데이터를 통해 친환경적 제품을 디자인하라

Based on Harrison Hyun Min Kim (June, 2022) "Data-Driven Sustainable Design and Its Impact on Emerging Trends in the Market", seminar in Dept. of Industrial and Management Engineering, POSTECH

 

 

오늘은 2022년 6월 7일 제가 재학 중인 학과에서 Harrison Hyung Min Kim 교수님께서 해주신 특별 세미나 내용을 정리하고자 합니다. 세미나 주제는 위와 같습니다.

무엇을 왜 연구했나?

ESG는 기업 경영의 기본이 되어가고 있다. 특히 가장 앞 글자인 E (Environment; 환경), 친환경적인 경영의 중요성은 강해지는 정부의 규제와 함께 더욱 강조되고 있는 부분이다. 20세기의 제조 기업이 제품을 잘 만들고 잘 판매하기만 하면 되었다면, 21세기의 기업은 제품의 수명주기 (Product life cycle) 전부를 고려하여야 한다. 제품을 생산하는 과정, 제품이 사용되는 과정, 제품이 폐기되는 모든 과정에서 경제성과 환경적 요인을 모두 고려해야 하는 상황이 된 것이다. 친환경 경영의 예시로 들자면, 아무리 저렴한 공정일지라도 유해물질이 많이 발생한다면 규제로 인해 해당 공정을 사용할 수 없고, 저렴한 제품을 만들 수 있더라도 운용 과정에서 유해물질이 발생한다면 제품의 판매 허가가 떨어지지 않을 수 있으며, 특정 제품군은 생산 기업이 회수/폐기까지의 책임을 지기도 한다.

규제와 더불어 소비자의 "착한 소비"에 대한 관심이 높아지며, 소비자가 친환경적인 제품의 수명주기를 가진 제품을 선호하기 시작했는데, 최근에 유행하는 프라이탁 (FREITAG) 가방이 대표적인 예시라고 할 수 있다. 제품 생산을 위한 원료가 버려지는 방수천이라는 점, 그리고 생산하는 공정에서 빗물을 모아서 사용한다는 점에서 소비자들은 프라이탁 가방에 끌리는 것이다. 

버려지는 방수천으로 만들어진 프라이탁 (FREITAG)  가방

친환경 경영의 중요성은 증대되고 있지만, 무엇이 얼마나 친환경적인지, 친환경적인 제품이면 무조건 잘 팔리는 것인지에 대한 분석은 상대적으로 미비하였다. 지금 당장 타고 있는 내연기관 차를 버리고 전기차를 구매하는 것이 친환경적인 것일까? 그래도 새 전기차를 생산하는 것보다 내연기관차를 조금 더 타는 게 친환경적이지 않을까? 혹은 전기차라고 하면 내연기관보다 조금 성능이 떨어져도 잘 팔릴까? 이런 질문에 대한 대답은 쉽지 않다. 본 세미나에서는 이러한 질문에 답할 수 있는 연구 두 가지 함께 엮어서 강연하였다.

무엇을 발견했나?

연구진은 미국의 대표적인 농기계 생산 기업 디어 앤 컴퍼니 (John Deere으로 잘 알려져 있다) 와의 오랜 협업을 통해 다양한 농기계의 제품의 수명주기 전반에 따른 (1) 환경적 분석, (2) 비용 분석을 수행하였다. 사람이 조종하는 내연 잔디 깎이, 전기 배터리를 활용하여 운영되는 잔디 깎이, 사람이 개입하지 않아도 자동으로 이동하는 잔디 깎이 등 다양한 잔디 깎이 제품들을 통일된 기준에서 환경과 비용을 분석하였다. 동일한 기능을 수행하지만 생산, 운용, 관리 방법이 상이하다는 점을 돌파하기 위해 다양한 조건을 추가하였다. 예를 들면, 전기로 운영되는 잔디 깎이는 수년 후에 배터리를 교체한다는 조건을 추가하여 (1) 배터리 생산, 폐기에 대한 환경 요인과 (2) 배터리 구매를 위한 비용을 고려하였으며, 자동으로 이동하는 잔디 깎이의 무작위성 운동으로 동일한 장소를 2회 이상 깎게 되는데 발생하는 (1) 불필요한 에너지 소모와 (2) 그로 인한 비용 등이 분석되었다. 이를 통해 전기 기반의 잔디 깎이의 실질적인 친환경적 효과와, 구매에서 운용, 폐기까지의 경제적 이익에 대한 정량적인 분석을 할 수 있었다. 전기 기반의 잔디 깎이의 친환경적인 측면을 확인할 수 있었지만, 구매에서 드는 비용이 내연 기관의 그것보다 과도하다는 것을 확인할 수 있었다.

John Deere 사의 트랙터

해당 연구와는 별개로 연구진은 리퍼 (refurbished) 제품의 디자인에서 중요하게 고려해야 하는 요소를 사용자의 평가 데이터를 분석하여 도출하였다. 사용자 리뷰에 대한 자연어 처리를 통해 소비자가 중요하게 생각하는 제품 요소가 무엇인지 도출하는 방법을 제시하였으며, 이를 스마트폰에 적용하여 고가의 신제품에 대한 제품 요소와 저가의 제품에 대한 제품 요소를 도출하여 비교하였다. 가장 대표적인 차이로는 고가의 신제품에 대한 카메라 성능은 중요하지 않은 제품 요소로 밝혀졌지만, 저가의 제품에 대해서는 카메라 성능의 중요성이 높게 평가된다는 것을 확인할 수 있었다.

연구 결과가 어떤 교훈을 주나?

친환경적인 제품을 생산하는 것은 기업의 의무가 되어가고 있다. 그러나 제품을 기획하는 단계에서 단순히 친환경적 요소만을 강조하며 제품 본연의 기능, 디자인에 대한 요소를 포기해서는 안된다. 연구의 결과는 기존의 리뷰 데이터를 활용하여 제품의 기획/디자인 단계에서 정말로 중요하게 고려해야하는 요인이 무엇인지를 예상할 수 있다는 직관적인 교훈과 함께, 친환경적인 제품을 선호하는 고객이더라도 "그래도 포기할 수 없는" 제품 요소가 있다는 사실을 함께 알려준다. 기획이 끝나고 생산된 제품에 대해서 통일된 실질적인 비용, 환경 분석 방법을 제시한다는 점에서 제품 수명주기 전반의 비용, 환경 분석을 함께 제공한다는 점은, 농기계 기업이 아니더라도 모든 제조업 기업에서 차용할 수 있을 것이다.

 

연구의 내용이 나에게는 어떤 교훈을 주었나?

언뜻 당연해 보이는 것들이 당연하지 않은 경우가 많다. "전기차가 친환경적인가?" 라는 질문에 그렇다고 대답하더라도 "그렇다면 얼마나 친환경 적이지?"라는 질문에는 선뜻 답하기가 힘들다. "고객은 친환경적인 제품을 좋아하는가?"라는 질문이 "친환경적인 제품이라면 기능이 얼마나 떨어져도 괜찮지?"라는 질문으로 바뀌어도 대답하기 힘들어진다. 그렇기에 질적인 요소를 양적으로 측정하기 위한 연구가 가치가 있는 것이다.

질적인 요소를 양적으로 측정하기 위해서는 여러가지 타당한 가정이 필요하다. 실무자와의 끊임없는 소통을 통해 타당한 가정과 조건을 만들어 가는 것은 산업공학자가 반드시 배워야 할 교훈이다. 또한 질적인 지표가 없다면 사용자 리뷰, 별점과 같이 다른 간접적인 지표를 적절하게 설정하는 것도 양적인 평가를 위해서 반드시 배워야 할 자세일 것이다. 반도체 품질에 대해서도 유사한 방법 적용을 통해 중요한 공정, 설비를 탐색하는 방법 개발에 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

 

최승현 포항공과대학교 산업경영공학과 통합과정 seunghyun.choi@postech.ac.kr

최승현 통합과정은 포항공과대학교 산업경영공학과를 졸업하고 동 대학, 학과에서 석박사통합과정에 재학 중이다. 학부 시절 연구에 대한 관심이 없었으나 훌륭한 지도교수님을 만나 대학원 생활을 시작하였다. 국내 반도체 업체와의 협업을 통해 다단계 제조 공정의 공정 개선에 대한 연구를 수행하였다. 현재는 기계학습, 최적화 등 다양한 기법을 활용하여 네트워크화된 공정의 관리 방법에 대한 연구를 수행 중이다. 아직 1 저자 논문은 없으나 국제 저널에 열심히 문을 두들기고 있다