4차 산업혁명 이후 제조업의 패러다임은 빠르게 변화하고 있다. 공장은 더 이상 단순 자동화 설비의 집합이 아니라, 스스로 판단하고 협업하며 에너지를 최적화하는 ‘지능형 생태계’로 진화하고 있는 것으로 나타났다.

최근 발간된 ST마이크로일렉트로닉스(STMicroelectronics)와 마우저 일렉트로닉스가 후원한 eBook ‘Autonomy Meets Intelligence’는 이러한 변화의 핵심을 ‘자율성’과 ‘지능’의 결합에서 찾는다.

eBook에 참여한 ST 전문가들은 자율성과 지능을 명확히 구분해야 한다고 강조한다.

자율성은 시스템이 인간의 개입 없이 스스로 작업을 수행하는 능력이며, 지능은 주변 환경을 이해하고 판단하는 능력이다.

예컨대 자율주행 로봇이 지도에 따라 이동하는 것이 자율성이라면, 장애물을 인식해 우회하는 것은 지능의 영역이다.

Industry 4.0이 공장의 디지털화를 이끌었다면, Industry 5.0은 인간과 기계의 협업을 중심에 둔다.

유럽을 중심으로 확산되는 Industry 5.0은 인간의 안전과 복지를 최우선 가치로 삼으며, 자동화 기술이 인간의 역량을 보완하는 방향으로 발전하고 있다.

스마트 팩토리의 지능화를 가속하는 핵심 기술은 ‘엣지 AI’다.

기존에는 고성능 MPU(Microprocessor Unit)가 필요했던 이미지 분석이나 머신러닝 작업이 이제는 MCU(Microcontroller Unit)에서도 가능해지고 있다.

ST의 신형 MCU ‘STM32N6’는 NPU(Neural Processing Unit)를 내장해 카메라 기반 비전 처리까지 수행할 수 있다.

ST 전문가들은 “산업 현장에서 대규모 언어 모델 같은 고성능 AI는 필요하지 않다”며 “가볍고 효율적인 엣지 AI가 오히려 적합하다”고 입을 모은다.

엣지에서 데이터를 처리하면 지연 시간이 줄고, 네트워크 장애에도 안정적으로 운영할 수 있으며, 보안 측면에서도 유리하다.

산업 부문은 전 세계 에너지 소비의 37%를 차지한다.

에너지 비용 상승과 탄소 규제 강화는 제조업의 부담을 키우고 있다.

이에 따라 모터 제어, 전력 변환, 설비 유지보수 등 공장 운영 전반에서 에너지 최적화가 핵심 과제로 떠올랐다.

ST의 GaN·SiC 기반 전력 반도체는 고전압·고온 환경에서도 높은 효율을 제공하며, STGAP 시리즈와 같은 절연 게이트 드라이버는 고전압 장비의 안전성을 높인다.

AI 기반 모터 제어는 부하에 따라 전력을 정밀하게 조절해 에너지 낭비를 줄이고, 예지보전 기술은 설비 고장을 사전에 감지해 불필요한 정지를 방지한다.

스마트 팩토리의 또 다른 핵심은 ‘감지’다.

로봇과 자동화 장비는 주변 환경을 정확히 인식해야 안전하게 움직일 수 있다. 이를 위해 비전 센서, ToF 센서, 레이더, 초음파 등 다양한 센서가 활용된다.

최근 센서는 단순 데이터 수집을 넘어 자체적으로 FSM, MLC, ISPU 같은 지능형 기능을 수행한다.

즉, 센서 자체가 1차 분석을 수행해 필요한 정보만 상위 시스템에 전달하는 ‘스마트 센서’로 진화하고 있다.

이는 네트워크 부하를 줄이고 반응 속도를 높여, 사람과 로봇이 함께 일하는 Industry 5.0 환경에서 필수적인 기술이다.

스마트 제조의 미래는 단순한 자동화를 넘어, 자율성과 지능이 결합된 ‘사람 중심의 공장’으로 향하고 있다.

STMicroelectronics는 MCU·전력 반도체·센서·AI 모델 등 전 영역을 아우르는 기술 생태계를 구축하며 이러한 변화의 중심에 서 있다.

한편 마우저가 제공하는 방대한 전자책 목록은 https://resources.mouser.com/manufacturer-ebooks/ 에서 살펴볼 수 있다.