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자동화

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목차

1. 개요

자동화는 기계가 사람의 개입 없이 작업을 수행하도록 하는 기술로, 고대부터 다양한 형태로 발전해 왔다. 산업 혁명 이후 기계 장치와 전기의 활용으로 본격적인 발전을 이루었으며, 20세기에는 릴레이 로직, 컴퓨터 제어, PID 제어 등의 기술이 도입되며 더욱 발전했다. 자동화는 개방 루프 및 폐쇄 루프 제어 방식을 사용하며, 온/오프 제어, 순차 제어, PID 제어, 컴퓨터 제어 등 다양한 유형으로 구현된다.

자동화는 산업, 사무, 가정 등 다양한 분야에 적용되어 생산성 향상, 편의성 증진, 서비스 개선 등의 효과를 가져왔다. 그러나 자동화는 실업 문제, 환경 문제 등 다양한 논란을 야기하기도 한다. 자동화의 미래는 신기술의 발전에 따라 더욱 발전할 것으로 예상된다.

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자동화
지도 정보
개요
정의장비 작동을 위한 다양한 제어 시스템의 사용
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인공 지능
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관련 문서자동 제어
로봇 공학

2. 역사

고대 그리스에서는 일찍부터 수력이나 풍력을 이용한 자동 시스템이 사용되었다. 고대 중국 시대에도 자동인형과 같이 자동적인 성질을 갖춘 장치가 존재했다. 이들은 시계, 장난감, 오락 등 다양한 목적으로 사용되었으며, 주로 부유층이나 권력자를 위한 특수한 도구이거나 흥행을 위한 것이었다. 오토마타나 자동 연주 장치와 같이 정교한 장치들이 만들어졌고, 그 중 일부는 현재에도 남아 있다.[12]

본격적인 자동 시스템의 개발과 이용은 산업혁명으로 복잡한 기계 장치가 만들어지고, 더 나아가 전기가 일반적으로 이용되면서 진전되었다.

2. 1. 초기 역사

고대 그리스에서는 일찍부터 수력이나 풍력을 이용한 자동 시스템이 사용되었다. 기원전 300년경부터 서기 1200년경까지 그리스와 아랍인들은 정확한 시간 측정에 많은 관심을 기울였다. 기원전 270년경 프톨레마이오스 시대 이집트에서 크테시비오스는 물시계의 부력 조절기를 설명했는데, 이 장치는 현대식 변기의 부력 볼과 밸브와 비슷하다. 이것은 최초의 피드백 제어 기구였다.[12] 14세기 기계식 시계의 등장으로 물시계와 그 피드백 제어 시스템은 구식이 되었다.

크테시비오스의 물시계 (기원전 3세기)


페르시아의 바누 무사 형제는 그들의 저서 ''기계적인 장치의 책''(서기 850년)에서 여러 가지 자동 제어 장치를 설명했다.[13] 유체의 2단계 레벨 제어, 즉 불연속적인 가변 구조 제어의 형태는 바누 무사 형제에 의해 개발되었다.[14] 그들은 또한 피드백 제어기를 설명했다.[15][16]

원심 조절기는 17세기에 크리스티안 하위헌스가 발명하여 맷돌 사이의 간격을 조절하는 데 사용되었다.[17][18][19]

산업 혁명까지 피드백 제어 시스템의 설계는 시행착오와 많은 공학적 직관에 의존했다. 자동 제어 이론의 공식 언어인 수학을 사용하여 피드백 제어 시스템의 안정성을 분석하기 시작한 것은 19세기 중반이 되어서였다.

자동인형과 같은 장치는 고대 중국의 시대에도 어떤 자동적인 성질을 갖춘 장치가 존재했다. 이들은 시계이거나, 부유층을 즐겁게 하기 위한 장난감이거나, 또는 어떤 오락을 제공하는 것이었는가 등 다양하다. 세계적으로도 일정한 동력을 입력함으로써 복잡한 내부 기구에 의해 다양한 동작을 목표로 한 물건이 만들어졌지만, 실용적인 것보다 오히려 유력자나 권력자를 위한 특수한 도구이거나, 또는 어떤 흥행을 목적으로 한 것이 주를 이루었다. 이러한 방향성에는 오토마타나 자동 연주를 하는 정교한 장치 등이 만들어졌고, 그 중 일부는 현재에도 남아 있다.

본격적인 자동 시스템의 개발과 이용이 진전된 것은 산업혁명으로 복잡한 기계 장치가 만들어지게 되고, 더 나아가 전기가 일반적으로 이용되게 된 이후이다.

2. 2. 산업 혁명과 자동화

증기 기관은 기관 속도와 동력을 제어해야 할 필요성을 통해 자동화를 촉진했다.


동력 기관 또는 자체 구동 기계의 도입은 제분소, 용광로, 보일러를 발전시켰고, 증기 기관은 온도 조절기(1624년 발명, 코르넬리우스 드레벨 참조), 압력 조절기(1681년), 부유 조절기(1700년) 및 속도 제어 장치를 포함한 새로운 자동 제어 시스템에 대한 요구를 만들어냈다. 또 다른 제어 메커니즘은 풍차의 돛을 조절하는 데 사용되었으며, 1745년 에드먼드 리가 특허를 받았다.[26] 같은 해 자크 드 보캉송은 최초의 자동 직기(loom)를 발명했다. 1800년경 조제프 마리 자카르는 직기를 프로그래밍하기 위한 펀치 카드 시스템을 만들었다.[20]

1771년 리처드 아크라이트는 당시 워터 프레임으로 알려진 최초의 완전 자동 방적 공장을 발명했다. 이 공장은 수력으로 작동했다.[21] 1785년 올리버 에반스는 자동 제분기를 개발하여 최초의 완전히 자동화된 산업 공정을 만들었다.[22][23]

원심 조절기는 초기 피드백 제어 시스템의 한 예이다. 속도가 증가하면 추가 중량이 바깥쪽으로 이동하여 연결 장치를 미끄러지게 하여 증기를 공급하는 밸브를 닫고 엔진 속도를 늦춘다.


1784년 영국의 번스 씨는 모델 증기 크레인의 일부로 원심 조절기를 사용했다.[24][25] 제임스 와트는 와트의 파트너인 볼턴이 볼턴 앤 와트가 건설 중인 제분소에서 원심 조절기를 본 후 1788년 증기 기관에 사용하기 위해 원심 조절기를 채택했다.[26] 이 조절기는 실제로 설정된 속도를 유지할 수 없었고, 엔진은 부하 변화에 따라 새로운 일정 속도를 유지했다. 이 조절기는 보일러에 대한 변동하는 열 부하로 인한 것과 같은 더 작은 변화를 처리할 수 있었지만, 속도 변화가 있을 때마다 진동하는 경향이 있었다. 결과적으로 이 조절기가 장착된 엔진은 면방적과 같이 일정한 속도를 요구하는 작업에는 적합하지 않았다.[26]

조절기와 증기 기관의 밸브 차단 타이밍 개선을 통해 19세기 말 이전에 대부분의 산업 용도에 적합한 엔진이 되었다. 증기 기관의 발전은 열역학과 제어 이론 모두에서 과학보다 훨씬 앞서 있었다.[26] 제임스 클러크 맥스웰이 제어 이론을 이해하기 위한 이론적 기반을 마련한 논문을 발표할 때까지 조절기는 상대적으로 적은 과학적 관심을 받았다.

산업혁명 이전에는 대량 생산의 필요성이 적었고, 설계와 제작에 비용이 드는 기계 장치보다 수작업이 더 효율적이었다. 따라서 초기 자동 기계는 실용성보다는 희귀성을 추구하기 위해 막대한 노력과 부를 투입하여 만들어졌다. 그러나 산업혁명 이후, 대량 생산의 필요성이 꾸준히 증가했고, 인력으로 모든 것을 해결할 경우 인적 비용이 많이 들게 되면서 경제적인 노력 절감을 목적으로 자동화가 요구되었다.

2. 3. 20세기와 자동화의 발전

릴레이 로직은 1900년대부터 1920년대까지 빠르게 확산된 공장 전기화와 함께 도입되었다. 중앙 발전소 또한 급속히 성장했고, 새로운 고압 보일러, 증기 터빈 및 전기 변전소의 운영은 계기 및 제어에 대한 큰 수요를 창출했다. 1920년대에는 중앙 제어실이 일반화되었지만, 1930년대 초까지 대부분의 공정 제어는 온-오프 방식이었다. 운영자는 일반적으로 계기에서 데이터를 기록한 기록기가 그린 차트를 모니터링했다. 수정을 위해 운영자는 수동으로 밸브를 열거나 닫거나 스위치를 켜거나 껐다. 제어실에서는 색상 코드가 지정된 조명을 사용하여 공장의 작업자에게 특정 변경 사항을 수동으로 수행하도록 신호를 보냈다.[27]

1920년대에 장거리 통화에 중요한 전자 증폭기의 개발에는 더 높은 신호 대 잡음비가 필요했는데, 이는 음의 피드백 잡음 제거를 통해 해결되었다. 이와 다른 통화 응용 프로그램은 제어 이론에 기여했다. 1940년대와 1950년대에 독일 수학자 이르가르트 플뤼게-롯츠(Irmgard Flügge-Lotz)는 불연속 자동 제어 이론을 개발했는데, 이는 제2차 세계 대전 중 사격 통제 시스템과 항공기 항법 시스템에 군사적으로 응용되었다.

온-오프 제어가 아닌 설정점에서의 편차에 대한 응답으로 계산된 변경을 수행할 수 있는 제어기가 1930년대에 도입되기 시작했다. 제어기는 제조업이 공장 전기화의 감소하는 영향을 상쇄하기 위해 생산성 향상을 계속 보여주도록 했다.[28]

1920년대 전기화에 의해 공장 생산성이 크게 향상되었습니다. 미국 제조업 생산성 증가율은 1919년~1929년 5.2%/년에서 1929년~1941년 2.76%/년으로 감소했습니다. 알렉산더 필드는 비의료 장비에 대한 지출이 1929년부터 1933년까지 크게 증가했고 그 이후로도 견조하게 유지되었다고 지적합니다.[28]

제1차 세계 대전과 제2차 세계 대전은 대중 매체와 신호 처리 분야에서 주요 발전을 가져왔습니다. 자동 제어의 다른 주요 발전에는 미분 방정식, 안정성 이론 및 시스템 이론(1938), 주파수 영역 분석(1940), 선박 제어(1950) 및 확률적 분석(1941)이 포함됩니다.

1958년부터 하드웨어로 프로그래밍된 논리 제어기(프로그래밍 가능 논리 제어기[PLC]의 전신)를 위한 반도체[120][118] 디지털 논리 모듈 기반의 다양한 시스템이 산업 제어 시스템의 전기 기계식 릴레이 논리를 대체하여 공정 제어 및 자동화에 등장했는데, 초기 텔레푼켄/AEG 로지스타트, 지멘스 시마틱, 필립스/멀라드/Valvo|발보de 노르빗 모듈, BBC 시그마트로닉, ACEC 로가섹, Akkord-Radio|아코드de 에스타코드, 크로네 미바크론, 비스타트, 데이터팩, 노르로그, SSR 또는 프로콘틱 시스템이 포함됩니다.[120][121][122][124][123][119]

1959년 텍사코의 포트 아서 정유소는 디지털 제어를 사용한 최초의 화학 공장이 되었습니다.[29] 컴퓨터 하드웨어 가격이 하락함에 따라 1970년대부터 디지털 제어로 공장을 전환하는 작업이 급속도로 확산되기 시작했습니다.

2. 4. 우주/컴퓨터 시대

1957년 우주 시대가 시작되면서, 특히 미국을 중심으로 제어 설계는 고전적 제어 이론의 주파수 영역 기법에서 벗어나 19세기 후반의 미분방정식 기법으로 되돌아갔다. 1940년대와 1950년대에 독일의 수학자 이르가르트 플뤼게-로츠(Irmgard Flugge-Lotz)는 불연속 자동 제어 이론을 개발했는데, 이는 항법 시스템(navigation system), 사격 통제 시스템(fire-control system), 전자 장비(electronics)와 같은 히스테리시스 제어 시스템에 널리 사용되었다. 플뤼게-로츠 등을 통해 현대에는 비선형 시스템(nonlinear systems)(1961), 항법(navigation)(1960), 최적 제어(optimal control) 및 추정 이론(estimation theory)(1962), 비선형 제어 이론(nonlinear control theory)(1969), 디지털 제어(digital control) 및 filtering theory)(1974), 개인용 컴퓨터(personal computer)(1983)가 등장했다.

2. 5. 한국의 자동화 역사

자동화에 대한 개념은 고대부터 존재해왔다. 고대 그리스에서는 수력이나 풍력을 이용한 자동 시스템이 사용되었고, 고대 중국에서도 자동인형과 같은 장치가 존재했다. 이러한 장치들은 시계, 장난감, 오락 등 다양한 목적으로 사용되었으며, 주로 부유층이나 권력자를 위한 특수한 도구이거나 흥행을 위한 것이었다. 오토마타나 자동 연주 장치와 같이 정교한 장치들이 만들어졌고, 그 중 일부는 현재에도 남아 있다.

본격적인 자동 시스템의 개발과 이용은 산업혁명 이후 복잡한 기계 장치가 만들어지고 전기가 일반적으로 이용되면서 진전되었다.

3. 자동화의 유형

자동은 사람(혹은 다른 동물)의 개입 없이 기계 장치가 작동하는 것을 의미하지만, "자동" 장치라도 종류에 따라 작동 범위는 다양하다.

자동 장치는 일정한 동작을 위해 동력을 사용하거나, 기계요소의 상태 변화를 통해 정해진 움직임을 수행한다. 단순한 자동 장치는 정해진 범위 내에서 반복 동작을 하지만, 복잡한 장치는 주어진 조건에 따라 내부 기능을 전환하여 조건에 맞게 설계되기도 한다. '''전자동'''(全自動, full automatic)은 무인으로 처음부터 끝까지 사람의 손을 빌리지 않는 경우를 말하며, '''반자동'''(半自動, semi automatic)은 자동보다 기능이 떨어지지만 인간의 개입이 적은 개념이다.

자동이라는 성질은 기계 장치의 종류에 따라 그 의미가 달라진다.

3. 1. 개방 루프 제어와 폐쇄 루프 제어



기원전 300년경부터 서기 1200년경까지 그리스와 아랍인들은 정확한 시간 측정에 많은 관심을 기울였다. 기원전 270년경 프톨레마이오스 시대 이집트에서 크테시비오스는 물시계의 부력 조절기를 설명했는데, 이 장치는 현대식 변기의 부력 볼과 밸브와 비슷하다. 이것은 최초의 피드백 제어 기구였다.[12] 14세기 기계식 시계의 등장으로 물시계와 그 피드백 제어 시스템은 구식이 되었다.

페르시아의 바누 무사 형제는 그들의 저서 ''기계적인 장치의 책''(서기 850년)에서 여러 가지 자동 제어 장치를 설명했다.[13] 바누 무사 형제는 유체의 2단계 레벨 제어, 즉 불연속적인 가변 구조 제어의 형태를 개발했다.[14] 그들은 또한 피드백 제어기를 설명했다.[15][16] 산업 혁명까지 피드백 제어 시스템의 설계는 시행착오와 많은 공학적 직관에 의존했다. 19세기 중반이 되어서야 자동 제어 이론의 공식 언어인 수학을 사용하여 피드백 제어 시스템의 안정성을 분석하기 시작했다.

원심 조절기는 17세기에 크리스티안 하위헌스가 발명하여 맷돌 사이의 간격을 조절하는 데 사용되었다.[17][18][19]

3. 2. 이산 제어 (On/Off 제어)

온/오프 제어는 가장 단순한 제어 방식 중 하나이다. 예를 들어 가정용 기기의 온도 조절기는 전기 접점을 열거나 닫는 방식으로 작동한다. 원래 온도 조절기는 일반적인 가정용 기기 온도 조절기와 같은 온/오프 방식이 아닌 진정한 피드백 제어 메커니즘으로 개발되었다.

순차 제어는 시스템 상태를 포함하는 시스템 논리에 따라 프로그래밍된 일련의 이산(discrete) 연산을 수행하는 방식이다. 엘리베이터 제어 시스템은 순차 제어의 한 예이다.

3. 3. 순차 제어

프로그래머블 로직 컨트롤러

순차 제어는 고정된 순서대로 이루어지거나, 다양한 시스템 상태에 따라 다른 동작을 수행하는 논리적인 순서대로 이루어질 수 있다. 조정 가능하지만 고정된 순서의 예로는 잔디 스프링클러의 타이머가 있다.

상태는 시스템의 사용 또는 순차 시나리오에서 발생할 수 있는 다양한 조건을 의미한다. 예를 들어 엘리베이터는 시스템 상태를 기반으로 한 논리를 사용하여 상태와 운전자 입력에 따라 특정 동작을 수행한다. 예를 들어, 운전자가 n층 버튼을 누르면, 엘리베이터가 정지했는지, 움직이고 있는지, 위로 가고 있는지, 아래로 가고 있는지, 문이 열렸는지 닫혔는지 등의 조건에 따라 시스템이 응답한다.[116]

순차 제어의 초기 개발은 릴레이 논리였는데, 이는 전기 릴레이가 전기 접점을 작동시켜 장치에 대한 전원을 시작하거나 중단하는 방식이다. 릴레이는 산업용 규모의 전동기를 시작하고 정지시키거나 솔레노이드 밸브를 열고 닫는 것과 같이 다른 장치를 제어하기 위해 개발되기 전에 먼저 전신 네트워크에 사용되었다. 제어 목적으로 릴레이를 사용하면 이벤트 기반 제어가 가능해져 외부 이벤트에 응답하여 순서대로 동작을 트리거할 수 있었다. 이러한 방식은 단일 순차 캠 타이머보다 응답이 더 유연했다. 더 복잡한 예로는 스윙 브리지 제어와 같이 안전한 순서를 유지하는 것이 포함되는데, 여기서 브리지가 움직이기 전에 잠금 볼트를 분리해야 하고, 안전 게이트가 이미 닫힌 후에야 잠금 볼트를 해제할 수 있다.

일부 공장에서는 릴레이와 캠 타이머의 총 수가 수백 개 또는 수천 개에 달할 수 있다. 이러한 시스템을 관리하기 위해 초기 프로그래밍 기법과 언어가 필요했는데, 그중 하나가 래더 로직으로, 상호 연결된 릴레이의 다이어그램이 사다리의 가로대와 비슷했다. 나중에 이러한 하드웨어 집합을 단일하고 더 쉽게 재프로그래밍할 수 있는 장치로 대체하기 위해 프로그래머블 로직 컨트롤러라는 특수 컴퓨터가 설계되었다.

일반적인 하드웨어 방식의 모터 시작 및 정지 회로("제어 회로"라고 함)에서 모터는 "시작" 또는 "실행" 버튼을 눌러 한 쌍의 전기 릴레이를 활성화하여 시작된다. "잠금" 릴레이는 푸시 버튼을 놓았을 때 제어 회로에 에너지를 공급하는 접점을 고정한다. ("시작" 버튼은 일반적으로 열린 접점이고 "정지" 버튼은 일반적으로 닫힌 접점이다.) 또 다른 릴레이는 메인 전원 회로에서 모터 스타터 스위치(3상 산업용 전원의 경우 3개의 접점 세트)를 던지는 장치에 전원을 공급하는 스위치를 활성화한다. 대형 모터는 고전압을 사용하고 돌입 전류가 높기 때문에 접점을 만들고 끊는 속도가 중요하다. 수동 스위치를 사용하면 인명 및 재산에 위험할 수 있다. 시작 회로의 "잠금" 접점과 모터의 메인 전원 접점은 각각의 전자석에 의해 "정지" 또는 "꺼짐" 버튼을 누를 때까지 고정되어 잠금 릴레이의 전원이 차단된다.[117]

일반적으로 제어 회로에는 인터록이 추가된다. 예를 들어, 예시의 모터가 윤활이 중요한 기계에 전력을 공급한다고 가정해 보자. 이 경우 모터가 시작되기 전에 오일 펌프가 작동하도록 인터록을 추가할 수 있다. 타이머, 리미트 스위치 및 광전 눈은 제어 회로의 다른 일반적인 요소이다.

솔레노이드 밸브는 압축 공기 또는 유압 유체에서 액추에이터에 전력을 공급하는 데 널리 사용되며, 기계 구성 요소에 사용된다. 모터는 연속적인 회전 운동을 제공하는 데 사용되는 반면, 액추에이터는 일반적으로 기계 부품의 제한된 범위의 움직임을 간헐적으로 생성하는 데 더 나은 선택이며, 다양한 기계 암을 움직이거나, 밸브를 열고 닫거나, 무거운 프레스 롤을 들어 올리거나, 프레스에 압력을 가하는 등의 작업에 사용된다.

3. 4. PID 제어

피드백 루프에서 PID 제어기의 블록 다이어그램. 여기서 r(t)는 원하는 공정값 또는 "설정점"이고, y(t)는 측정된 공정값이다.


비례-적분-미분 제어기(PID 제어기)는 산업 제어 시스템에서 널리 사용되는 제어 루프 피드백 메커니즘(제어기)이다.

PID 루프에서 제어기는 원하는 설정점과 측정된 공정 변수 간의 차이로서 ''오차 값'' e(t)을 지속적으로 계산하고, 비례, 적분, 미분 항(때로는 ''P'', ''I'', ''D''로 표시)을 기반으로 보정을 적용한다. 이러한 항의 이름에서 제어기 유형의 이름이 유래한다.

이론적 이해와 응용은 1920년대부터 시작되었으며, 거의 모든 아날로그 제어 시스템에 구현되었다. 원래는 기계식 제어기에 구현되었고, 이후에는 디지털 전자 장치를 사용하여 구현되었으며, 최근에는 산업용 공정 컴퓨터에서 구현되고 있다.[26]

3. 5. 컴퓨터 제어



기원전 300년경부터 서기 1200년경까지 그리스와 아랍인들은 정확한 시간 측정에 많은 관심을 기울였다. 기원전 270년경 프톨레마이오스 시대 이집트에서 크테시비오스는 물시계의 부력 조절기를 설명했는데, 이 장치는 현대식 변기의 부력 볼과 밸브와 비슷하다. 이것은 최초의 피드백 제어 기구였다.[12] 14세기 기계식 시계의 등장으로 물시계와 그 피드백 제어 시스템은 구식이 되었다.

페르시아의 바누 무사 형제는 그들의 저서 ''기계적인 장치의 책''(서기 850년)에서 여러 가지 자동 제어 장치를 설명했다.[13] 유체의 2단계 레벨 제어, 즉 불연속적인 가변 구조 제어의 형태는 바누 무사 형제에 의해 개발되었다.[14] 그들은 또한 피드백 제어기를 설명했다.[15][16]

원심 조절기는 17세기에 크리스티안 하위헌스가 발명하여 맷돌 사이의 간격을 조절하는 데 사용되었다.[17][18][19]

1958년부터 프로그래밍 가능 논리 제어기(PLC)의 전신인 하드웨어로 프로그래밍된 논리 제어기를 위한 반도체[120][118] 디지털 논리 모듈 기반의 다양한 시스템이 산업 제어 시스템의 전기 기계식 릴레이 논리를 대체하여 공정 제어 및 자동화에 등장했다. 초기 시스템에는 텔레푼켄/AEG 로지스타트, 지멘스 시마틱, 필립스/멀라드/Valvo|발보de 노르빗 모듈, BBC 시그마트로닉, ACEC 로가섹, Akkord-Radio|아코드de 에스타코드, 크로네 미바크론, 비스타트, 데이터팩, 노르로그, SSR 또는 프로콘틱 시스템이 포함된다.[120][121][122][124][123][119]

1959년 텍사코의 포트 아서 정유소는 디지털 제어를 사용한 최초의 화학 공장이 되었다.[29] 컴퓨터 하드웨어 가격이 하락함에 따라 1970년대부터 디지털 제어로 공장을 전환하는 작업이 급속도로 확산되기 시작했다.

컴퓨터는 순차 제어와 피드백 제어를 모두 수행할 수 있으며, 일반적으로 산업 응용 분야에서는 단일 컴퓨터가 둘 다 수행한다. 프로그래머블 로직 컨트롤러(PLC)는 타이머와 드럼 시퀀서와 같은 많은 하드웨어 구성 요소를 계전기 논리 방식 시스템에서 사용하던 것을 대체한 특수 목적의 마이크로프로세서의 한 유형이다. 범용 프로세스 제어 컴퓨터는 독립형 컨트롤러를 점점 더 대체하고 있으며, 단일 컴퓨터가 수백 개의 컨트롤러의 작업을 수행할 수 있다. 프로세스 제어 컴퓨터는 PLC, 계측기 및 컨트롤러 네트워크의 데이터를 처리하여 많은 개별 변수의 일반적인(예: PID) 제어를 구현하거나, 어떤 경우에는 여러 입력과 수학적 조작을 사용하여 복잡한 제어 알고리즘을 구현할 수 있다. 또한 데이터를 분석하고 운영자를 위한 실시간 그래픽 디스플레이를 생성하고 운영자, 엔지니어 및 관리자를 위한 보고서를 실행할 수도 있다.

현금 자동 입출금기(ATM)의 제어는 컴퓨터가 네트워크 데이터베이스에서 검색한 정보를 기반으로 사용자 선택에 대한 논리적으로 유도된 응답을 수행하는 대화형 프로세스의 예이다. ATM 프로세스는 다른 온라인 거래 프로세스와 유사하다. 서로 다른 논리적 응답을 ''시나리오''라고 한다. 이러한 프로세스는 일반적으로 유스 케이스와 순서도를 사용하여 설계되며, 이는 소프트웨어 코드 작성을 안내한다. 가장 초기의 피드백 제어 메커니즘은 그리스의 엔지니어인 크테시비우스(기원전 285~222년)가 발명한 물시계였다.

4. 자동화의 적용 분야

자동화는 다양한 분야에 적용되어 효율성과 편의성을 높이고 있다.

1892년 다이얼 전화와 함께 자동 전화 교환대가 도입되어 1929년까지 벨 시스템의 31.9%가 자동화되었다.[30] 초기 자동 전화 교환은 많은 전력을 소모했으나, 벨 연구소의 트랜지스터 연구를 이끌어내는 계기가 되었다.[31] 전화 교환 계전기의 논리는 디지털 컴퓨터 개발의 영감이 되었다.

1905년에는 최초의 상업적으로 성공한 자동 유리병 제조 기계가 도입되었다.[32] 이 기계는 수작업보다 훨씬 저렴한 비용으로 많은 양의 병을 생산할 수 있었다.

제어 이론을 바탕으로 개발된 구획 전기 구동 장치는 1919년 제지 기계에 처음 적용되었다.[33] 1928년에는 Armco에 의해 연속 광폭 스트립 압연이 개발되어 제철 산업 발전에 기여했다.[34]

1930년대에는 다우 케미컬 사가 계측 기기와 제어 장치를 활용하여 연속 생산 방식을 도입했다.[35]

1840년대 제임스 네스미스는 수작업 숙련을 대체하는 자가 작동 기계를 개발했다.[36] 1950년대에는 공작 기계가 수치 제어(NC)로 자동화되었고, 이는 곧 컴퓨터 수치 제어(CNC)로 발전했다.

오늘날 자동화는 발전, 정유, 화학, 제철소, 플라스틱, 시멘트 공장, 비료 공장, 펄프 및 제지 공장, 자동차 및 트럭 조립, 항공기 생산, 유리 제조, 천연가스 분리, 식음료 가공, 통조림 및 병입, 부품 제조 등 거의 모든 제조 및 조립 공정에 적용되고 있다. 특히 로봇은 자동차 스프레이 도장, 전자 회로 기판 조립, 자동차 용접, 파이프라인 자동 용접 등 위험하거나 정밀한 작업에 활용된다.

유연성과 제조 공정의 전환성, 재구성 가능 제조 시스템에 대한 수요가 증가하면서, 무인 운반 차량이 도입되고, 필드버스 혁명을 통해 계측 장비가 디지털화되었다. 산업용 이더넷의 사용 증가로 제조 공장과 기업의 통합이 강화되고 있다.[71]

자동화 장치는 수치 제어가 가능해졌으며, 컴퓨터 지원 기술(CAx)은 복잡한 시스템을 만드는 도구로 활용된다. 컴퓨터 지원 설계(CAD)와 컴퓨터 지원 제조(CAM)는 제품 설계, 분석, 제조에 기여한다.[72] 정보 기술과 산업 기계 및 산업 공정의 결합은 산업 제어 시스템의 발전으로 이어졌으며, 프로그래머블 로직 컨트롤러(PLC)가 대표적인 예이다.[73]

인간-기계 인터페이스(HMI) 또는 컴퓨터-인간 인터페이스(CHI)는 PLC 및 기타 컴퓨터와 통신하는 데 사용된다.

다양한 유형의 자동화 도구는 다음과 같다.

도구 종류설명
ANN인공 신경망
DCS분산 제어 시스템
HMI인간-기계 인터페이스
RPA로봇 프로세스 자동화
SCADA감시 제어 및 데이터 수집
PLC프로그래머블 로직 컨트롤러
계측
모션 컨트롤
로봇 공학



시뮬레이션 소프트웨어(HSS)는 장비 성능 테스트에 사용되는 도구이다.[75]

인지 자동화는 자연어 처리, 실시간 컴퓨팅, 기계 학습, 빅데이터 분석 등을 활용하여 사무 작업 및 워크플로를 자동화한다.[76] 문서 검열, 데이터 추출, 문서 합성/보고, 계약 관리, 자연어 검색, 고객/직원 온보딩, 수동 작업 및 검증, 후속 조치 및 이메일 통신 등에 활용될 수 있다.[77]

인공지능 기반 컴퓨터 지원 설계(CAD)는 텍스트-3D, 이미지-3D, 비디오-3D를 이용해 3D 모델링을 자동화하고,[78] 비서는 작업 흐름을 간소화한다.[80]

스마트 그리드, 마이크로그리드, 배터리 저장 시스템은 재생에너지원의 전력 생산을 자동화한다.

농업 자동화는 기계 및 장비를 통해 노동력 절감, 생산성 및 효율성 향상, 식품 품질 및 안전성 개선을 목표로 한다.[81] 엔진 동력을 사용하는 기계화, 디지털 자동화 기술, 자율 작물 로봇, 드론, 정밀 농업 등이 활용된다.[82] 자동 착유 시스템, 자동 급식기 등 가축 관리 자동화 기술은 주로 북유럽에서 채택되고 있다.[86][87]

슈퍼마켓의 셀프 계산대 도입과 온라인 쇼핑의 성장은 자동화의 영향을 보여준다. 유라시아 그룹의 연구에 따르면 전 세계적으로 약 1억 9,200만 명의 노동자가 자동화의 영향을 받을 수 있다.[89] 아마존은 자동화된 창고 로봇을 활용하여 온라인 쇼핑 성장에 기여하고 있다.[89]

식품 소매업계에서는 터치스크린 주문 및 결제 시스템, 모바일 및 태블릿 앱, 컨베이어 벨트 시스템, 로봇 종업원 등이 도입되고 있다.[90][92][93]

건설 자동화는 작업 현장 부상 감소, 작업 시간 단축, 품질 관리 등을 목표로 한다.[94] 자동 채굴은 채굴 과정에서 인력을 제거하는 것을 목표로 한다.[95]

자동 시각 감시 및 모니터링(VSAM) 프로그램, 항공 영상 감시(AVS) 프로그램, 자동화 추적 감시 시스템 개발이 진행 중이다.[96]

미국 의회는 1991년 ''교통 효율 개선법''(Intermodal Surface Transportation Efficiency Act)을 통해 완전 자동화 차량 및 고속도로 개발을 지원했다.[97] 완전 자동화 주행은 교통량 증가, 도로 안전 향상, 대기 질 개선, 연비 향상 등의 효과를 가져올 수 있다.[98] 자동화된 쓰레기 수거 트럭은 인력 및 노동 강도를 줄여준다.[99]

업무 프로세스 자동화(BPA)는 업무 프로세스 자동화를 통해 비즈니스 간소화, 디지털 전환, 서비스 품질 향상, 비용 절감 등을 달성한다.[100] 로봇 프로세스 자동화(RPA)는 BPA의 새로운 분야로 AI를 활용한다. 홈 오토메이션(도모틱스)은 주택의 가전제품과 기능을 자동화하여 편의성을 높인다.[101]

자동화는 실험실 자동화에 필수적이며, 자동 시료 주입기 등이 활용된다.[102] 물류 자동화는 컴퓨터 소프트웨어 또는 자동화된 기계를 통해 물류 운영 효율성을 개선한다.

자동화는 인력에 의한 동작이나 수동 조작을 간편하게 하거나 완전 자동화하여 편리하게 만드는 것, 또는 수동 조작에서 일정한 학습이나 숙련을 필요로 하는 것을 자동 제어로 대체함으로써 사용 편의성을 향상시키는 것이다. 상품이나 서비스의 발달에 따라 부가가치를 높이는 목적으로 도입되는 경우가 많다.

예시:

4. 1. 산업 자동화 (Factory Automation)

산업 자동화는 주로 제조, 품질 관리, 자재 취급 공정의 자동화를 다룬다. 산업 공정을 위한 범용 컨트롤러에는 프로그래머블 로직 컨트롤러, 독립형 입출력 모듈, 컴퓨터가 포함된다. 산업 자동화는 기계 장비와 논리적 프로그래밍 명령어를 사용하여 인간의 행동과 수동 명령-응답 활동을 대체하기 위한 것이다. 한 가지 추세는 자동 검사 및 로봇 안내 기능을 제공하기 위한 머신 비전[106]의 사용 증가이고, 또 다른 추세는 로봇 사용의 지속적인 증가이다. 산업 자동화는 산업에서 필요한 것이다.

산업 자동화의 발전은 "4차 산업혁명"과 직접적으로 연결되어 있으며, 현재는 Industry 4.0으로 더 잘 알려져 있다. 독일에서 시작된 Industry 4.0은 수많은 장치, 개념 및 기계[107]뿐만 아니라 산업 사물 인터넷(IIoT)의 발전을 포함한다. "사물 인터넷은 다양한 물리적 객체를 가상 표현을 통해 인터넷에 원활하게 통합하는 것이다."[108] 이러한 혁신적인 발전은 자동화 세계에 새로운 관점을 제시하고, 기계 및 제조 시설의 생산성과 효율성을 높이기 위한 성장 방향을 제시했다. Industry 4.0은 IIoT와 소프트웨어/하드웨어를 사용하여 (통신 기술을 통해) 제조 공정을 개선하고 향상시키는 방식으로 연결된다. 이러한 새로운 기술을 통해 더 스마트하고, 안전하며, 고급화된 제조가 가능해졌다. 이는 이전보다 더 안정적이고, 일관되고, 효율적인 제조 플랫폼을 열어준다. SCADA와 같은 시스템의 구현은 오늘날 산업 자동화에서 사용되는 소프트웨어의 한 예이다. SCADA는 감독 데이터 수집 소프트웨어이며, 산업 자동화에 사용되는 많은 소프트웨어 중 하나일 뿐이다.[109] Industry 4.0은 제조 분야의 많은 영역을 광범위하게 다루며, 시간이 지남에 따라 계속해서 그럴 것이다.[107]

대형 자동화된 밀링 머신이 있는 대형 창고 스타일 실험실


산업용 로봇은 산업 자동화의 하위 분야로, 기계 가공, 용접, 도장, 조립, 자재 취급 등 다양한 제조 공정을 지원한다.[110] 산업용 로봇은 다양한 기계, 전기 및 소프트웨어 시스템을 사용하여 인간의 능력을 훨씬 능가하는 높은 정밀도, 정확도 및 속도를 제공한다. 산업용 로봇의 탄생은 2차 세계 대전 직후 미국이 산업 및 소비재 생산을 더 빠르게 할 필요성을 인식하면서 시작되었다.[111] 서보, 디지털 논리 및 반도체 전자 장치를 통해 엔지니어는 더 좋고 빠른 시스템을 구축할 수 있었고, 시간이 지남에 따라 이러한 시스템은 개선되고 수정되어 단일 로봇이 하루 24시간 거의 유지 보수 없이 작동할 수 있게 되었다. 1997년에는 70만 대의 산업용 로봇이 사용되었고, 2017년에는 그 수가 180만 대로 증가했다.[112] 최근에는 로봇공학과 AI를 사용하여 로봇 팔을 자동 라벨 부착기로 사용하고 AI를 사용하여 라벨을 부착할 제품을 학습하고 감지하는 자동 라벨링 솔루션을 만드는 데에도 사용된다.[113]

산업 자동화는 제조 공정에 프로그래머블 로직 컨트롤러(PLC)를 통합한다. 프로그래머블 로직 컨트롤러(PLC)는 간단한 프로그래밍을 사용하여 입력과 출력의 제어를 다양하게 할 수 있는 처리 시스템을 사용한다. PLC는 논리, 시퀀싱, 타이밍, 계산 등의 명령어와 기능을 저장하는 프로그래머블 메모리를 사용한다. 논리 기반 언어를 사용하여 PLC는 다양한 입력을 받고 다양한 논리적 출력을 반환할 수 있으며, 입력 장치는 센서이고 출력 장치는 모터, 밸브 등이다. PLC는 컴퓨터와 유사하지만, 컴퓨터는 계산에 최적화되어 있는 반면 PLC는 제어 작업과 산업 환경에서의 사용에 최적화되어 있다. 기본적인 논리 기반 프로그래밍 지식만으로도 진동, 고온, 습도, 소음을 처리할 수 있도록 제작되었다. PLC가 제공하는 가장 큰 장점은 유연성이다. 동일한 기본 컨트롤러를 사용하여 PLC는 다양한 제어 시스템을 작동할 수 있다. PLC를 사용하면 제어 시스템을 변경하기 위해 시스템을 재배선할 필요가 없다. 이러한 유연성으로 복잡하고 다양한 제어 시스템에 대한 비용 효율적인 시스템을 구축할 수 있다.[114]

PLC는 프로세서와 일체형 하우징에 수십 개의 I/O를 가진 소형 "빌딩 블록" 장치부터 수천 개의 I/O를 가지고 다른 PLC 및 SCADA 시스템에 네트워크로 연결되는 대형 랙 장착형 모듈식 장치까지 다양하다.

디지털 및 아날로그 입력 및 출력(I/O), 확장된 온도 범위, 전기적 노이즈에 대한 내성, 진동 및 충격에 대한 내구성을 위해 설계될 수 있다. 기계 작동을 제어하는 프로그램은 일반적으로 배터리 백업 또는 비휘발성 메모리에 저장된다.

PLC는 미국의 자동차 산업에서 탄생했다. PLC 이전에는 자동차 제조를 위한 제어, 시퀀싱 및 안전 연동 논리는 주로 릴레이, 캠 타이머, 드럼 시퀀서 및 전용 폐쇄 루프 컨트롤러로 구성되었다. 이러한 장치의 수가 수백 또는 수천 개에 달할 수 있으므로 연간 모델 변경을 위해 이러한 시설을 업데이트하는 프로세스는 매우 시간이 많이 걸리고 비용이 많이 들었다. 전기 기술자가 작동 특성을 변경하기 위해 릴레이를 개별적으로 재배선해야 했기 때문이다.

범용 프로그래머블 장치인 디지털 컴퓨터를 사용할 수 있게 되자, 이는 곧 산업 공정에서 순차적 및 조합 논리를 제어하는 데 적용되었다. 그러나 이러한 초기 컴퓨터는 전문 프로그래머와 온도, 청결도 및 전력 품질에 대한 엄격한 작동 환경 제어가 필요했다. 이러한 과제를 해결하기 위해 PLC는 여러 가지 주요 특성을 갖도록 개발되었다. 공장 환경을 견딜 수 있고, 쉽게 확장 가능한 방식으로 이산(비트 형식) 입출력을 지원하고, 사용하는 데 수년간의 교육이 필요하지 않으며, 작동을 모니터링할 수 있도록 해야 했다. 많은 산업 공정에는 밀리초 응답 시간으로 쉽게 처리할 수 있는 시간 척도가 있으므로 현대의 (빠르고, 작고, 안정적인) 전자 장치는 안정적인 컨트롤러를 구축하는 데 크게 기여하며, 성능은 신뢰성과 거래될 수 있다.[115]

4. 2. 사무 자동화 (Office Automation)

1892년 다이얼 전화와 함께 자동 전화 교환대가 도입되었다. 1929년까지 벨 시스템의 31.9%가 자동화되었다.[30] 초기 자동 전화 교환은 진공관 증폭기와 기계식 스위치를 사용했는데, 많은 전력을 소모했다. 통화량이 급증하면서 전화 시스템이 모든 전력 생산량을 소모할 것이라는 우려가 제기되어, 벨 연구소가 트랜지스터 연구를 시작하게 되었다.[31]

전화 교환 계전기가 수행하는 논리는 디지털 컴퓨터의 영감이 되었다.

자동화된 약품 생산


자동화 이전에는 많은 화학 물질이 배치로 생산되었다. 1930년, 계측 기기의 광범위한 사용과 제어 장치의 등장과 함께 다우 케미컬 사의 창립자는 연속 생산을 주장했다.[35]

주로 경영학, 생산기술, 업무 분야에서 경제적 합리성에 기반하여 행해지는 자동화이다. 산업의 기술혁신 요구에서 발전했다. 같은 인원으로 생산성을 높이거나, 더 적은 인원으로 생산량을 일정하게 유지할 때 자주 자동화 기술이 도입된다. 성력화(省力化, 쇼료쿠카, 노력 절감)는 때로는 종전에 생산이나 업무에 종사하던 사람이 대폭 불필요해지는 수준까지 발전하기도 하며, 산업혁명 시대에 러다이트 운동이 일어난 것처럼 종종 갈등의 요인이 되기도 했다.

사무자동화(Office Automation)의 예시는 다음과 같다.

  • 자판기 - 서비스를 제공하는 측에서 본 노력 절감

4. 3. 홈 오토메이션 (Home Automation)

홈 오토메이션(또는 '''도모틱스(domotics)'''라고도 함)은 특히 전자적 수단을 통해 최근 수십 년 동안에는 불가능하거나 지나치게 비싸거나 단순히 불가능했던 것들을 가능하게 함으로써, 주택의 가전제품과 기능의 자동화가 증가하는 새로운 관행을 의미한다.[101] 홈 오토메이션 솔루션 사용의 증가는 사람들의 이러한 자동화 솔루션에 대한 의존도 증가를 반영하는 전환점을 맞이했다. 그러나 이러한 자동화 솔루션을 통해 추가되는 편의성 향상은 주목할 만하다.[101]

자동화는 인력에 의한 동작이나 수동 조작을 간편하게 하거나 완전 자동화하여 편리하게 만드는 것, 또는 수동 조작에서 일정한 학습이나 숙련을 필요로 하는 것을 자동 제어로 대체함으로써 사용 편의성을 향상시키는 것이다. 상품이나 서비스의 발달에 따라 부가가치를 높이는 목적으로 도입되는 경우가 많다.

다음은 홈 오토메이션의 예시이다.

4. 4. 기타 응용 분야



1892년 자동 전화 교환대가 다이얼 전화와 함께 도입되었다. 1929년까지 벨 시스템의 31.9%가 자동화되었다.[30] 초기 자동 전화 교환은 진공관 증폭기와 기계식 스위치를 사용했는데, 많은 전력을 소모했다. 통화량이 급증하면서 전화 시스템이 모든 전력 생산량을 소모할 것이라는 우려가 제기되어, 벨 연구소가 트랜지스터 연구를 시작하게 되었다.[31] 전화 교환 계전기가 수행하는 논리는 디지털 컴퓨터의 영감이 되었다.

최초의 상업적으로 성공한 유리병 제조 기계는 1905년에 도입된 자동 모델이었다.[32] 이 기계는 12시간 교대 근무를 하는 2인 팀이 운영하여 24시간 동안 17,280개의 병을 생산할 수 있었다. 기계로 병을 만드는 비용은 1그로스당 10~12센트였던 반면, 수작업 유리 세공사와 조수는 1그로스당 1.80달러였다.

제어 이론을 사용하여 구획 전기 구동 장치가 개발되었다. 구획 전기 구동 장치는 구획 간에 정확한 차이를 유지해야 하는 기계의 여러 구획에 사용된다. 제철 과정에서 금속은 롤러 쌍을 통과하면서 길어지는데, 롤러는 연속적으로 더 빠른 속도로 작동해야 한다. 제지 과정에서 종이는 증기 가열 건조기를 통과하면서 수축하는데, 건조기는 그룹으로 배열되어 연속적으로 더 느린 속도로 작동해야 한다. 구획 전기 구동 장치의 최초 적용은 1919년 제지 기계였다.[33] 20세기 제철 산업에서 가장 중요한 발전 중 하나는 1928년 Armco에 의해 개발된 연속 광폭 스트립 압연이었다.[34]

자동화 이전에는 많은 화학 물질이 배치로 생산되었다. 1930년, 계기의 광범위한 사용과 제어 장치의 등장과 함께 다우 케미컬 사의 창립자는 연속 생산을 주장했다.[35]

소년과 미숙련 노동자도 작동할 수 있도록 수작업 숙련을 대체하는 자가 작동 기계는 1840년대에 제임스 네스미스에 의해 개발되었다.[36] 공작 기계는 1950년대에 천공 종이 테이프를 사용하는 수치 제어(NC)로 자동화되었다. 이것은 곧 컴퓨터 수치 제어(CNC)로 발전했다.

오늘날 거의 모든 유형의 제조 및 조립 공정에서 광범위한 자동화가 이루어지고 있다. 대규모 공정에는 발전, 정유, 화학, 제철소, 플라스틱, 시멘트 공장, 비료 공장, 펄프 및 제지 공장, 자동차 및 트럭 조립, 항공기 생산, 유리 제조, 천연가스 분리 플랜트, 식음료 가공, 통조림 및 병입, 그리고 다양한 종류의 부품 제조 등이 포함된다. 로봇은 자동차 스프레이 도장과 같이 위험한 작업에 특히 유용하다. 로봇은 전자 회로 기판을 조립하는 데에도 사용된다. 자동차 용접은 로봇으로 수행되며, 자동 용접기는 파이프라인과 같은 응용 분야에 사용된다.

자동화의 또 다른 주요 변화는 유연성과 제조 공정의 전환성에 대한 수요 증가이다. 제조업체는 생산 라인을 완전히 재구축하지 않고도 제품 A 생산에서 제품 B 생산으로 쉽게 전환할 수 있는 능력을 점점 더 요구하고 있다. 유연성과 분산 프로세스는 자연 특징 내비게이션을 갖춘 무인 운반 차량의 도입으로 이어졌다.

디지털 전자 장비도 도움이 되었다. 이전의 아날로그 기반 계측 장비는 더 정확하고 유연하며 더 정교한 구성, 매개변수화 및 작동에 대한 더 큰 범위를 제공하는 디지털 장비로 대체되었다. 이는 제어 시스템과 현장 수준 계측 장비 간의 통신 수단을 네트워크화(즉, 단일 케이블)한 필드버스 혁명과 함께 이루어졌으며, 하드 와이어링을 없앴다.

이산 제조 공장은 이러한 기술을 빠르게 채택했다. 더 보수적인 공정 산업은 플랜트 수명 주기가 더 길기 때문에 채택 속도가 느렸으며 아날로그 기반 측정 및 제어가 여전히 주류를 이루고 있다. 공장 현장에서 산업용 이더넷의 사용이 증가함에 따라 이러한 추세가 더욱 강화되어 필요한 경우 인터넷을 통해 제조 공장을 기업 내에서 더욱 긴밀하게 통합할 수 있게 되었습니다. 세계적인 경쟁 또한 재구성 가능 제조 시스템에 대한 수요를 증가시켰다.[71]

엔지니어들은 이제 자동화 장치를 수치 제어할 수 있다. 그 결과 응용 분야와 인간 활동의 범위가 급속도로 확장되었다. 컴퓨터 지원 기술(CAx)은 이제 복잡한 시스템을 만드는 데 사용되는 수학적 및 조직적 도구의 기반 역할을 한다. CAx의 대표적인 예로는 컴퓨터 지원 설계(CAD 소프트웨어)와 컴퓨터 지원 제조(CAM 소프트웨어)가 있다. CAx를 통해 향상된 제품 설계, 분석 및 제조는 산업에 유익했다.[72]

정보 기술과 산업 기계 및 산업 공정은 제어 시스템의 설계, 구현 및 모니터링을 지원할 수 있다. 산업 제어 시스템의 한 예로 프로그래머블 로직 컨트롤러(PLC)가 있다. PLC는 특수한 강화된 컴퓨터로, (물리적) 센서와 이벤트의 입력 흐름을 액추에이터 및 이벤트에 대한 출력 흐름과 동기화하는 데 자주 사용된다.[73]

웹사이트의 자동화된 온라인 어시스턴트 (향상된 인간-컴퓨터 상호 작용을 위한 아바타)


인간-기계 인터페이스(HMI) 또는 컴퓨터-인간 인터페이스(CHI)는 이전에는 '인간-기계 인터페이스'로 알려졌으며, 일반적으로 PLC 및 기타 컴퓨터와 통신하는 데 사용된다.

다양한 유형의 자동화 도구가 존재한다.

도구 종류설명
ANN인공 신경망
DCS분산 제어 시스템
HMI인간-기계 인터페이스
RPA로봇 프로세스 자동화
SCADA감시 제어 및 데이터 수집
PLC프로그래머블 로직 컨트롤러
계측
모션 컨트롤
로봇 공학



호스트 시뮬레이션 소프트웨어(HSS)는 장비 소프트웨어를 테스트하는 데 일반적으로 사용되는 테스트 도구이다. HSS는 공장 자동화 표준(시간 초과, 응답 시간, 처리 시간)에 관한 장비 성능을 테스트하는 데 사용된다.[75]

인공지능(AI)의 하위 집합인 인지 자동화는 인지 컴퓨팅에 의해 가능해진 새로운 유형의 자동화이다. 주된 관심사는 비정형 데이터의 구조화를 포함하는 사무 작업 및 워크플로의 자동화이다. 인지 자동화는 자연어 처리, 실시간 컴퓨팅, 기계 학습 알고리즘, 빅데이터 분석, 그리고 증거 기반 학습 등 여러 분야에 의존한다.[76]

딜로이트에 따르면, 인지 자동화는 "빠른 속도와 상당한 규모로" 인간의 작업과 판단을 복제할 수 있다.[77] 이러한 작업에는 문서 검열, 데이터 추출 및 문서 합성/보고, 계약 관리, 자연어 검색, 고객/직원 및 이해관계자 온보딩, 수동 작업 및 검증, 후속 조치 및 이메일 통신 등이 있다.

인공지능 기반 컴퓨터 지원 설계(CAD)는 텍스트-3D, 이미지-3D, 비디오-3D를 사용하여 3D 모델링을 자동화할 수 있다.[78] AI CAD 라이브러리는 연결된 공개 데이터의 회로도 및 다이어그램을 사용하여 개발될 수도 있다.[79] AI CAD 비서는 작업 흐름을 간소화하는 데 도움이 되는 도구로 사용된다.[80]

태양광 패널, 풍력 터빈과 같은 기술과 다른 재생에너지원들은 스마트 그리드, 마이크로그리드, 배터리 저장 시스템과 함께 전력 생산을 자동화할 수 있다.

많은 농업 활동은 진단, 의사결정 및/또는 수행을 개선하기 위해 기계 및 장비를 사용하여 자동화된다. 농업 자동화는 농업 노동의 고된 부분을 줄이고, 농업 활동의 시기 적절성과 정확성을 향상시키며, 생산성과 자원 이용 효율을 높이고, 회복력을 구축하며, 식품의 품질과 안전성을 개선할 수 있다.[81] 생산성 향상은 노동력을 해방시켜 농가가 다른 곳에 더 많은 시간을 할애할 수 있도록 한다.[82]

농업의 기술 발전은 디지털 장비와 로봇 공학으로의 점진적인 전환을 가져왔다.[81] 엔진 동력을 사용하는 기계화는 경운과 착유와 같은 농업 활동의 수행을 자동화한다.[83] 디지털 자동화 기술을 통해 농업 활동의 진단과 의사결정을 자동화하는 것도 가능해졌다.[81] 예를 들어, 자율 작물 로봇은 작물을 수확하고 파종할 수 있으며, 드론은 정보를 수집하여 투입물 적용을 자동화하는 데 도움을 줄 수 있다.[82] 정밀 농업은 종종 이러한 자동화 기술을 사용한다.[82]

기계화는 최근 몇 년 동안 일반적으로 증가했다.[84] 사하라 사막 이남 아프리카는 지난 수십 년 동안 기계화 채택이 정체된 유일한 지역이다.[85][82]

자동화 기술은 가축 관리에 점점 더 많이 사용되고 있지만, 채택에 대한 증거는 부족하다. 전 세계 자동 착유 시스템 판매는 최근 몇 년 동안 증가했지만,[86] 채택은 대부분 북유럽에 집중되어 있으며,[87] 저소득 및 중간소득 국가에서는 거의 없는 것 같다.[88][82] 소와 가금류 모두를 위한 자동 급식기가 존재하지만, 채택 동향과 동인에 대한 데이터와 증거는 마찬가지로 부족하다.[82][84]

일본의 자동판매기 (무인 소매의 한 예)


많은 슈퍼마켓과 심지어 소규모 상점들도 셀프 계산대 시스템을 빠르게 도입하여 계산대 직원 고용 필요성을 줄이고 있다. 유라시아 그룹의 연구에 따르면 전 세계적으로 약 1억 9,200만 명의 노동자가 자동화의 영향을 받을 수 있다.[89]

온라인 쇼핑은 자동화된 온라인 거래 처리 시스템을 통한 결제 및 계산이 이루어지므로 무인 소매의 한 형태로 간주될 수 있다. 또한 자동화와 온라인 쇼핑은 쇼핑몰과 소매 부동산에 대한 수요를 줄일 수 있다. 아마존은 최근 몇 년 동안 온라인 쇼핑의 성장에서 많은 부분을 차지했다.[89] 자동화의 다른 형태도 온라인 쇼핑의 필수적인 부분이 될 수 있다. 예를 들어, 아마존이 키바 시스템을 사용하여 적용한 것과 같은 자동화된 창고 로봇의 배치가 있다.

제빵 공장에서 식품 생산에 사용되는 쿠카 산업용 로봇


식품 소매업계는 주문 과정에 자동화를 적용하기 시작했다. 맥도날드는 많은 매장에 터치스크린 주문 및 결제 시스템을 도입하여 계산원 직원 수를 줄였다.[90] 텍사스 오스틴 대학교는 완전 자동화된 카페 매장을 선보였다.[91] 일부 카페와 레스토랑에서는 고객이 자신의 기기로 주문하고 결제하는 모바일 및 태블릿 "앱"을 활용하여 주문 과정을 더욱 효율적으로 만들었다.[92] 일부 레스토랑에서는 컨베이어 벨트 시스템을 사용하여 고객 테이블로 음식을 자동 배달하고 있다. 로봇을 사용하여 종업원을 대체하는 경우도 있다.[93]

건설 자동화는 건설 활동에서 기계의 자율성을 높이는 방법, 프로세스 및 시스템의 조합이다. 건설 자동화는 작업 현장 부상 감소, 활동 완료 시간 단축, 품질 관리 및 품질 보증 지원 등 여러 목표를 가질 수 있다.[94]

자동 채굴은 채굴 과정에서 인력을 제거하는 것을 포함한다.[95] 광업 산업은 현재 자동화로의 전환 과정에 있다. 현재로서는 여전히 많은 인적 자본이 필요할 수 있는데, 특히 노동 비용이 낮은 제3세계에서는 자동화를 통한 효율성 향상에 대한 유인이 적기 때문이다.

미국 방위고등연구계획국(DARPA)은 자동 시각 감시 및 모니터링(VSAM) 프로그램, 항공 영상 감시(AVS) 프로그램의 연구 개발을 시작했다. 현재 영상 처리 분야에서는 완전 자동화된 추적 감시 시스템을 개발하기 위한 주요 노력이 진행 중이다. 자동 영상 감시 시스템은 바쁜 환경에서 사람과 차량을 실시간으로 모니터링한다. 감시 시스템의 목적은 특정 영역 내 물체의 특성과 궤적을 기록하고 특정 사건 발생 시 경고를 생성하거나 지정된 당국에 알리는 것이다.[96]

안전과 이동성에 대한 요구가 증가하고 기술적 가능성이 확대됨에 따라 자동화에 대한 관심도 높아졌다. 완전 자동화 차량과 고속도로의 개발 및 도입을 가속화하기 위해, 미국 의회는 1991년 ''교통 효율 개선법''(Intermodal Surface Transportation Efficiency Act)에 따라 지능형 교통 시스템(ITS) 및 시범 사업에 6억 5천만 달러 이상을 승인했다. 의회는 ISTEA에서 다음과 같이 입법화했다.[97]

> 미국 교통부 장관은 미래의 완전 자동화 지능형 차량-고속도로 시스템을 개발할 수 있는 자동화 고속도로 및 차량 시제품을 개발해야 한다. 이러한 개발에는 인간-기계 관계의 성공을 보장하기 위한 인적 요소에 대한 연구가 포함되어야 한다. 이 프로그램의 목표는 1997년까지 최초의 완전 자동화 고속도로 또는 자동화 시험 트랙을 운영하는 것이다. 이 시스템은 신규 및 기존 자동차에 장비를 설치할 수 있도록 해야 한다.

완전 자동화는 일반적으로 운전자의 제어가 필요하지 않거나 제한적인 제어만 필요로 하는 것으로 정의되며, 이러한 자동화는 차량과 도로변의 센서, 컴퓨터 및 통신 시스템의 조합을 통해 달성될 것이다. 이론적으로 완전 자동화 주행은 차량 간 간격을 더욱 좁히고 속도를 높일 수 있어, 추가 도로 건설이 물리적으로 불가능하거나 정치적으로 용인될 수 없거나 비용이 과다하게 드는 곳에서 교통량을 증가시킬 수 있다. 자동화 제어는 또한 운전자 과실로 인한 대부분의 자동차 사고를 줄임으로써 도로 안전을 향상시킬 수도 있다. 기타 잠재적 이점으로는 (보다 효율적인 교통 흐름으로 인한) 대기 질 개선, 연비 향상, 그리고 자동화 고속도로 시스템과 관련된 연구 개발 중에 생성되는 파생 기술이 있다.[98]

자동 측면 로더 작동


자동화된 쓰레기 수거 트럭은 많은 인력을 필요로 하지 않게 할 뿐만 아니라 서비스 제공에 필요한 노동 강도를 완화시켜 준다.[99]

업무 프로세스 자동화(BPA, Business Process Automation)는 기술을 활용하여 복잡한 업무 프로세스를 자동화하는 것이다.[100] 이는 단순화를 통한 비즈니스 간소화, 디지털 전환 달성, 서비스 품질 향상, 서비스 제공 개선 또는 비용 절감에 도움이 될 수 있다. BPA는 애플리케이션 통합, 인적 자원 재구조화 및 조직 전체의 소프트웨어 애플리케이션 사용을 포함한다. 로봇 프로세스 자동화(RPA; 또는 자율 주행 RPA 2.0의 경우 RPAAI)는 BPA 내에서 새롭게 등장하는 분야이며 AI를 사용한다. BPA는 마케팅, 영업 및 워크플로우를 포함한 여러 비즈니스 영역에 구현될 수 있다.

홈 오토메이션(또는 '''도모틱스'''라고도 함)은 특히 전자적 수단을 통해 최근 수십 년 동안에는 불가능하거나 지나치게 비싸거나 단순히 불가능했던 것들을 가능하게 함으로써, 주택의 가전제품과 기능의 자동화가 증가하는 새로운 관행을 의미한다. 홈 오토메이션 솔루션 사용의 증가는 사람들의 이러한 자동화 솔루션에 대한 의존도 증가를 반영하는 전환점을 맞이했다. 그러나 이러한 자동화 솔루션을 통해 추가되는 편의성 향상은 주목할 만하다.[101]

자동화된 실험실 기기


자동화는 많은 과학적 및 임상적 응용 분야에 필수적이다.[102] 따라서 자동화는 실험실에서 광범위하게 사용되어 왔습니다. 1980년대 초부터 완전 자동화된 실험실이 이미 운영되고 있었다.[103] 그러나 높은 비용으로 인해 실험실에서 자동화가 널리 보급되지는 않았습니다. 저렴한 장치를 표준 실험실 장비와 통합할 수 있게 되면서 이러한 상황이 바뀔 수 있다.[104][105] 자동 시료 주입기는 실험실 자동화에 사용되는 일반적인 장치이다.

물류 자동화는 컴퓨터 소프트웨어 또는 자동화된 기계를 적용하여 물류 운영의 효율성을 개선하는 것을 말한다. 일반적으로 이는 창고 또는 유통 센터 내의 운영을 가리키며, 더 광범위한 작업은 공급망 엔지니어링 시스템과 전사적 자원 관리 시스템에서 수행한다.

인력에 의한 동작이나 수동(단독) 조작을 간편하게 하거나 완전 자동화하여 편리하게 만드는 것, 또는 수동 조작에서는 일정한 학습이나 숙련을 필요로 하는 것을 자동 제어로 대체함으로써 사용 편의성을 향상시키는 것이다. 생산 기술의 효율화와는 반드시 직접적으로 연결되어 있지 않다는 점에서 경제적인 노력 절감과 다르다. 상품이나 서비스의 발달에 따라 부가가치를 높이는 목적으로 도입되는 경우가 많다.

예:

5. 자동화의 논란 요소

산업 자동화의 장점은 더 빠른 생산, 저렴한 인건비, 힘들고 위험한 작업 대체 등이다.[37] 극한 환경이나 인간 능력을 넘어서는 작업도 기계가 수행할 수 있다. 그러나 초기 비용이 높고, 시스템 유지 관리에 실패하면 제품 손실로 이어질 수 있다는 단점도 존재한다.

일부 연구에서는 자동화가 체계적인 실업으로 인한 일자리 감소와 심각한 환경 피해를 포함한 악영향을 미칠 수 있다고 지적하지만, 이는 논란의 여지가 있으며 해결 가능하다는 주장도 있다.[38]

자동화의 주요 장점은 다음과 같다.


  • 생산성 및 품질 향상
  • 예측 가능성 및 견고성 향상
  • 인건비 절감 및 사이클 타임 단축
  • 정확도 향상
  • 반복 작업에서 인간 해방, 다른 작업에 집중할 자유 증가[39]
  • 위험한 환경에서 인간 작업 대체[40]


자동화의 주요 단점은 다음과 같다.

  • 높은 초기 비용
  • 결함 발생 시 빠른 속도로 결함 제품 생산
  • 시스템 실패 시 문제 확대
  • 인간의 적응성 예측 어려움, 예상치 못한 비용 및 지연 발생 가능성
  • 자동화로 인한 일자리 감소 및 사회적 혼란[41]
  • 자동화 시스템 오류 발생 시 인간 개입의 중요성 증대[42] (예: 에어프랑스 447편 추락 사고[43])
  • 모든 작업 자동화 불가능[44]
  • 자동화에 따른 수익 감소 및 기회 고갈
  • 알고리즘 관리와 같은 대안적 기술 전략 등장[45]


현재 기술로는 인간 수준의 패턴 인식, 언어 이해, 언어 생성 능력이 필요한 작업은 자동화하기 어렵다.[45] 향기와 소리 같은 복잡한 감각 데이터 처리나 전략적 계획 등도 인간의 전문 지식이 필요하다. 산업 작업 자동화가 가능하더라도 인간을 사용하는 것이 비용 효율적인 경우도 많다.[45] 이러한 한계를 극복하는 것은 탈부족 경제로 이어지는 길이 될 수 있다.[46]

산업혁명 이후, 대량 생산의 필요성이 꾸준히 증가했고, 인력으로 모든 것을 해결하기에는 인적 비용이 많이 들게 되면서 경제적인 노력 절감을 위해 자동화가 요구되었다. 또한 대중의 삶의 질 향상에 따라 편리성을 위한 자동화도 요구되었다.

위험하거나 고된 작업은 안전 확보를 위해, 단순 반복 작업은 비용 절감과 고속화를 위해 자동화가 진행되었으며, 편리성 추구 측면에서는 귀찮거나 번거로운 유형의 활동도 자동화되고 있다.

5. 1. 실업 문제

일반적으로 자동화는 사람이 수행하던 일의 일부나 전부를 기계가 대신하게 되면서 실업을 유발한다고 생각된다. 하지만 실업은 근로자의 직무를 전환하는 대신에 그들을 해고하는 것과 같은 경제적 정책에 의해 야기된다. 일반적으로 많은 산업 현장에서 직무 전환이 아닌 해고하는 정책이 이루어지고 있기 때문에, 오늘날 자동화는 실업 문제를 내포하게 된다.[37] 다른 한편으로 자동화는 가정에 보급된 세탁기의 경우처럼 실업이 아닌 더 많은 자유시간을 의미하기도 한다. 자동화 없이는 상상할 수 없었던 마스 로버를 통한 화성 탐사와 같이 자동화된 기술에 사회가 완전히 적응했을 경우, 자동화는 더 이상 해고를 의미하는 것이 아니다.

일부 연구에 따르면 산업 자동화는 운영상의 문제를 넘어 체계적인 실업으로 인한 일자리 감소와 심각한 환경 피해를 포함한 악영향을 미칠 수 있다. 그러나 이러한 결과는 복잡하고 논란의 여지가 있으며, 잠재적으로 해결될 수 있다.[38]

자동화 증가는 기술이 노동자의 기술이나 경험을 불필요하게 만들면서 일자리를 잃을지도 모른다는 불안감을 노동자들에게 자주 일으킨다. 산업혁명 초기, 증기기관과 같은 발명품들이 일부 직종을 없애면서 노동자들은 이러한 변화에 강력하게 저항했다. 예를 들어, 러다이트 운동은 영국의 섬유 노동자들이 직기 도입에 항의하여 직기를 파괴했던 운동이었다.[47] 최근에는 애리조나주 챈들러의 일부 주민들이 자율주행차의 인간 안전과 일자리 전망에 대한 위협으로 인식하여 타이어를 칼로 긋고 자율주행차에 돌을 던지기도 했다.[48]

여론 조사에 반영된 자동화에 대한 상대적인 불안감은 해당 지역이나 국가의 노동조합 세력과 밀접한 상관관계가 있는 것으로 보인다. 퓨리서치센터의 연구에 따르면 미국인의 72%가 직장에서 자동화 증가에 대해 우려하고 있는 반면, 스웨덴인의 80%는 여전히 강력한 노조와 더욱 탄탄한 국가 사회 안전망 덕분에 자동화와 인공지능(AI)을 좋은 것으로 보고 있다.[49]

미국의 경우, 칼 베네딕트 프레이와 마이클 오스본의 연구에 따르면 현재 모든 일자리의 47%가 2033년까지 완전히 자동화될 가능성이 있다. 또한 임금과 교육 수준은 직업의 자동화 위험과 강한 음의 상관관계를 보이는 것으로 나타났다.[50] 변호사, 의사, 기술자, 기자와 같은 고도로 숙련된 전문직도 자동화 위험에 처해 있다.[51]

트럭 운전과 같이 현재 대학 학위가 필요 없는 직업의 전망은 특히 어둡다.[52] 실리콘밸리와 같은 첨단 기술 지역에서도 상당수의 성인이 유급 일자리를 유지할 가능성이 거의 없는 미래에 대한 우려가 확산되고 있다.[53] 에릭 브린욜프손과 앤드류 맥아피는 "제2의 기계 시대"에서 "...특별한 기술이나 적절한 교육을 받은 노동자에게는 지금보다 더 좋은 시대가 없었을 것이다. 왜냐하면 이들은 기술을 사용하여 가치를 창출하고 얻을 수 있기 때문이다. 그러나 '일반적인' 기술과 능력만을 제공할 수 있는 노동자에게는 지금보다 더 나쁜 시대가 없었을 것이다. 왜냐하면 컴퓨터, 로봇, 기타 디지털 기술이 이러한 기술과 능력을 엄청난 속도로 습득하고 있기 때문이다."라고 주장한다.[54] 그러나 스웨덴의 예에서 알 수 있듯이, 쓸모없게 된 직책을 가진 노동자의 재교육을 촉진하려는 충분한 정치적 의지가 있다면, 더욱 자동화된 미래로의 전환이 공황을 불러일으킬 필요는 없다.

2020년 ''정치경제학 저널''에 실린 연구에 따르면 자동화는 고용과 임금에 강력한 부정적 영향을 미친다. "1,000명의 노동자당 로봇 1대가 증가하면 고용률은 0.2%p 감소하고 임금은 0.42% 감소한다."[55]

옥스퍼드 마틴 스쿨의 칼 베네딕트 프레이와 마이클 오스본의 연구에 따르면 "정교한 알고리즘으로 쉽게 수행할 수 있는 잘 정의된 절차를 따르는 작업"에 종사하는 직원들은 일자리를 잃을 위험이 있으며, 미국의 일자리 47%가 위험에 처해 있다고 주장했다. 2013년 워킹 페이퍼로 발표되고 2017년에 출판된 이 연구는 동료 그룹의 의견을 조사하여 저임금 육체 노동 직종이 자동화로 인해 가장 큰 위험에 처할 것이라고 예측했다.[56] 그러나 2015년 ''맥킨지 쿼터리''에 발표된 연구에 따르면 대부분의 경우 컴퓨터화의 영향은 직원을 대체하는 것이 아니라 직원이 수행하는 작업의 일부를 자동화하는 것이다.[58] 맥킨지 연구의 방법론은 불투명하고 주관적인 평가에 의존한다는 비판을 많이 받았다.[59] 프레이와 오스본의 방법론은 증거, 역사적 인식 또는 신뢰할 수 있는 방법론이 부족하다는 비판을 받았다.[60][61] 또한 경제협력개발기구(OECD)는 21개 OECD 국가에서 일자리의 9%가 자동화될 수 있다고 밝혔다.[62]

오바마 행정부는 매 3개월마다 "경제의 약 6%의 일자리가 사업 축소나 폐쇄로 인해 사라지지만, 약간 더 많은 비율의 일자리가 추가된다"고 지적했다.[63] 1990년부터 2007년까지 미국의 자동화에 대한 최근 MIT 경제학 연구에 따르면 로봇이 산업에 도입될 때 고용과 임금에 부정적 영향을 미칠 수 있다는 사실이 밝혀졌다. 1,000명의 노동자당 로봇 1대가 추가되면 고용률은 0.18~0.34% 감소하고 임금은 0.25~0.5% 감소한다. 연구 기간 동안 미국 경제에는 많은 로봇이 없었기 때문에 자동화의 영향이 제한적이었다. 그러나 자동화는 3배(보수적인 추정) 또는 4배(관대한 추정) 증가할 것으로 예상되어 이러한 수치가 상당히 높아질 것이다.[64]

툴루즈 1 대학교의 경제학자 질 생-폴의 공식에 따르면 비숙련 인적 자본에 대한 수요는 숙련 인적 자본에 대한 수요 증가율보다 느린 속도로 감소한다.[65] 장기적으로 그리고 사회 전체적으로 더 저렴한 제품, 평균 근무 시간 감소, 그리고 새로운 산업 형성(로봇 산업, 컴퓨터 산업, 디자인 산업)으로 이어졌다. 이러한 새로운 산업은 경제에 많은 고임금 기술 기반 일자리를 제공한다. 2030년까지 전 세계 노동력의 3~14%가 자동화로 인해 전체 부문의 일자리가 사라짐에 따라 직종을 전환해야 할 것이다. 자동화로 인해 사라진 일자리 수는 기술 발전으로 인해 얻은 일자리 수로 종종 상쇄되지만, 같은 유형의 일자리 손실이 동일한 일자리로 대체되는 것은 아니며, 이는 중하위 계층의 실업 증가로 이어진다. 이는 주로 미국과 선진국에서 발생하는데, 기술 발전은 고숙련 노동에 대한 수요 증가에 기여하지만 중간 임금 노동에 대한 수요는 계속 감소하고 있다. 경제학자들은 이러한 추세를 "소득 양극화"라고 부르는데, 이는 비숙련 노동 임금은 하락하고 숙련 노동 임금은 상승하는 현상이며, 선진국 경제에서 계속될 것으로 예상된다.[66]

자동화와 기술의 기하급수적인 성장률로 인해 미국에서 실업이 문제가 되고 있다. Kim, Kim, Lee (2017:1)에 따르면, "2013년 프레이와 오스본의 중요한 연구는 미국에서 조사된 702개 직업 중 47%가 컴퓨터화로 인해 향후 10~25년 이내에 고용률 감소 위험이 높다고 예측했다." 많은 일자리가 사라지면서 일자리 감소가 발생하고 있으므로, 정부가 보편적 기본 소득(UBI) 프로그램을 통해 지원하는 것이 하나의 가능한 해결책이 될 수 있다. UBI는 21세 이상의 모든 미국 시민에게 매달 약 1,000달러의 보장된 비과세 소득을 지급하는 것이다. UBI는 일자리를 잃은 사람들이 임금이 적은 일자리를 맡더라도 생활을 유지할 수 있도록 도울 것이다. 또한 자동화와 기술로 대체될 가능성이 높은 일자리에 종사하는 사람들에게 새로운 수요가 많은 직업 기술에 대한 교육 및 훈련에 추가 비용을 지출할 수 있는 여유를 줄 것이다. 그러나 UBI는 일자리 감소로 인해 악화될 소득 불평등 문제를 완전히 해결하지 못하기 때문에 단기적인 해결책으로 간주되어야 한다.

5. 2. 환경 문제

자동화가 환경에 미치는 영향은 자동화된 상품, 엔진과 같은 기술에 따라 달라진다. 예전의 엔진보다 지구로부터 더 많은 에너지 자원을 소모하게 되는 자동화 엔진이 있을 수 있고, 그 반대의 경우도 있을 수 있다.[69]

자동차의 자동화는 환경에 상당한 영향을 미칠 수 있지만, 이러한 영향의 성격은 여러 요인에 따라 유익하거나 해로울 수 있다. 자율 주행 자동차는 사람이 운전하는 차량에 비해 사고가 발생할 가능성이 훨씬 적기 때문에 현재 모델에 내장된 일부 안전 장치(잠금 방지 브레이크 또는 접합 유리)는 자율 주행 버전에는 필요하지 않을 수 있다. 이러한 안전 기능을 제거하면 차량의 무게가 줄어들고, 더 정확한 가속 및 제동과 연료 효율적인 경로 매핑과 결합하여 연비를 높이고 배출량을 줄일 수 있다. 그럼에도 불구하고 일부 연구원들은 자율 주행 자동차 생산량 증가가 차량 소유 및 사용 증가로 이어질 수 있으며, 자율 주행 자동차를 더 자주 사용하는 경우 환경적 이점을 상쇄할 수 있다고 추측한다.

주택 및 가전제품의 자동화도 환경에 영향을 미치는 것으로 생각된다. 핀란드의 자동화된 주택 에너지 소비에 대한 연구에 따르면 스마트 홈은 주택의 여러 영역에서 소비 수준을 모니터링하고 에너지 누출을 줄이기 위해 소비량을 조정(예: 활동이 적은 야간에 소비량을 자동으로 줄임)함으로써 에너지 소비를 줄일 수 있다. 이 연구와 다른 연구들은 스마트 홈이 소비 수준을 모니터링하고 조정하는 능력이 불필요한 에너지 사용을 줄일 것이라고 시사했다. 그러나 일부 연구에 따르면 스마트 홈이 자동화되지 않은 주택만큼 효율적이지 않을 수 있다고 한다. 최근 연구에 따르면 소비 수준을 모니터링하고 조정하면 불필요한 에너지 사용이 감소하지만, 이 프로세스에는 에너지를 소비하는 모니터링 시스템이 필요하다. 이러한 시스템을 실행하는 데 필요한 에너지가 때때로 이점을 상쇄하여 생태적 이점이 거의 또는 전혀 없게 된다.[70]

참조

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