[AI-기계 융합제조 분석] 제조 AI 경쟁 너머, 기계 기술의 본질적 성능이 승부처다

제조업에서의 인공지능 전환(AX, AI Transformation)은 이제 선택이 아닌 생존을 위한 필수 과제이자, 전 세계적으로 예외 없는 거대한 패러다임의 변화다. 시장조사기관 마켓앤마켓(MarketsandMarkets)의 올해 8월 보고서에 따르면, 글로벌 제조 AI 시장은 2025년 342억 달러에서 연평균 35.3%의 가파른 성장세를 보이며 2030년에는 1,550억 달러 규모에 이를 것으로 전망된다.


주요 적용 분야는 예방정비, 사이버보안, 품질관리, 산업용 로봇 등이며 자동차, 반도체 및 전자, 에너지 산업이 그 중심에 있다. 산업용 사물인터넷(IIoT)과 커넥티드 디바이스의 도입 확대, 그리고 의사결정 과정에서의 AI 활용 확산이 이러한 성장을 견인하고 있다.

글로벌 기술 패권 경쟁, 정책과 전략의 각축전
제조 AI가 글로벌 경쟁력의 핵심 기술로 부상하면서 주요 선진국과 선도 기업들의 움직임도 빨라지고 있다. 미국은 'AI for Resilient Manufacturing', 유럽(EU)은 'AI Factories', 독일은 'Manufacturing-X', 일본은 'AI 활용 촉진법', 중국은 'AI+ Initiatives' 등 각국의 제조 환경에 맞춘 전폭적인 정책 지원을 펼치고 있다.

기업들의 전략도 차별화된다. 미국의 GE, 엔비디아(NVIDIA) 등은 AI·클라우드·로봇을 통합한 자율제조 생태계 구축에 집중하고 있으며, 지멘스(Siemens), ABB 등 유럽 기업들은 인간과 로봇의 협업에 초점을 둔 'AI Factory' 전략을 구사한다. 일본의 화낙(Fanuc) 등은 로봇 중심의 지능형 생산라인을, 중국의 화웨이(Huawei) 등은 대규모 공장 자동화와 기술 내재화를 주요 전략으로 삼고 있다.

우리나라 역시 'AI 팩토리' 정책을 통해 제조 공정의 자동화와 지능화를 가속하고 있다. 삼성전자, 두산로보틱스 등 주요 기업들이 AI·로봇·디지털트윈이 융합된 스마트팩토리를 구축 중이며, 한국기계연구원 또한 기계산업의 AX 대전환을 위해 디지털 트윈, 기계데이터플랫폼, 가상공학플랫폼 등 3축 체계 구축에 매진하고 있다.

AI와 기계 기술의 '곱셈적 관계' 주목해야
현재는 AI 경쟁이 제조업 혁신을 이끌고 있지만, 우리는 그 너머를 준비해야 한다. AI만으로는 지속가능한 제조 경쟁력을 확보하기 어렵기 때문이다. 결국 AI의 능력을 물리적 현실로 구현해 내는 주체는 기계와 장비다.

하드웨어인 기계의 본질적 성능과 소프트웨어인 AI의 최적화 성능은 독립적으로 작용하지 않는다. 이 둘은 상호작용하여 최종적인 경쟁력을 결정하는 '곱셈적 관계'에 있다. AI는 기계 장비가 가진 물리적 성능의 한계치(최적해)에 가까운 효율을 낼 수 있도록 돕는다. 반대로 우수한 기계적 성능은 AI가 도출할 수 있는 최적해의 지평 자체를 확장시킨다. 즉, 기계 기술의 뒷받침 없는 AI 기술만으로는 한계가 명확하다.

기계 기술 내재화, 차세대 제조 경쟁력의 열쇠
한국 제조업은 반도체, 자동차, 이차전지 등에서 글로벌 리더십을 보유하고 있다. 그러나 핵심 장비나 부품의 해외 의존도가 높아 공급망 리스크가 상존한다. 현재의 AI 경쟁이 성숙 단계로 진입할수록, 차별화의 포인트는 다시 '기계의 본질적 성능'으로 옮겨갈 것이다.

따라서 우리는 제조업 기반을 활용한 산업별 AI 전환에 적극 대응하되, 중장기적으로는 기계 기반 기술 경쟁력 확보를 병행해야 한다. AI와 소프트웨어에 대한 투자뿐만 아니라, 기계 기술의 내재화를 위한 전략적 R&D 투자가 필수적이다.

AI와 기계가 상호보완적으로 발전하는 '융합형 제조혁신'이 국가 경쟁력의 핵심으로 떠오를 것이다. 지금은 AI 고도화와 함께, 다가올 기계 본질적 성능 경쟁에 대비해 정책적, 기술적 준비를 서둘러야 할 시점이다. <자료=한국기계연구원>