등대공장에서 무인공장으로…2030 다크팩토리가 온다

[피지컬AI가 미래다] <2부> K-제조 AX 현재와 미래-자동차 ①

올해로 인공지능(AI)이 세상에 등장한 지 70년이 됐습니다. 디지털 세상에서 인류의 지식과 정보를 언어로 학습한 생성형 AI가 이제 물리 세상을 체험하기 위해 나올 채비를 마쳤습니다. 이름하여 피지컬(Physical) AI. 휴머노이드 로봇, 자율주행차, 다크팩토리, 헬스케어 등이 대표적입니다. 챗GPT에 이은 피지컬 AI는 첨단제조 강국인 한국 경제를 더 혁신적이고 지속 가능한 성장엔진으로 바꿔 놓을 무한한 잠재력까지 갖고 있습니다. 산업화를 넘어 미래 지능형 플랫폼 사회로 나아가는 관문도 피지컬 AI에 달려 있다고 해도 과언이 아닙니다. 예측불허의 AI 시대, 우리는 무엇을 준비해야 할까요. 창간 26주년을 맞은 지디넷코리아가 연중기획 '피지컬AI가 미래다'를 통해 당면 과제와 이슈를 고민합니다. 많은 관심과 조언 부탁드립니다. [편집자주]

사람 없는 무인 조립 셀에서 인공지능(AI)이 생산 순서를 바꾸고 휴머노이드 로봇이 직접 부품을 집어 용접·조립 공정에 공급한다. 설비 이상은 고장 전에 감지되고 품질 판정과 물류 이동도 실시간으로 연결된다. 완성된 차량은 무인운반차량(AGV)에 실려 멈춤 없이 출고장으로 이동한다.

공상과학(SF)에서나 가능할 법한 미래 자동차 생산공장 모습이지만, 완성차 업계는 오는 2030년 전후 이같은 상상이 현실이 될 가능성이 높다고 보고 있다.

현대차그룹 로보틱스와 공장 모습 (사진=현대자동차그룹)

글로벌 완성차 업체들은 설비 자동화율을 높이는 단계를 넘어 2026년 현재 앞다퉈 피지컬 AI와 디지털 트윈, 에이전트 AI, 휴머노이드 로봇을 결합한 '제조 AX(AI 전환)' 경쟁에 뛰어들고 있다. AI가 상품기획·생산·설비·품질 데이터를 분석해 의사결정을 내리고 로봇이 이를 물리적인 작업으로 실행하는 구조다.

시장조사업체 가트너는 2030년까지 최소 한 곳의 완성차 업체가 완전 자동화 차량 조립공정을 구현할 것으로 전망했다. 등대공장(Lighthouse Factory)을 넘어 무인공장, 다시말해 다크팩토리(Dark Factory)가 성큼 다가온 셈이다.

또 글로벌 상위 완성차 업체 25곳 가운데 12곳이 이미 첨단 로보틱스 파일럿 프로젝트를 운영 중인 것으로 분석했다.

다크팩토리 이전 단계는 '등대공장'이다. 세계경제포럼(WEF)에서 선정하는 등대공장은 AI와 디지털 기술을 생산 현장에 적용한 스마트공장의 최고 단계로 평가된다. 업계에서는 등대공장을 AI 기반 스마트 제조의 최고 단계이자 완전 자동화를 지향하는 다크팩토리로 가는 과도기 모델로 보고 있다.

보스턴다이내믹스 휴머노이드 로봇 '아틀라스' (사진=보스턴다이내믹스)

이는 1913년 포드가 이동식 조립라인을 도입한 이후 자동차 제조 패러다임이 맞이하는 가장 큰 변화로 평가된다. 기존 자동화가 컨베이어와 산업용 로봇을 활용해 정해진 작업을 반복 수행하는 방식이었다면 앞으로는 AI가 생산 데이터를 분석하고 로봇이 이를 실행하는 구조로 바뀌고 있다. 공장 운영의 중심도 설비 자동화에서 데이터 기반 의사결정으로 이동하고 있다.

국내 완성차 업체 가운데서는 현대자동차그룹이 가장 발 빠르게 움직이고 있다. 현대차그룹은 지난 7월 24일 미국 샌프란시스코에서 열린 'AI 서밋'에서 자율주행과 로보틱스, 'AI 정의 공장'으로 사업 영역을 확대하겠다는 피지컬 AI 전략을 공개했다. AI가 물류와 생산, 품질관리 등 공장 운영 전반을 연결하고 최적화하는 생산체계를 구축한다는 구상이다.

현대차그룹은 이를 위해 올해부터 2030년까지 국내에 125조 2000억원이라는 어마어마한 금액을 투자하기로 했다. 이 가운데 미래사업 투자 50조 5000억원은 AI, 소프트웨어중심차(SDV), 전동화, 로보틱스, 수소 분야에 투입된다. AI 데이터센터와 AI 애플리케이션센터를 구축하고 로보틱스 제조 시설을 마련해 피지컬 AI 기반 AX 제조 경쟁력을 확보한다는 전략이다.

장재훈 현대차그룹 부회장이 2월 27일 전북 군산시 새만금 컨벤션센터에서 열린 새만금 로봇·수소·AI 시티 투자협약식에서 새만금 미래 전략사업 투자계획을 발표하고 있다. (사진=뉴스1)

전북 새만금에는 약 9조원을 투자해 AI 데이터센터와 로보틱스 제조 클러스터, 수소 생산시설 등을 갖춘 혁신 거점을 조성한다.

AI 데이터센터 투자액은 5조 8000억원, 로보틱스 제조 클러스터는 4000억원이다. 데이터센터는 내년 2027년 착공해 2029년 완공하고, 로봇 클러스터는 2028년 착공해 2029년 구축을 마칠 계획이다. 로봇 클러스터에는 완성품 제조·파운드리 공장과 부품 공급단지를 마련해 연간 약 3만대의 로봇을 생산한다.

생산 현장 적용 일정도 구체화됐다. 현대차그룹은 2028년부터 미국 조지아 현대차그룹 메타플랜트 아메리카(HMGMA)에 보스턴다이내믹스의 휴머노이드 로봇 '아틀라스'를 투입할 계획이다. 초기에는 부품 시퀀싱 등 안전성과 품질 개선 효과가 검증된 공정에 적용하고 2030년부터 부품 조립으로 공정 범위를 확대한다.

로봇이 실제 생산라인에 투입되기 전 제조 데이터를 학습하고 검증하는 로봇 메타플랜트 응용센터(RMAC)도 올해 미국에 개소할 예정이다.

글로벌 완성차 업체들도 다크팩토리 전환에 속도를 내고 있다. BMW는 미국 스파턴버그 공장에서 피규어 AI사의 휴머노이드 로봇 '피규어03'을 물류 시퀀싱 작업에 투입하고 있다. 앞서 지난해부터 투입한 피규어 02는 10개월 동안 3만대 이상의 BMW X3 생산을 지원하며 실제 양산 환경에서 활용 가능성을 입증했다.

피규어02가 BMW 공장에서 작업하는 모습. (사진=피규어AI)

테슬라는 올해 2분기 실적 발표에서 프리몬트 공장의 모델S·모델X 생산라인 철거를 마치고 1세대 옵티머스 생산라인을 설치하고 있다고 밝혔다. 연내 생산을 시작할 예정이며, 초기 생산분은 로봇 훈련 데이터 수집과 기능 개발에 활용한다. 장기적으로는 텍사스 기가팩토리에 연간 1000만대 규모의 2세대 생산체계를 구축한다는 목표다.

자동차 업계 관계자는 "이제 제조 혁신의 관건은 설비 자동화 수준이 아니라 데이터를 기반으로 얼마나 정밀하고 신속하게 의사결정을 내리느냐에 달려 있다"며 "양산 이전 상당 부분을 가상 공간에서 검증하는 체계가 빠르게 자리 잡고 있다"고 말했다.

이어 "생산 현장에는 제조 엔지니어링(ME)과 생산 운영(MO) 조직이 긴밀하게 협업하며 설계부터 공정 적용까지 전 과정을 디지털 기반으로 연결하는 체계를 구축하고 있다"며 "사람이 직접 판단하고 조정하던 공정이 점차 시스템 중심 구조로 전환되는 과도기에 들어섰다"고 현장에서 진행되는 빠른 변화를 전했다.

2030년 미·중 완성차 최소 1곳 '완전 자동화'…다크팩토리 경쟁 본격화

다크팩토리가 주목받는 이유는 공장 운영비를 축소하고 생산성을 높일 수 있기 때문이다. 이를 가장 먼저 현실화한 사례가 샤오미다. 샤오미는 2024년 베이징 창핑 스마트팩토리를 공개하며 AI와 자동화를 결합한 24시간 생산체계를 선보였다. 이 공장은 다크팩토리의 대표 사례로 꼽힌다.

샤오미 베이징 창핑 스마트팩토리 (사진=샤오미)

가트너는 미국이나 중국 완성차 업체 가운데 최소 한 곳이 2030년 전후 완전 자동화 차량 조립공정을 구현할 것으로 전망했다. 이는 공장 전체 무인화라기보다 조립공정에서 인간 개입을 최소화하는 방향으로 이해하는 것이 적절하다.

미국 자동차산업정책위원회(AAPC)는 연간 30만대 생산능력을 갖춘 완성차 공장에 통상 3000~4000명이 근무하는 것으로 추산했다. 미국 경영 컨설팅 업체 올리버 와이만은 자동차 조립 전환비용에서 노임이 통상 65~70%를 차지한다고 분석했다.

이를 고려하면 자동화 확대에 따라 인건비 부담은 크게 줄어들 수 있다. 다만 감가상각과 유지보수, 소프트웨어 운영비가 늘어나는 만큼 전체 제조 비용 관점에서 경제성을 판단해야 한다.

제조 AX 혁신에도 넘어야 할 산…노사 갈등·고용 전환 과제

"휴머노이드 로봇을 둘러싼 갈등이 자동차 공장을 처음으로 멈춰 세웠다."

지난달 15일 월스트리트저널(WSJ)은 현대차 국내 공장 노동자의 부분파업을 이같이 평가했다. 휴머노이드 로봇 도입을 둘러싼 노사 갈등으로 자동차 공장 생산이 차질을 빚은 것은 세계 자동차 산업에서 처음이라는 것이다.

다크팩토리 도입에 따른 기회와 위기. (사진=샤오미, 보스턴다이나믹스, 전미자동차노조(UAW))

국내 제조업은 산업용 로봇 보급률이 글로벌 평균의 6배를 넘을 정도로 자동화 수준이 높다. 그만큼 휴머노이드 도입이 가장 먼저 현실화될 가능성이 높은 시장으로 꼽힌다. 이때문에 업계에서는 한국 시장이 미래 노동과 휴머노이드 로봇 도입의 기준점이자 시험대가 될 것으로 보고 있다.

칼 베네딕트 프레이 옥스퍼드대학교 교수는 WSJ와 인터뷰에서 "노동이 휴머노이드 같은 기술에 어디까지 제동을 걸 수 있는지 가장 먼저 시험하는 곳이 현대차가 될 것"이라고 전망했다.

이런 우려는 단순히 노조의 반발에서만 비롯된 일은 아니다. 글로벌 기관들도 AI와 로봇 확산이 제조업 고용 구조를 크게 바꿀 것으로 보고 있다. 세계경제포럼(WEF)은 2030년까지 9200만개의 기존 일자리가 대체되는 동시에 1억 7000만개의 새로운 일자리가 생길 것으로 전망했다.

보스턴다이나믹스 아틀라스가 축구 기술 '고스트 라보나'를 시연하는 모습. (영상=현대자동차)

국내에서는 AI와 로봇 도입 문제가 이미 노사 협상 테이블에 올라 갈등을 빚고 있다. 현대차 노사는 올해 임금협상에서 임금과 성과급뿐 아니라 AI·휴머노이드 로봇 도입에 따른 고용보장과 노동조건 유지 방안을 단체협약에 반영할지를 놓고 입장차를 보이고 있다.

노조는 휴머노이드 로봇이 가장 먼저 고정된 반복 공정을 대체하면 생산직 일감과 근무시간이 줄고 결국 임금 감소로 이어질 수 있다고 우려한다. 기아 등 그룹 내 다른 노조에서도 신기술과 미래 모빌리티 전환 과정에서 국내 생산과 일감 확보를 요구하는 목소리가 나오고 있다.

이항구 평택대학교 특임교수는 "다크팩토리 도입의 가장 큰 변수는 기술이 아니라 노사 관계"라며 "국내에서는 기존 자동화 수준을 뛰어넘는 로봇 도입에 대한 우려가 큰 만큼 실제 도입 시기와 범위는 노사 협의와 정책 환경에 따라 달라질 가능성이 크다"고 말했다.

이어 "현대차도 2028년 일부 도입, 2030년 본격 확대를 언급하고 있지만 구체적인 실행 과정은 아직 불확실하다"며 "결국 실제 도입 시기와 범위는 노사 협의와 정책 환경에 따라 달라질 가능성이 크다"고 진단했다.

반면 업계에서는 다크팩토리가 곧 일자리 소멸을 의미하지는 않는다고 보고 있다. 맥킨지는 디지털 트윈을 도입한 일부 기업에서 제품 개발 기간이 20~50% 단축되고, 양산 초기 품질 문제가 25% 줄어든 사례가 있다고 분석했다. 이처럼 로봇 유지보수와 AI 운영, 데이터 분석 등 새로운 고숙련 직무 수요도 함께 늘어날 것으로 보고 있다.

이 교수는 "기술은 예상보다 빨리 발전하고 있지만 산업 현장에 안착하는 속도는 사회가 받아들이는 속도에 달려 있다"며 "결국 다크팩토리의 성패는 기술 경쟁이 아니라 사회 구성원들의 성숙된 합의에 의해 결정될 것"이라고 말했다.