한영욱 (서울공업고등학교, 교사)
1. 디지털 발전
인공지능(AI), 사물 인터넷, 빅 데이터 등 디지털 신기술의 발전이 가속됨은 물론 이러한 신기술의 확산이 경제에 미치는 영향이 점점 더 커지고 있다. 현재 진행 중인 디지털 산업과 경제의 변화를 지시하는 다양한 양상이 제시되고 있으며, 그중의 하나가 제4차 산업혁명이다. 다보스 포럼을 통해 4차 산업혁명이라는 용어를 유행시킨 슈왑(C. Schwab)은 제4차 산업혁명을 제3차 산업혁명의 연장으로 이해한다. 전자공학과 정보기술의 결합에 의한 자동화가 제3차 산업혁명의 핵심이라면 제4차 산업혁명은 그 연장선상에서 물리적 세계, 디지털 세계, 생물학적 세계 간 경계를 허무는 기술의 융합을 핵심으로 한다.
그러나 4차 산업혁명에 대한 개념과 특징은 명확히 정립되지 않았을 뿐만 아니라 4차 산업혁명과 관련된 전반적인 산업을 도출하여 그 현상을 파악하는 절차 또한 이루어지지 않았다. 또한 4차 산업혁명과 관련된 기술 및 주제들도 학자 및 연구자에 따라 다양하게 논의되고 있는 실정이다. 그럼에도 불구하고 4차 산업혁명은 단순한 기술 발전을 넘어 사회 전반에 걸친 혁신을 유발하고 광범위한 변화를 초래할 것으로 예측된다. 따라서 관련 산업의 현황을 살펴보고, 이에 대한 대응책을 마련하는 것이 향후 실시될 정책에 대한 시행착오를 줄이고, 최대한의 효과를 얻는 데 도움이 될 것이다.1
2. 인더스트리 4.0
가. 인더스트리 4.0 의미
4차 산업혁명의 선도국가로 꼽히는 독일에서도 인더스트리 4.0에 대한 정확하고 표준적인 정의는 아직 찾아보기 어렵다. 하지만 1784년 증기기관과 기계의 만남으로 이루어진 1차 산업혁명, 컨베이어벨트의 대량생산으로 이어지는 2차 산업혁명, 컴퓨터 발달에 따른 생산자동화로 상징되는 3차 산업혁명, 그리고 여기에 이어지는 4차 산업혁명은 ‘산업의 디지털화로 인한 지속적인 변화’라고 개념화하고 있다.
나. 인더스트리 4.0 핵심 영역
인더스트리 4.0을 지속적이고 점진적인 변화의 맥락에서 보면, 이에 대한 직접적이고 정확한 개념을 내리기에 그 범위가 너무 넓다. 그래서 실무에서는 인더스트리 4.0을 디지털 기술의 통합 및 적용에 의한 생산의 디지털 전환이라고 이해하고 있다. 그리고 이러한 맥락에서 인더스트리 4.0은 스마트팩토리를 비롯한 Big Data, AI, Cyber-Security, AR, Robot, Simulation 등 이러한 기술들의 총집합이라고 말하고 있다.
다. 인더스트리 4.0 시대 필요한 역량
인더스트리 4.0으로 직무의 변화가 일어나면서 직업훈련에 대한 변화는 필수적이었다. 연방교육연구부(BMBF)와 연방직업훈련연구소(BIBB)는 공동으로 ‘VET 4.0-미래의 디지털 업무를 위한 숙련 인력의 자격과 역량’이라는 이니셔티브를 만들어 지난 2016~2018년 기간 동안 직업훈련에서의 디지털화에 대하여 여러 프로젝트를 통해 연구하였다.
특히 이 이니셔티브에서 중점을 둔 세 분야는 직업 스크리닝, 직업훈련 관계자들의 디지털 역량과 미디어역량, 숙련 인력 예측이었다. 이 중에서 직업 스크리닝은 12개의 훈련 직종을 골라 각 직업들의 기존 직무에 대한 검토를 하고 핵심 직무에서의 디지털 트렌드를 조사해서 변화되는 직무와 그에 따라 요구되는 역량을 제시하고, 이에 대한 해결책을 제언하는 프로젝트이다.
이 프로젝트가 끝나고 나서 프로젝트의 핵심 결과로 숙련 인력들이 디지털 시대에 갖추어야 할 역량을 다음과 같이 제시하고 있다.
- 디지털 역량
- 학습할 수 있는 능력
- 직업 관련 전문지식과 기술
- 프로세스 및 시스템에 대한 이해 능력
- 유연성·순발력: 문제대처능력, 창의성, 자기관리 등
이러한 역량들은 인더스트리 4.0과 관련해서 모두 필요한 역량이지만, 스마트팩토리에서 일하는 숙련 인력에게는 특별히 시스템 지식, IT 기술, 여러 학문들의 융합으로 이루어진 팀에서의 업무능력 등이 필수적이라는 것을 실제 스마트팩토리시스템으로 훈련시키고 있는 Osnabrueck 상공회의소에서는 언급하고 있다.
라. 4차 산업혁명 시대의 신(新) 직업
한국고용정보원의 “4차 산업 시대의 신직업”이라는 보고서에서는 외국의 직업 관련 정보, 취업 및 진로 관련 사이트 분석, 협회, 산업분과 위원회, 학회, 기업체 인사담당자, 교수, 현장 전문가, 4차 산업혁명 관련 전문가와 인터뷰 등을 통해 신 직업의 예를 다음과 같이 제시하였다.
3. 학교교육과정 운영 사례
서울공업고등학교는 모터제어, 공유압 제어, 자동제어 과정이 정규 교육과정에서 진행되고 있으며 2019년부터 교사 자율·직무연수를 통하여 감시제어 운용, CPS3 운용, MES4운용, IoT프로젝트 교육을 진행하였다. 스마트공장 관련 하드웨어 및 소프트웨어는 고가의 장비로 연차별 구매 계획에 따라 스마트공장 교육을 위한 하드웨어·소프트웨어 수량을 늘리고 있으며 스마트공장을 위한 네트워크·데이터 분석 장비까지 구비해 나갈 예정이다. 또한 2020년도부터 4차 산업 관련, AR·VR 장비를 활용한 교원 특수분야 직무연수를 진행하고 있으며 실제 취업현장에 필요한 스마트공장 구현을 위한 교육과정으로 운영하고 있다.
<생산자동화 교육> 
<자동제어 및 MES 교육>
가. 생산자동화 교육
각 모듈로 이루어진 공정을 통해 학생들은 제품의 생산, 검사, 판별로 이루어지는 과정을 실습 장비로 배치를 하거나 모듈로 제작하는 등 실제로 스마트공장에서 이루어지는 현장을 학습하였다.
나. 자동제어 교육
제품의 생산과정에 필요한 구조물을 설치하고 센서 및 실린더 배치에 대한 협업을 통해 협동심을 학생들이 배우고 공압선, 전기배선 작업을 통해 실제로 작동을 하여 공장 자동화 현장을 제작해보는 경험을 통해 스마트공장에 대한 기초적인 이해와 실습을 익히도록 구성하였다.
4. 학생진로교육 방향
가. 교원학습공동체 운영
교원학습공동체는 진로교육의 내실 있는 운영 및 학생들의 진로개발 역량 함양을 위해 현장 교사들의 자발적 연구를 기반으로 한 것이다. 서울공업고, 휘경공업고, 미래산업과학고, 성수공업고 등 4개 학교 교원 11명이 4차 산업 및 학과 재구조화에 따른 교육공동체의 의견과 자발적인 노력의 일환으로 참여 중심의 교원학습공동체를 운영하였다.
나. 운영 내용
1) 자율연수, 워크숍, 기업체 탐방을 통해 공동체 구성원들이 4차 산업혁명과 관련된 분야의 기술을 직접 체험해보며 학생 진로개발 및 4차 산업에 대한 이해도를 향상시켰다.
2) 변화하는 시대에 맞는 다양한 4차 산업관련 참여 교육, 기업 현장을 방문하고 교원들의 자발적인 노력으로 학생들에게 체험이나 탐색, 프로젝트 기회를 제공하여 변화하는 직업세계에 능동적으로 대처하고 소질과 적성을 최대한 실현할 수 있도록 진로체험 중심으로 교육과정을 운영하였다.
다. 학습공동체 워크숍·역량강화
코로나19로 인하여 대면진행이 어려운 한계가 있지만 연간 계획을 토대로 수시 또는 정기적으로 의견을 교환하여 진행 방향이나 운영, 교사 역량 강화에 대한 다양한 토의를 진행하였다. 학생들에게 다양한 학습 기회를 제공하고, 진로에 대한 디지털 트랜스포머로서의 역할을 하기 위해서는 교원의 노력이 있어야 하기에 4차산업 역량강화의 일환으로 SCADA5·IoT 교육을 진행하였다.
<SCADA교육> 
<아두이노 교육> 
<생산자동화 제작 프로젝트> 
<2021스마트공장 산업전(코엑스)>
라. 학생 진로체험·프로젝트 활동
학교 내 교육과정으로 제한적인 장비, 실습에 대해서는 외부 기관을 활용한 현장체험학습이나 외부 기관과의 협업을 통해 제작 프로젝트 활동을 진행하였으며 학생들의 인성·창의성을 향상시키고 문제해결능력을 높이는 데 도움이 되었다. 제작 프로젝트 활동은 산업현장에서 사용되는 부품과 장비를 사용하여 진로 탐색 및 비전에 대한 방향성을 제시해 주었다. 또한 학생 간 협동학습을 통해 팀워크 형성 및 대인 관계의 개선에 도움이 되었으며 현장 실물 중심의 실습 교육을 통해 현장에서 발생하는 문제점을 해결하는 형태의 프로젝트로 진행이 되었다.
5. 진로교육과 교사의 역할
미래 사회에서 학교 교육은 기술의 발달뿐 아니라 인구 구조의 변화, 경제·사회적 변화, 가치관의 변화 등 다양한 요인들에 의해 변화할 것으로 예상된다. 특히 기술 발달에 따른 학교 교육 변화에 초점을 맞추어 교사의 역할도 변화가 필요하다.
첫째, 기존의 보편적인 지식의 전달자라는 한계에서 벗어나, 다양한 학습자들의 개별 학습 활동에 대한 데이터를 수집하고 분석하여 학습자 수준에 따른 개별적인 학습 경로를 설계하고 맞춤형 교수·학습이 가능한 디지털 트랜스포머로서의 역할이 요구된다.
둘째, 전통적인 교실 수업의 패러다임을 넘어 개인별 학습목표 달성과 학습자의 실생활과 연계된 과제해결을 통해 소집단 활동, 교실 내외의 적극적인 교류를 통한 공동체 문제해결을 이끄는 역할이 요구된다.
마지막으로, 제4차 산업혁명으로 인한 기술 발달은 학교 교육에 많은 변화를 가져올 것으로 예상되며 인공지능, 기계학습, 가상·증강 현실(메타버스) 등 교수학습의 다양성이 요구될 것이다.6