 센서는 압축기, 히터, 펌프 등 설비 전반의 에너지 사용량을 실시간 모니터링하며, 수집된 데이터는 AI 기반 에너지 관리 시스템으로 전달되어 불필요한 전력 낭비를 방지하도록 설비 운영을 최적화한다.

일례로 생산량이 낮은 구간에서 예측 알고리즘은 히터나 압축기 같은 에너지 집약적 설비의 출력을 낮추거나 가동을 중단할 최적의 시점을 스스로 판단한다. 이러한 정밀 제어는 탄소 배출 저감뿐 아니라, 설비가 꼭 필요할 때만 작동하게 함으로써 운영 비용을 대폭 절감할 수 있다.

AI의 역량은 제품 설계 단계로까지 확장된다. AI 기반 설계 도구는 용접이나 납땜 등 에너지 소모가 큰 제조 공정을 최소화할 수 있는 제품 구성을 제안한다. 단순히 부품 조립 방식을 재검토하는 것만으로도 제조업체는 에너지 소비와 탄소 발자국을 줄일 수 있으며, 나아가 제품의 재활용 용이성까지 확보할 수 있다.

AI 기반의 자원 활용 최적화와 예지보전

AI 알고리즘은 원자재부터 인적 자원에 이르기까지 산업 전반의 자원 관리 패러다임을 혁신한다. 인더스트리 5.0 환경에서 AI는 생산 공정과 공급망 최적화의 핵심이다. 스마트 팩토리는 AI를 통해 수요를 예측하고 재고를 계획하며, 정밀한 생산 일정을 수립함으로써 자재와 에너지 낭비를 원천 차단한다.

물류 측면에서도 AI는 빛을 발한다. 부품이나 원자재 운송 시 배출량을 줄이기 위해 선적을 통합하고, 탄소 배출이 적은 운송 수단이나 최적 경로를 선택해 친환경적인 물류 체계를 구축한다.

또한, AI는 예지보전을 통해 자원 효율을 극대화한다. 기존의 정기 유지보수 방식은 부품을 너무 일찍 교체하거나 고장 후 사후 대응하는 한계가 있었다. 반면 AI 시스템은 설비 데이터를 지속 분석해 실제 유지보수가 필요한 시점을 정확히 예측한다. 이는 장비 수명 연장, 부품 및 윤활유 사용량 감소로 이어지며, 불량품 발생을 억제해 보다 지속가능한 운영을 실현한다.

산업 자동화를 통한 순환경제 모델 구현

순환경제는 제조 과정의 폐기물 제로화를 지향하며, 이는 제조 공정 내 자재 재활용과 제품 회수 프로그램이라는 두 가지 축으로 실현된다.

첫째, 제조업체는 산업 자동화를 활용해 공장 내 열, 물, 자재를 재활용하는 폐루프(Closed-loop) 시스템을 구축할 수 있다. 예를 들어, 스바루(Subaru)의 일부 공장은 폐수를 정수 처리해 공정에 재투입하는 순수 재활용 시스템을 운영 중이다. 산업용 오븐의 폐열을 회수해 온수 가열에 활용하는 방식도 대표적인 사례다.^[1]

둘째, 자동화는 제품 회수 프로그램을 뒷받침한다. 펌프 전문 기업 그런포스(Grundfos)는 사용이 끝난 펌프를 반환받아 재정비하거나 재활용하는 프로그램을 운영하고 있다. 이때 AI 시스템은 회수된 부품 중 어떤 것을 새 제품에 재사용할 수 있을지 식별하는 가이드 역할을 수행하며 순환의 효율을 높인다.^[2]

[1] https://www.subaru.co.jp/en/csr/environment/waterresources.html
[2] https://www.grundfos.com/solutions/support/takeback

재생에너지의 지능형 통합 관리

글로벌 제조업체들이 태양광, 풍력 등 재생에너지를 도입하고 있지만, 기상 조건에 따른 발전량 변동성, 즉 간헐성(Intermittency) 해결이 과제로 남아 있다. AI는 에너지 생산량과 저장 수준을 실시간 모니터링하여 재생에너지와 기존 전력망 사이를 유연하게 전환하도록 지원한다. 에너지 공급이 부족할 때는 저장된 에너지를 최적 배분함으로써 공정의 연속성을 확보하는 중추적인 역할을 담당한다.

지속가능한 자동화 구현을 위한 조직적 과제와 실행 전략

지속가능한 산업 자동화를 가능케 하는 기술적 토대는 이미 빠르게 성숙하고 있지만, 실제 현장에서의 성공 여부는 기술 그 자체보다 이를 운용하는 효과적인 조직 전략에 의해 결정된다. 새로운 자동화 시스템을 도입한다는 것은 단순한 장비의 교체가 아니라, 엔지니어링과 정보기술(IT), 생산 운영 및 공급망에 이르기까지 조직 내 모든 부서가 하나의 지향점을 향해 움직여야 함을 의미한다.

이러한 전사적 정렬(Alignment)을 달성하기 위해서는 기업 내부의 근본적인 문화적 전환이 선행되어야 한다. 지속가능성이라는 목표가 특정 부서나 프로젝트팀의 지엽적인 과제에 머물러서는 동력을 얻기 어렵다. 경영진의 의사결정부터 현장 운영 인력의 실천에 이르기까지, 모든 계층이 이를 조직 전반의 핵심 우선순위이자 공통의 가치로 인식할 때 비로소 기술은 생명력을 얻는다.

조직 내 가치 정렬이 이루어진 후 맞이하게 되는 다음 과제는 기술적 통합(Integration)이다. 새롭게 도입된 첨단 자동화 기술은 기존 인프라와 단절되지 않고 유기적으로 연동되어야만 그 효과를 극대화할 수 있다. 예를 들어, 공장의 특정 공정에 로봇이나 스마트 센서를 개별적으로 배치하는 것만으로는 부족하다. 이러한 ‘부분적 효율’의 함정에서 벗어나, 시스템이 전체 운영 생태계 내에 깊숙이 통합되어야 한다. 이를 통해 에너지 절감, 예지보전, 순환경제 실천이라는 가치가 모든 제조 공정에 걸쳐 일관되고 중단 없이 적용되는 ‘폐루프(Closed-loop)’를 완성할 수 있다.

마지막으로 고려해야 할 요소는 유연한 확장성(Scalability)이다. 지속가능한 자동화 기술의 적용 범위가 점차 넓어짐에 따라, 전체 시스템은 효율성을 유지하면서도 변화하는 요구에 맞춰 유연하게 확장될 수 있어야 한다. 기술의 진보와 모범 사례가 끊임없이 쏟아지는 인더스트리 5.0 환경에서, 기업은 ‘지속적인 개선(Continuous Improvement)’에 대한 강력한 의지를 바탕으로 시스템을 고도화해 나가야 한다. 결국 지속가능한 제조 경쟁력은 기술의 도입을 넘어, 이를 유기적으로 확장하고 진화시키는 조직의 역량에서 판가름 날 것이다.

결론

인더스트리 5.0 시대, 자동화와 AI 그리고 인간의 전문성이 융합되며 지속가능성을 촉진하는 강력한 플랫폼이 마련되었다. 에너지 효율 향상부터 자원 최적화, 순환경제에 이르기까지 산업 현장의 환경 영향을 줄일 가능성은 무궁무진하다.

이러한 목표 달성을 위해서는 기술 혁신과 더불어 조직 차원의 체계적인 정렬과 통합 노력이 병행되어야 한다. 기술을 선제적으로 도입하고 조직 전반에 내재화하는 기업만이 지속가능성 목표를 달성함은 물론, 미래 산업 지형에서 독보적인 회복탄력성과 경쟁력을 확보하게 될 것이다.

[용어 정리]

• 인더스트리 5.0 (Industry 5.0): 효율 중심의 4.0을 넘어 인간 중심, 지속가능성, 회복탄력성을 핵심 가치로 삼는 차세대 산업 모델.
• 예지보전 (Predictive Maintenance): 데이터 분석을 통해 설비 고장을 사전에 예측하고 최적의 시기에 정비하는 기술.
• 순환경제 (Circular Economy): 폐기물을 줄이고 자원을 지속적으로 순환시켜 환경 부담을 최소화하는 경제 체계.
• 간헐성 (Intermittency): 기상 조건 등에 따라 재생에너지의 발전량이 일정하지 않은 특성.

저자소개

헥터 바레시(Hector Barresi)는 산업 자동화, 스마트 제조 및 디지털 전환(DX) 분야의 세계적인 기술 자문가이자 컨설턴트다. 하니웰(Honeywell), 다나허(Danaher), IDEX, GE(General Electric) 등 글로벌 기업에서 주요 임원직을 역임하며 세계 최고 수준의 제품 혁신 조직을 이끌어온 전문가로 평가받고 있다.

특히 시장 최초의 산업용 무선 센서 라인업인 하니웰 ‘XYR5000’ 개발을 주도했으며, 페인트 산업의 패러다임을 바꾼 스마트 틴팅 플랫폼 ‘틴텔리전스(Tintelligence)’를 개척하는 등 산업 현장의 디지털 혁신을 선도하는 데 중추적인 역할을 수행해 왔다. 현재는 다양한 공공 강연과 자문 활동을 통해 글로벌 산업계의 미래 비전을 제시하고 있다.

제공: 마우저일렉트로닉스