[첨단 헬로티]
최근 협동로봇이 4차 산업혁명의 키워드 중 하나로 부각되고 있다. 단순히 ‘사람과 함께’라는 수준을 넘어 다양한 분야에서 여러 형태로 활용되고 있다. 공작기계, 플라스틱 형상 가공, 의약품, 물류, 헬스케어(재활 의료) 등 활용 범위는 무한하다.
협동로봇은 기존 자동화 산업에서 미흡했던 유연성 부분을 해결해주고, 다품종 소량생산, 수요자 맞춤형 생산 등을 구현할 수 있다는 장점이 이 시장을 성장케 하고 있다.
이 같은 변화에 따라 쿠카, 화낙, 야스카와 등 산업용 로봇 기업들도 협동로봇 시장에 발을 들여놓고 있다. 또 두산로보틱스, 한화정밀기계 등 국내 기업들도 이 시장에 욕심을 부리고 있는 상황이다.
사례1) 자동차 분야
BMW, 폭스바겐, 아우디 등의 자동차 기업은 의장 공정인 문짝 본딩(Bonding) 작업에 협동로봇을 적용하고 있다. 적용 로봇은 유니버셜로봇(Universal Robot)의 ‘UR10’으로 현재 안전펜스 없이 작업자와 협업하고 있다. 향후에는 품질검사용 공정에도 확대 적용할 예정이다.
▲ 유니버셜로봇 ‘UR10’이 BMW 문짝 본딩 공정에서 작업하고 있는 모습
사례2) 가공/조립
GE는 LED라이팅(가로등) 조립 공정에 협동로봇을 적용하고 있다. 적용 로봇은 리싱크 로보틱스(Rethink Robotics) ‘소이어(Saywer)’로, 기존 조립 공정의 변경 없이 추가 설치해 운영하고 있다. GE는 계절별 생산 물량 변동이 큰 플랜트 대상으로 도입을 확대할 계획이다.
사례3) 화장품
P&G는 향수 샘플 제품 포장 공정에 협동로봇을 적용하였다. 적용 로봇은 유니버셜로봇의 ‘UR5’로, 현재 컨베이어 픽앤플레이스(Pick & Place) 작업에 활용 중이다. P&G는 앞으로 작업 변경이 많은 다품종 소량 생산 공정에 확대 적용하는 것을 고려하고 있다.
협동로봇을 적용한 대표적인 사례다. 이 기업들뿐만 아니라 다양한 산업 분야에서 활용되고 있으며, 앞의 사례에서 알 수 있듯 적용되는 공정 범위도 점차 확대되고 있다. 로봇 측면에서 보면 최근 협동로봇은 로봇 자체에서 끝나는 것이 아니라 머신비전, 센서, 그리퍼 등과 결합해 최종 기능을 발휘하게 되는데, 최근 이 같은 관련 기술도 함께 발전하고 있는 추세다.
협동로봇은?
협동로봇은 사람과 함께 작업할 수 있는 로봇을 의미한다. 영어로는 'Collaborative Robots'이라고 하며 최근에는 'Cobot(코봇)'이라는 약칭이 사용되고 있다. 이렇게 사람과 함께 작업하기 위해서는 다양한 안전 기준을 갖추고 있어야 한다. 현재까지는 센서나 전기 신호를 기반으로 주변 사물(사람)을 인식해 피하거나 작동을 멈추는 기능을 기본적으로 요구하고 있다.
사실 주변 사물 인식은 하나의 기능이며 최근에는 안전성 이 외에도 이동성, 공간 활용성, 가반 중량 정도, 쉬운 프로그래밍 등을 협동로봇의 특징으로 보고 있다. 쉽게 말해 협소한 공간에도 설치할 수 있고, 작업 공정이 바뀌면 쉽게 옮겨 설치할 수 있는 특징을 말한다. 특히 가격 측면도 로봇 기업 간 경쟁 이슈 요소다.
▲ 협동로봇의 동작 방식에 따른 분류
협동로봇 시장 규모
월드로보틱스(World robotics) 2017년 자료에 따르면, 협동로봇의 글로벌 시장 규모는 2017년 기준 3억1,000만 달러이며, 올해는 5억3,000만 달러에 이르고, 2022년이 되면 32억7,000만 달러에 이를 것으로 전망된다. 물량 기준으로 보면 2017년 기준 산업용 로봇의 5.0% 수준이지만 연평균 성장률 약 58%로 매우 빠르게 성장해 2022년에는 29%를 넘어설 것으로 예상된다. (국내 시장규모는 올해 169억원이며 2022년 1,773억원에 이를 것으로 전망된다.)
협동로봇을 통한 생산성 향상
협동로봇은 완전한 자동화를 꿈꾸는 것이 목표가 아니다. 사람이 하는 작업을 함께 함으로써 생산 효율성을 20~30% 정도 향상시키는 것이 목적이다. GE의 경우 가로등 제작 공정 가운데 사람의 리소스가 낭비되거나 부가가치가 낮은 작업은 60 ~ 70%가량 되는데, 협동로봇을 도입함으로써 이 같은 작업의 20~30%를 자동화 하였다. 이처럼 협동로봇은 단순 반복 작업에 투입하고 숙련공은 보다 부가가치 있는 작업에 투입하여 기업의 제조경쟁력을 확보할 수 있다.
단순 반복 작업이 가능하다는 말은 기존 투입된 인건비를 줄일 수 있다는 것이기 때문에 인건비가 비싼 선진국에서도 협동로봇 기반의 작업 공정을 확대하고 있는 추세다. 독일을 비롯한 유럽, 미국 등이 대표적이다.
주목할 만한 부분은 값싼 노동력이 특징이었던 중국조차도 협동로봇 기반의 작업 공정을 적극 도입하고 있다는 것이다. 중국의 이 같은 시장 견인 영향으로 2025년에는 전체 시장의 50%를 아시아가 차지할 것으로 예상되며, 중국은 연평균 58%의 성장률을 기록할 것으로 보인다.
협동로봇은 다양한 분야로 확산될 것으로 보인다. 공작기계나 물류 설비 등의 산업 장비와 결합하는 형태도 있지만 이 같은 생산 설비의 증설보다는 전자, 제약, 식품 등 로봇 활용도가 적었던 분야로 확산될 것으로 전망된다.
마켓앤마켓의 2016년 자료에 따르면 자동차(22%), 금속가공(18%), 전기전자(18%), 플라스틱 사출(13%), 식품(9%), 의약품(4%) 등의 산업에서 조립, 픽앤플레이스, 머신 텐딩, 품질 테스팅, 핸들링 공정에 적용되는 것으로 나타났다.
▲ 협동로봇 기본 기능
협동로봇, 발전을 위해서는?
협동로봇의 발전을 위해서는 채워야 할 부분이 많다. 먼저 국제표준이다. 국내의 경우 산업안전과 연관돼 있고, 고용노동부에서 담당하고 있어 로봇 관련 기업, 기관 그리고 정부 간의 긴밀한 소통이 필요할 것으로 보인다.
현재 한국은 협도로봇 얼라이언스를 구축하여, 협동로봇 시스템이 설치되는 작업 현장의 안전검사 기준 마련을 위한 안전점검 가이드라인을 제정하고 있다. 또, 현 산업안전보건기준에 관한 규칙 제223조에 따라 협동 로봇 안전 관련 국제 요구사항(ISO TS 15066)에 부합함을 인증하기 위한 단체 표준(KOROS) 개발을 추진하고 있다.
다음으로는 가격이다. 협동로봇은 기존 산업용 로봇보다 가격이 낮은 편이지만 중소기업이 도입하기에는 아직 가격 부담이 있다. 가격이 낮아지면 큰 규모의 공정뿐만 아니라 소규모 공정이나 개인 작업에까지 활용될 수 있다. 최근 뉴로메카와 같은 중소 협동로봇 기업들이 가격경쟁력을 주전략으로 삼고 있어 향후 가격이 낮아질 가능성은 충분할 것으로 보인다.
무엇보다 정부의 노력이 우선되어야 한다. 앞서 국제표준과 연관돼 있지만 이와는 별개로 산업 발전을 위한 지원 정책이 필요하다. 현재 세계 각국은 로봇 R&D 투자와 정책을 앞다퉈 추진 중이다.
미국은 제조업 부흥 목적의 ‘첨단제조 파트너십’ 일환으로 국가 로봇계획을 추진하고 있다. 특히 미국은 2011년부터 ‘Intelligent Co-Robot’을 언급하며 로봇이 어떤 방향으로 가야할 것인지 방향 제시를 잘하고 있었다.
일본도 범정부 차원에서 ‘로봇 신전략’을 추진하고 있으며, 유럽 또한 범국가적인 로봇 연구 프로그램인 ‘SPARC’를 발표하고 EU 프레임워크 프로그램 중 고령자 보조를 위한 로봇사업 5개를 진행 중이다. 중국 역시 ‘중국제조 2025’를 통해서 로봇 정책을 펼치고 있다.
한국의 로봇 정책은 2008년에 ‘지능형 로봇 개발 및 보급 촉진법’을 만들어 로봇 전략에 대한 기본 계획을 5년마다 수립하고 보급 촉진작업도 하고 있다.
내용을 보면, 1차 기본 계획(2009~2013년)은 선진국과 로봇 기술 격차를 빨리 줄이자는 것, 2차 기본 계획(2014~2018년)은 선택과 집중을 통해서 로봇 R&D 종합 역량을 키우고 개방형 로봇산업 생태계 조성 등을 담고 있다. 추진 결과, 1차 기본 계획 이후 생산 2.6배, 수출 7.7배, 고용 2.7배 증가했으며, 선도국과의 기술격차도 지속적으로 단축됐다.
<본 기사는 [머신앤툴 2018년 6월호]에 게재되었습니다.>
