이 현 권_ 국립금오공과대학교 신소재공학부 교수

1. 가상 시나리오 & 메가트렌드 

2030년의 어느 날, 세라믹 부품제조 A사 영업팀에 반도체 제조 대기업 B사의 발주가 도착했다. A사의 주력 제품은 반도체 전(前)공정 식각장비용 세라믹 부재다. 신흥 글로벌 강자 B사는 A.I.용 선폭 10nm이하 반도체 논리소자와 Big Data용 초저전력 초고용량 3D 낸드플래시 메모리로 10여 년 전 불어 닥친 4차 산업혁명을 통해 급성장, 4차 산업혁명의 상징적 글로벌 기업으로 인식되고 있다. A사의 논리소자로 동작하는 다양한 A.I.는 지구촌 생활 구석구석에 스며들고 있으며, 메모리 소자 역시 Cloud 기반 Big Data 저장 글로벌 시장을 지배하고 있다. B사의 논리소자와 플래시메모리 제조를 위해선 초미세 고종횡비 식각장비가 필수적인데 A사는 이 식각장비에 반드시 필요한 고내구성 세라믹부재를 공급하고 있었다. 사실 A사 영업팀은 지난주 이미 B사의 발주를 예측하고 있었다. 6개월 전 납품했던 세라믹 부재 속에 삽입한 수명예측 imbedded sensor가 그동안 실시간 부재 성능계측 신호를 IoT 무선통신망을 통해 A사 Big Data 서버로 보내오고 있고 지난주 갑자기 부재 내 미세균열이 임계 크기로 성장 중이라는 데이터 역시 보내왔기 때문이다. 이에 따라 A사는 부재 생산용 원료와 부자재를 주문량 예측을 통해 이미 발주해 놓은 상태였고 생산인력 재배치와 생산용 Robot의 생산 파라미터 입력도 완료해 놓은 상태였다. 그러나 B사의 발주내용은 예측과 너무 달랐다. 기존 부품 대비 20% 내구성이 향상된 부품을 기존 납기기한 내에 공급해 달라는 요구에 더해 부품 형상도 기존 부품 도면과 달랐을 뿐 아니라 그 종류도 기존 2종류에서 5종류로 증가된 내용이었다. A사 기술연구소는 즉각 대응책 마련에 들어갔다. 사내 Big Data로 구축된 성능향상 소재 설계와 생산 공정설계를 A.I.가 검토하기 시작했고 결국 Cloud 기반의 글로벌 세라믹소재 성능 및 공정설계 Big Data에 접속해 해결책을 마련했다. 내구성 및 신뢰성 향상을 위해 초균질 분말원료 전처리와 다품종 소량 성형공정을 A.I.가 제안했고 결국 초균질 원료 분쇄와 혼합을 통해 내구성 향상에 대응하며 3D프린팅 및 레이저소결을 통해 부품도면 변경과 종류 증가에 대응하기로 결정하였다. A사는 몇 번의 시행착오를 거친 후 납기 내에 성공적으로 B사에 납품할 수 있었다. Smart Factory 시스템을 몇 년 전 구축하지 않았다면 불가능한 일이었다. 

가상의 시나리오이긴 하지만 머지않은 장래에 세라믹 산업 주변에서 볼 수 있는 이야기일 수도 있다. 요즘 들어 모두들 4차 산업혁명을 이야기 한다. 인공지능, 로봇, 빅데이터, 센서 등의 주제가 연일 심포지엄, 토론회, 강연회 등의 형태로 우리 주변에서 회자되고 있다. 그러면서 동시에 대부분 사람들의 머리엔 이런 생각이 떠오른다. 4차 산업혁명이 세라믹 소재나 세라믹 산업과 도대체 무슨 관련이 있을까? 

세라믹산업은 기본적으로 세라믹 및 기타 유무기 소재를 사용해 부품을 제조하는 제조업이다. 제조업의 핵심 키워드는 매우 간단하다. 무엇을 어떻게 만들어 누구에게 얼마의 가격으로 팔 것인가이다. 이 가운데 제조업체들은 대개 ‘무엇을’에 집중한다. 즉 요즘 팔릴만한 아이템이 무엇인지, 있다면 그 시장은 얼마나 큰지, 만든다면 누가 당장 사줄만한 아이템인지를 검증하는데 모든 신경을 집중한다. ‘어떻게, 어느 품질의 수준으로’ 만들 수 있을 것인가에 대한 고민이 너무 쉽게 흘러가는 씁쓸한 현실을 차치하더라도 4차 산업혁명과 연관 지어 사람들의 관심은 제조업의 관점에서 4차 산업의 내용이 무엇이고 그에 필요한 세라믹 소재부품(아이템)은 무엇인지에만 집중하고 있다. 그러나 이에 더해 4차 산업혁명을 통해 세라믹 산업이 어떠한 영향을 받을지에 대한 관심도 필요하다. 즉 세라믹 소재부품이 4차 산업혁명의 요소 기술발전에 어떻게 기여할 것이며 4차 산업혁명이 세라믹 산업에 다시 어떻게 기여할 것인지에 대한 관심이 있어야 할 것이다. 위 어설픈 시나리오는 아래 그림의 메가트렌드 및 맞춤형 유연생산(스마트팩토링)과 연관 지어 세라믹 소재가 4차 산업혁명에 어떻게 기여하고, 또 어떤 영향을 받을 것인가에 대해 상상력을 동원해 구성해본 내용이다. 

자세한 내용은 본지 6월호에서 확인하실 수 있습니다.