첨단 제조

게시 날짜 : 05 October 2024

작성자 : Parul Atri

첨단 제조 기술의 활용은 제조 공정을 변화시키고 새로운 사업 기회를 창출할 수 있는 잠재력을 지니고 있습니다. 그러나 첨단 제조 기술이 가까운 미래에 기존 기술을 완전히 대체할 가능성은 낮습니다.

한 가지 이유는 특히 소규모 운영에 적합한 기존 기술들이 여전히 효과적이고 효율적이기 때문입니다. 또한, 일부 기업, 특히 소규모 기업은 첨단 제조에 필요한 도구와 소프트웨어를 구매하고 유지 관리하는 데 드는 비용이 지나치게 높다고 느낄 수 있습니다.

또한, 첨단 제조 기술로의 전환은 이러한 기술을 사용하고 유지 관리하는 데 필요한 기술을 갖춘 근로자를 양성하기 위한 교육 및 훈련에 상당한 투자를 필요로 합니다. 따라서, 이러한 요인으로 인해 특히 소규모 기업은 투자 부족으로 인해 첨단 제조를 다룰 수 있도록 근로자의 기술을 향상시키는 데 어려움을 겪습니다.

제조업은 모든 기술 혁신과 발전의 근간입니다. 제조업의 발전은 공급망 하류에 있는 수많은 다른 산업과 기업의 성장을 촉진하는 원동력이 됩니다. 최첨단 기술과 공정을 활용하여 제조업의 경쟁력을 높이는 것을 첨단 제조라고 합니다. 첨단 제조는 자본 설비를 최대한 활용하는 유연한 생산 기법을 사용하여 더욱 효과적이고 효율적이며 신속하게 대응할 수 있습니다. 장기간에 걸쳐 예측 가능한 생산과 같이 전통적인 전문 방식이 여전히 적합한 경우도 있지만, 첨단 제조는 막대한 자본 투자 없이도 산업계가 흔히 직면하는 다양한 생산 요구 사항과 대량 맞춤 생산을 처리할 수 있는 능력을 갖추고 있습니다.

첨단 제조 기술은 제조업체가 시장의 요구와 수요에 따라 생산량을 늘리거나 줄일 수 있도록 함으로써 생산성을 향상시킵니다. 제조 및 상업 활동을 지속적이고 효율적인 운영으로 통합하기 위해 첨단 제조는 정보통신기술(ICT)에 의존합니다. 이는 아이디어 구상부터 제품 수명 주기 종료까지 가치 사슬의 모든 영역을 포괄합니다. 제조 산업을 선도적인 위치에 유지하기 위해서는 "스마트 제조"라고도 불리는 첨단 제조 기술이 필수적입니다.

고급의 장점

제조 기술

• 제조 공정이 더욱 자동화되고 경제적이 되면 연구 개발에 더 많은 자원을 집중할 수 있게 되어 새롭고 흥미로운 제품을 출시할 수 있게 됩니다.
• 현대 생산 기술은 전반적으로 더 정확하고 일관성이 있으며 효율적이어서, 더 높은 품질의 제품을 더욱 신뢰할 수 있고 접근성이 좋으며 합리적인 가격으로 제공할 수 있습니다.
• 첨단 제조 기술은 제조 활동을 자동화함으로써 생산 효율성을 높여 직원들이 더욱 창의적인 업무에 집중할 수 있도록 지원합니다.
• 첨단 제조 기술의 유연성과 최적화된 계획 및 일정 관리를 통해 시장 대응력을 향상시킬 수 있습니다.

시장의 미래 전망

첨단 제조

첨단 제조 분야의 세계 시장 규모는 2023년부터 2035 년까지 연평균 약 22% 의 성장률 을 기록하며 2035년에는 약 780억 달러 에 이를 것으로 예상됩니다 . 기술 발전과 새로운 응용 분야의 인기 상승이 첨단 제조 시장의 빠른 매출 성장을 견인하고 있습니다. 첨단 제조 산업에 종사하는 기업들은 새로운 방법, 재료, 장비 개발 덕분에 생산 능력과 효율성을 향상시킬 수 있는 많은 기회를 얻고 있습니다.

첨단 제조의 목표

첨단 제조의 목표는 시장에서 경쟁 우위를 확보하는 것이며, 이를 위해 다양한 방법을 활용합니다. 생산량 증대는 첨단 제조의 주요 목표 중 하나임은 분명합니다. 생산량이 많아질수록 판매량도 늘어나기 때문입니다. 하지만 현대 제조의 목표가 생산량 증대에만 있는 것은 아닙니다. 공정 최적화 및 효율성 향상과 같은 다른 영역도 개선 대상입니다. 예를 들어, 첨단 제조는 제품 개발 기간 단축, 단위 비용 절감, 재료 사용량 감소, 재료 재고 감소, 그리고 활용도가 낮은 자본 설비의 감소를 목표로 합니다.

첨단 제조 유형

• 효율적인 생산: 이 연구는 순차적 설계와는 대조적으로 동시 설계에 중점을 두고 있으며, 설계, 시뮬레이션, 물리적 및 컴퓨터 모델링, 최첨단 제조 기술, 제어 방법 등을 포함합니다. 정밀 주조와 퀵 프로토타이핑 모두 이러한 방식을 활용합니다.
• 지능형 생산: 정보통신기술(ICT) 및 관련 물류 시스템을 활용하여 제조 시설의 수명 연장과 최적 활용을 위한 방법을 적용합니다. 이는 효과적인 모니터링, 정기적인 유지보수 및 수리를 통해 달성됩니다.
• 효율적인 조직: 유형 및 지적 자원을 포함한 산업 자원을 조정하고 활용하는 것. 이는 가상 입찰, 기업, 공유 자원 및 시설, 혁신적인 조직 구조, 창업 육성 기관, 지식 관리, 무역 및 온라인 상거래에 적용됩니다.

첨단 제조 솔루션

• 인공지능( AI)과 머신러닝은 제조업에 혁신적인 변화를 가져올 수 있습니다. AI 자체는 이미 오래전부터 존재해 왔지만, 클라우드 컴퓨팅, 빅데이터, 머신러닝과 같은 최신 기술 발전은 AI를 세계 경제의 최전선으로 끌어올리고 있습니다. 제조업에 AI를 적용하면 기업의 여러 부서에서 수집한 데이터를 바탕으로 실시간 데이터 기반 솔루션을 최적화할 수 있습니다. 예를 들어, 생산 라인 데이터를 활용하여 제조 주기 시간을 계산하고 예측함으로써 정확한 계획 및 일정 관리를 가능하게 할 수 있습니다. 센서를 사용하면 제품 품질이나 생산 설비 상태를 모니터링할 수 있습니다. 또한, 조달 분야에서는 AI를 통해 정확한 수요 예측을 하고 필요한 원자재를 그에 맞춰 주문할 수 있습니다. AI는 2035년까지 제조업의 수익을 40%까지 증가시킬 수 있을 것으로 예측됩니다.
• 나노기술: 기기가 점점 작아짐에 따라 더 작은 부품에 대한 필요성이 증가하고 있습니다. 설계자들이 더 많은 기능을 소형화된 구조에 담아야 함에 따라 나노기술은 여러 분야에서 점점 더 중요한 역할을 하고 있습니다. 또한, 나노 입자는 화학 및 생물학 분야에서 재료 특성을 개선하고, 빛의 분광학적 특성을 조절하며, 화학적 반응성을 변화시키는 데 사용됩니다.
• 로봇공학: 로봇공학은 현대 제조 공정의 핵심 요소 중 하나입니다. 이러한 자동화 기술은 무거운 물건을 들어 올리고, 정밀한 움직임과 접합을 가능하게 하며, 여러 생산 시설 전반에 걸쳐 작업 균일성을 향상시켜 주기 때문입니다. 산업용 로봇은 위험한 작업을 대신 수행함으로써 이해관계자의 위험 부담, 간접비, 낭비를 줄이고, 제품을 더욱 안정적이고 신속하며 경제적으로 생산할 수 있도록 도와줍니다. 자동차, 항공우주, 단조, 소비재 등 다양한 산업 분야에서 로봇을 널리 사용하고 있으며, 로봇공학에 대한 이해가 깊어질수록 다른 분야에도 자동화 시스템을 도입할 수 있는 가능성이 커지고 있습니다.
• 적층 제조: 적층 제조에서는 CAD 소프트웨어 또는 3D 객체 스캐너를 사용하여 기계에 정확한 기하학적 형상으로 재료를 층층이 쌓아 올리도록 지시합니다. 이를 통해 제조업체는 시스템 오류 가능성을 줄일 수 있으며, 무게 감소, 구조적 복잡성 완화, 열 방출 문제 해결 등 여러 가지 이점을 누릴 수 있습니다. 항공우주, 의료, 시제품 제작, 자동차, 소비재 등 다양한 산업 분야에서 적층 제조의 이점을 활용하고 있으며, 기술이 더욱 저렴해지고 사용이 간편해짐에 따라 이러한 산업은 더욱 확장될 것입니다.
• 레이저 가공: 레이저 기술을 활용한 레이저 가공 및 용접은 빠르고 정밀한 제품 생산을 가능하게 합니다. 레이저는 재료에 전달되는 열량을 정밀하게 제어하여 균열 및 불량 접합을 방지하고 부품의 무결성을 유지합니다. 압력 용기, 근접 센서 용접, 배터리 용접, 정밀 전자 제품 등 다양한 제품이 현재 이러한 기술을 통해 더욱 안전하고 정확하게 생산되고 있습니다.

산업 분야에서 활용

첨단 제조

첨단 제조는 복합 재료나 클라우드 컴퓨팅에 투자할 여력이 있는 모든 회사에 도입될 수 있는 것은 아닙니다. 전기 자동차, 로봇 공학, 항공 우주 산업 등과 같이 정교한 IT 인프라가 구축되어 있어야만 성공할 수 있습니다.

오늘날 첨단 제조 기술로 인해 변화하고 있는 산업 분야 목록:

• 소비재: 제품 개발 초기 단계에서 3D 프린팅은 사실적인 디자인과 기능을 갖춘 정교한 소비자 전자 제품을 제작하는 데 매우 효과적입니다. 특히 스포츠 제품의 경우, 신속하고 정확하게 제작된 초기 시제품이 큰 도움이 되었습니다. 정교한 건축 모형, 엔터테인먼트 소품 및 의상 제작 또한 성공적인 활용 사례입니다. 3D 프린팅 기술이 발전함에 따라 제작 부피와 속도가 향상될수록 향후 더 많은 소비재 제품이 적층 제조 방식으로 전환될 것으로 예상됩니다.
• 에너지: 혹독한 환경에서도 견딜 수 있는 특수 핵심 부품을 신속하게 제작하는 능력은 에너지 사업의 성공에 매우 중요합니다. 적층 제조 기술을 활용하여 효율적이고 가벼우며 필요에 따라 제작 가능한 부품과 친환경 소재를 개발함으로써 다양한 요구 사항과 현장 기능에 맞는 솔루션을 제공할 수 있습니다.
• 의료 분야: 급속도로 발전하는 의료 산업은 적층 제조 솔루션을 활용하여 의료진, 환자 및 연구 시설에 혁신을 가져오고 있습니다. 의료기기 제조업체들은 다양한 종류의 단단하고, 유연하고, 불투명하고, 투명한 3D 프린팅 소재를 사용하여 이전보다 훨씬 더 맞춤화된 디자인을 제작하고 있습니다. 수술용 등급 부품, 기능성 프로토타입, 사실적인 해부학적 모델 등을 통해 첨단 제조 기술은 생명을 구하는 기술에 있어 이전에는 상상할 수 없었던 발전을 가능하게 하고 있습니다. 정형외과용 생체 재료 임플란트 장치, 치과 장치, CT 스캔 기반 수술 전 모델, 맞춤형 톱 및 드릴 가이드, 케이스, 맞춤형 의료 기기 등은 의료 산업을 재편하고 있는 대표적인 응용 분야입니다.

최신 혁신 기술

첨단 제조

• 시뮬레이션: 제조 관리자들이 가장 많이 활용하는 혁신 및 경영 과학 분야 중 두 번째로 인기 있는 것은 시뮬레이션입니다. 적시 생산(JIT)은 시뮬레이션을 통해 지원되며, 시뮬레이션은 다음과 같은 이점을 제공합니다. 필요한 최적 자원 계산, 부품별 시스템 체류 시간, 운송 시간, 기계 및 인력 활용률 예측 등이 ​​가능합니다. 통합 전산 재료 공학(ICME)을 활용하면 제품 엔지니어는 가상 제품 모델을 설계하고 실제 생산에 앞서 다양한 조건에서 성능을 테스트할 수 있습니다. 가상 제조는 제조 공정을 시뮬레이션하여 비효율성을 제거하고 생산을 효율화하는 데 매우 유용합니다.
• 증강 현실: 생산 현장 기술자에게 증강 현실은 몰입감 넘치는 상세한 사용 설명서를 제공합니다. 기계의 내부 작동 방식을 시각적으로 보여줌으로써 직원들이 학습 효과를 높이고 시간과 비용 낭비를 줄일 수 있습니다. 증강 현실은 생산 설비 유지보수에도 도움을 줄 수 있습니다. 증강 현실 애플리케이션은 현실과 가상 현실을 혁신적인 방식으로 결합하여 제조업체가 생산 공정을 최적화하는 데 도움을 줍니다. 또한 물리적 환경에서 디지털 계획의 정확성과 평가 가능성을 높여줍니다.

첨단 제조의 미래

협동 로봇(코봇)은 인간과 함께 힘들거나 위험한 작업을 수행하도록 설계되었습니다. 코봇 기술이 발전함에 따라 제조 분야에서 더욱 빈번하게 활용되어 생산성과 안전성을 향상시킬 것으로 예상됩니다. 또한, 순환 생산이라는 생산 전략은 폐기물 감소와 자원 효율성 증대를 우선시합니다. 생산 과정에서 재생 에너지를 사용하고, 쉽게 분해 및 재활용 가능한 제품을 만드는 것이 이 전략의 대표적인 예입니다.

중소기업이 첨단 제조 기술 도입을 촉진하는 방법은 무엇일까요?

중소기업은 첨단 제조 분야의 지식과 경험을 쌓기 위해 컨설턴트, 기술 제공업체와 같은 전문가와 협력할 수 있습니다. 이러한 협력을 통해 기술적 어려움을 극복하고, 최신 기술 동향을 파악하며, 자금 및 교육과 같은 자원에 접근할 수 있습니다. 또한, 중소기업은 보조금, 대출, 세금 감면 등 정부 지원 프로그램을 활용하여 첨단 제조 장비 도입 자금을 조달할 수 있습니다. 이러한 프로그램은 중소기업의 기술 접근성을 높여 투자 부담을 줄여줍니다.

결론적으로

첨단 제조는 일시적인 유행이나 몇 년 안에 잊혀질 유행어가 아닙니다. 이는 가까운 미래에 급속도로 성장할 현상이며, 새로운 첨단 제조 기술을 도입하는 원격 관리형 스마트 공장의 시대를 열어갈 것입니다. 이러한 방향으로 나아가기 위한 첫걸음은 제조업체들이 첨단 제조 계획을 성공적으로 실현할 수 있는 인프라를 구축하는 것입니다.