산업조사 전문 기관인 씨에치오 얼라이언스(CHO Alliance)가 ‘AI 자율제조로 진화하는, 2025년 글로벌 스마트제조·팩토리 기술 개발 동향과 사업화 전략’ 보고서를 발간했다.

제조업의 디지털 전환(DX)을 통한 ‘스마트 제조’와 ‘스마트 팩토리’ 구현이 인공지능(AI)과 로봇 등의 핵심 기술 발전으로 인해 ‘AI 자율제조’ 단계로 빠르게 진화하고 있다. 스마트 팩토리는 4차 산업혁명 기술을 집약해 제조업의 디지털 전환을 실현하는 공간으로, 자동화를 통해 인건비를 절감하고 생산성을 획기적으로 향상시키는 등 제조업 스마트화와 서비스화의 기반이 되는 핵심 시설로 주목받고 있다.

시장조사 기관인 마켓앤마켓(Markets&Markets)에 따르면 글로벌 스마트 제조 시장 규모는 2023년 1089억 달러에서 2028년 2410억 달러로 연평균 17.2%의 성장률을 기록할 것으로 전망된다. 이러한 시장 성장은 사물인터넷(IoT), AI, 생산 자동화 등 다양한 기술 발전에 의해 견인되고 있으며, 특히 AI 기술의 발전이 스마트 제조의 핵심 요인으로 작용하고 있다.

AI 자율제조의 핵심 기술과 발전 방향

생성AI 기술은 버티컬 AI(특화 AI), 피지컬 AI(물리 AI), 임베디드 AI(내장 AI), 나아가 독립적인 임무를 수행하는 ‘AI 에이전트’ 형태로 진화하면서 제조업과 산업 현장에서 AI 자율제조의 기반을 마련하고 있다. AI의 발전은 단순한 자동화를 넘어 공정 최적화, 예측 유지보수, 품질 관리 등의 영역에서 인간보다 더욱 정밀하고 효율적인 운영이 가능해지고 있다.

포춘 비즈니스 인사이츠(Fortune Business Insights)에 따르면, 전 세계 제조업 AI 시장 규모는 2019년 81억 4000만 달러에서 2032년까지 6951억 6000만 달러로 급격히 성장할 것으로 전망된다. 또한, 세일즈포스의 2024년 ‘제조업 트렌드 보고서’에서는 국내 제조업체의 73%가 AI 기술을 도입했거나 시험 단계에 있다고 밝혔지만, 이는 전 세계 평균인 80%에 비해 다소 낮은 수준이다. 따라서 국내 기업들이 글로벌 AI 제조 기술 발전 속도에 맞추려면 적극적인 기술 투자와 도입이 요구된다.

AI 휴머노이드 로봇과 제조업의 변화

AI 자율제조 구현을 위한 핵심 기술 중 하나로 AI 휴머노이드(Humanoid) 로봇이 주목받고 있다. BMW 그룹은 미국 스파턴버그 공장에 AI 추론 기능이 탑재된 휴머노이드 로봇 ‘피겨02’를 시범 운영한 결과, 사람이 수행하는 작업보다 정확도는 7배 높고, 속도는 4배 빠른 성과를 보였다고 발표했다. 또한, 모건스탠리는 AI 휴머노이드 로봇이 자율주행차보다 더욱 빠르게 상용화될 것으로 예상하며, 이를 통해 제조업 환경이 급격히 변화할 것으로 전망했다.

AI 휴머노이드 로봇의 도입은 단순한 반복 작업뿐만 아니라 고도의 정밀성을 요구하는 공정에서도 활용될 가능성을 높이고 있다. 이는 기존의 산업용 로봇보다 더욱 유연하게 공정을 조정할 수 있으며, 협업 로봇(Cobot) 형태로 발전하면서 제조업 전반에서 인간과 함께 작업하는 방식으로 변화할 것으로 예상된다.

산업용 메타버스와 디지털 트윈 기술의 융합

가상과 현실을 연결하는 디지털 트윈(Digital Twin)과 메타버스(Metaverse) 기술도 AI와 결합하여 새로운 산업 환경을 조성하고 있다. 산업용 메타버스(Industrial Metaverse) 시장은 원격 협업, 가상 공장 운영, AI 기반 실시간 데이터 분석 등의 기능을 통해 제조업의 생산성과 효율성을 극대화하는 데 기여하고 있다. 이에 따라 글로벌 주요 기업들은 디지털 트윈과 AI 기반의 스마트 팩토리 구축을 위한 연구개발을 지속적으로 강화하고 있으며, 정부 차원에서도 이를 적극적으로 지원하는 정책을 마련하고 있다.

정부 정책과 산업 전망

산업통상자원부는 AI 자율제조 확산을 위한 핵심 기술 개발과 선도 프로젝트를 추진하고 있으며, 2030년까지 제조 현장에서 AI 자율제조 도입률을 40% 이상(현재 5%)까지 끌어올려 제조 생산성을 20% 이상 향상시키고, GDP를 3% 이상 증가시키겠다는 목표를 발표했다. 이를 위해 정부는 AI 기반 제조업 혁신을 위한 연구개발(R&D) 지원, 관련 기업 인센티브 확대, 스마트 팩토리 확산 프로그램 등을 추진하고 있다.

씨에치오 얼라이언스는 이번 보고서를 통해 AIX 및 DX 전환 시대에서 스마트 제조와 스마트 팩토리 기술 및 시장 동향, 주요국 정부 및 기업들의 대응 전략 등을 종합적으로 분석했다. 보고서는 스마트 팩토리 산업뿐만 아니라 관련 분야에 종사하는 전문가들에게 유용한 정보를 제공할 것으로 기대된다.