Robot 넘어 Cobot 시대 온다

지능형 로봇, 센서ㆍ통신ㆍIoTㆍAI와 함께 성장
  • 2016-10-07
  • 김영학 기자, yhk@elec4.co.kr


현재 로봇 분야에서 가장 큰 주목을 받고 있는 것은 협업 로봇, 커넥티드 로봇, 인공지능 로봇이다. 협업 로봇은 산업용 로봇 대신 사람과 함께 협업하며 일할 수 있는 로봇을 말한다. 커넥티드 로봇은 로봇과 스마트 디바이스, IoT, 클라우드 간 상호연결 및 융합을 통해 다양한 분야에 활용할 수 있으며, 인공지능 로봇은 AI를 기반으로 인간과 교감하며 상호작용이 가능한 로봇을 의미한다.

IDC는 제조업과 헬스케어 산업의 성장으로 전 세계 로봇 및 관련 서비스 시장이 연평균 17%씩 성장하며 2015년 710억 달러 규모에서 2019년 1,354억달러 규모로 확대될 것이라고 전망했다.

이번 조사는 각 지역별로 30개의 핵심산업과 52개의 사용 사례 등을 통해 로봇 시스템, 시스템 하드웨어, 소프트웨어, 로봇 관련 서비스, 애프터마켓 로봇 하드웨어 등의 조사를 통해 시장 규모를 측정했다.

이와 관련해 IDC는 6가지 핵심 기술(IoT, 차세대 데이터 보안, 3D 프린터, 인지기술, 로봇, 증강/가상현실) 중 하나인 로봇이 새로운 매출을 창출하고 업무 방식에 변화를 줘 디지털 전환을 이끄는 주요 기술임을 강조했다.

IDC의 로봇 부문 리서치 디렉터인 장징빙(Dr. Jing Bing Jang)은 “로봇은 제조 산업에서 미래의 공장에 중요한 변화를 가져올 핵심 기술 중 하나”라며 “전통적으로 자동차 산업에 사용되어 왔지만, 전자, 소매, 헬스케어, 물류, 농업, 서비스, 교육, 정부 등 분야에서도 로봇 도입이 증가하고 있는 추세”라고 분석했다.

이어 “로봇 도입은 인건비 상승, 숙련된 노동자 부족, 로봇 시스템의 가격 하락과 국가 전략 사업의 결합 측면에서 지속적으로 품질이 강조됨에 따라 광범위하게 성장하고 있다”고 말했다.

전 세계 로봇 시장은 2015년 기준으로 전체 시장에서 조립 제조 산업이 33.2%, 가공 제조 산업이 30.2%를 차지하고 있다. 그 다음으로 자원, 헬스케어, 운송 산업이 뒤를 따르고 있다. 가장 빠르게 성장하고 있는 산업은 가공 제조와 헬스케어 분야로 2019년에는 2015년 대비 2배 가까이 성장할 것으로 예상된다.

 

기술 측면에서 살펴보면, 컨수머용, 산업용, 서비스용 로봇을 포함한 세계 로봇 시스템은 2019년 약 320억 달러 규모로 성장할 전망이다. 서비스(애플리케이션 관리, 교육 및 훈련, 하드웨어 구축, 시스템 통합, 시스템 컨설팅) 관련 시장 규모는 2019년 320억 달러를 넘어설 것으로 예측되는데, 이는 로봇 시스템 규모를 추월할 것으로 보인다. 즉 로봇 시장에서 로봇 시스템과 로봇 관련 서비스 시장이 가장 빠르고 가장 큰 규모로 성장하게 될 것이다.

한편 시스템 하드웨어(서버, 스토리지)와 소프트웨어(명령/제어, 네트워크 인프라, 로봇 관련 특정 애플리케이션)는 서비스 분야만큼 빠르게 성장할 전망이다.

지역별로 보면, 2015년 기준으로 일본을 포함한 아시아-태평양 지역이 전체 로봇 시장의 65% 이상을 차지하고 있고 유럽, 중동, 아프리카는 146억 달러 규모로 두 번째로 큰 시장 규모를 형성하고 있으며, 아메리카 지역이 97억 달러 규모로 뒤를 잇고 있다. 로봇 시장은 2015~2019년 동안 아시아-태평양 지역이 두 배 가까이 성장하며, 아메리카 지역이 그 다음으로 빠르게 성장할 것으로 보인다.

IDC의 공급망 리서치 매니저인 존 샌터게이트(John Santagate)는 “기술 측면에서 로봇은 티핑 포인트(tipping point)에 도달했다”며 “로봇 개발에 대한 투자 증가로 경쟁이 치열해지고 있고 로봇 관련 비용이 하락하면서 로봇 역량은 계속 확장되고 있다”고 말했다.


중국 로봇 시장 급성장 중

한편 국제로봇연맹(IFR)은 2015년 공급된 산업용 로봇수가 2014년 대비 12% 증가한 24만 8,000대라고 발표했다. 지역별로는 아시아가 15만 6,000대, 유럽 5만 대, 아메리카 3만 7,000대, 아프리카 및 기타 지역이 5,000대로 나타났다. 국가별로는 중국이 6만 7,000대로 가장 컸고, 한국 3만 7,000대, 일본 3만 5,000대, 미국 2만 7,000대, 독일 2만 대 순이었다.

산업 분야별로는 자동차용 9만 5,000대, 전자제품용 5만 3,300대, 금속용 3만 4,600대, 고무 및 플라스틱용 2만 1,200대, 식품용 7,200대 등으로 조사됐다.

 

국제로봇연맹(IFR) 등에 따르면 세계 로봇시장은 2007년 이후 연평균 11% 성장세를 보이고 있다. 오는 2020년에는 70조 원 수준에 이를 것으로 예상했다. 한편 세계 인공지능 서비스 로봇시장은 오는 2018년까지 130억 달러(18조 원) 규모를 형성할 것이라고 전망했다.

로봇 시장에 대한 투자도 지속적으로 증가하고 있다. 로봇 리포트에 따르면 2015년에만 55개의 글로벌 로봇 스타트업이 총 13억 2,000만 달러를 투자 받았으며, 올해에도 4억 2,750만 달러의 투자를 받은 상태다. 경쟁 역시 치열해지고 있는데, 협업용 로봇과 서비스용 로봇, 그리고 농업이나 군사목적용 로봇 등 다양한 분야에 투자가 진행 중이다. 미국의 경우 ‘첨단제조 파트너십’으로 관련 산업을 발전시키고 있고, 일본은 ‘로봇 대중화’를 슬로건으로 삼아 인간형-서비스형 로봇 개발에 박차를 가하고 있다.

그중에서도 로봇 시장에서 가장 큰 성장세를 보이는 곳은 중국이다. 중국 제조산업은 자동화와 로봇화 추세에 발빠르게 대응하고 있다. 이미 2014년 세계 1위 로봇 강국으로의 도약을 목표로 중국은 2012년부터 제조업용 로봇의 연간 공급대수 기준으로 세계 2위로 급부상한 데 이어, 현재 가장 큰 시장을 형성한 상태다.

하지만 대만 폭스콘이 중국 내에서만 4만 5,000대 가량의 ‘폭스봇’을 운영하고 있는 것처럼, 중국 내의 로봇 판매 대수는 69% 정도가 외국계 로봇 제조사들이 시장을 점유하고 있는 상황이다. 특히 감속기, 하모닉 드라이브, 로봇 팔 툴 등은 여전히 수입하고 있는 상황이다. 이러한 문제점들을 해결하기 위해 은퇴한 일본 엔지니어로부터 프로세스를 가속화하기 위한 컨설팅을 받고 있다. 또한 가전회사인 메이더그룹이 독일의 로봇 제조기업인 쿠카(Kuka)를 인수하는 등 M&A도 활발히 진행하고 있다.

 

중국 정부는 2016년부터 2020년까지 중국 로봇 기업들이 매년 10만 대의 산업용 로봇을 보급하겠다는 목표를 세워두고 있으며, 이는 연간 300억 위안(54억 달러) 규모에 해당한다. 또한 현재 건설 중인 단지를 포함해 약 40곳 이상의 새로운 로봇 산업 단지가 조성된 상황이다.

협업 로봇 - Robot에서 Cobot으로! 

최근 협업 로봇을 의미하는 ‘코봇(Cobot)’이 등장하고 있다. 코봇은 안전보호망이나 장치 없이 사람과 함께 생산현장에서 설비 자동화를 구현해내는 로봇을 의미한다.

리싱크 로보틱스(Rethink Robotics)의 사례를 보자. 기존의 산업용 로봇은 비싸고 안전망도 필요하며 전용 프로그램도 있어야 한다. 그리고 다른 작업에 투입하려면 프로그램을 재설정해야 하고 경우에 따라서는 생산라인 자체의 리모델링도 필요하다.

 

리싱크로보틱스는 이러한 문제점을 해결하고 작업자 옆에서 반복적인 작업을 도와줄 수 있는 로봇을 개발하기 시작했다. 그 첫 번째 로봇인 백스터(Baxter)는 프로그래밍 없이 마치 사람을 채용해 가르치는 것처럼 로봇의 팔을 잡고 훈련시켜 일을 하도록 만들어졌다.

사람처럼 인지능력이 뛰어난 것은 물론이고 피드백 구조가 정교하게 입력되어 있다. 게다가 안정성까지 갖추고 있다.

백스터는 바퀴다리와 커다란 두 개의 팔, 얼굴 역할을 하는 화면으로 구성되어 있다. 팔 관절에는 힘을 감지하는 수십 개의 센서가 있어 예상치 않은 저항(사람과의 접촉 등)에 부딪히면 곧바로 움직임을 멈춘다. 다시 말해 백스터는 공장에서 사람과 함께 일할 수 있는, 즉 사람, 산업환경과 상호작용할 수 있는 1세대 로봇이다. 눈과 표정이 필요 없는 로봇임에도 화면에 눈과 표정을 담아낸 이유도 여기에 있다. 백스터의 눈은 다음에 할 작업 방향을 바라보며 고개는 현재 진행하고 있는 작업을 향하게 된다.

대신 속도와 정확성은 기존의 로봇에 비해 현저히 떨어지는데, 이는 안전을 위해 움직임을 둔화시키고 쉽게 멈추는 관절로 인해 오차를 가질 수밖에 없기 때문이다. 하지만 로봇의 가장 중요한 특성인 연속성과 가격경쟁력은 백스터의 가장 큰 장점이 된다. 전원만 연결되면 365일 가동할 수 있으며 한 대당 가격은 2만 5,000달러에 불과하다.

 

백스터에게 일을 가르치는 과정도 매우 간단하다. 현장 직원이 백스터의 손을 잡고 특정 동작을 반복해 가르친 후이 동작들을 버튼 몇 개로 연결하면 백스터는 해당 작업을 반복하게 된다. 이 백스터는 리싱크로보틱스에 투자한 GE를 비롯한 다양한 기업의 공장에 투입돼 부품을 조립하고 물건을 포장하는 역할을 담당하고 있다.

백스터에 이어 리싱크로보틱스가 개발한 것은 민첩성과 유연성이 필요한 정밀 작업에 특화된 한팔 로봇 ‘소여(Saywer)’다. 소여는 백스터가 지닌 단점을 보완하고 보다 다양한 영역에서 작업이 가능한 로봇을 구현하기 위해 제작됐다.

소여는 백스터에 비해 차지하는 면적이 적고, 회로기판 검사, 기계 관리 등 정밀 작업을 수행하기 용이한 모터와 기어 부품이 장착됐다. 특히 0.1 mm의 오차 허용범위를 요구하는 정밀 작업에 적합하며 팔은 최대 1,260 mm까지 뻗을 수 있으며, 4 kg의 무게를 감당할 수 있다. 또한 하모닉 드라이브 서보를 채택하고 있으며 티타늄 소재의 스프링을 갖춰 탄성 액추에이터 작동이 가능하다.

백스터와 마찬가지로 머리에는 카메라가 장착되어 있는데, 추가로 손에 광원이 내장된 코그넥스(Cognex) 카메라를 장착해 더 정밀한 비전 작업이 가능하다. 백스터와 마찬가지로 작업자가 직접 작업 범위를 교육시킬 수 있으며, 인테라 소프트웨어 플랫폼을 통한 직관적인 유저 인터페이스도 장착되어 있다.

현재 협업 로봇, 즉 코봇 시장은 유니버설로봇을 비롯해 리싱크로보틱스, 쿠카, ABB 등 다양한 로봇 기업들이 진입하면서 경쟁이 점차 치열해지고 있다.



커넥티드 로봇 - 생활패턴을 바꾼다

커넥티드 로봇은 협업 로봇과는 달리 주로 생활로봇에 초점이 맞춰지고 있다. 한국로봇산업협회의 보고서에 따르면, CES 2016에 출품된 로봇 중 67%(78개)가 커넥티드 로봇이었으며, 유형은 스마트 디바이스와의 연동이 965, 스마트홈 및 IoT를 위한 다양한 제품과의 연동이 18%, 클라우드 기반 연동이 8%를 차지했다.

일본 산업용로봇 기업인 화낙(FANUC)은 시스코, 로크웰 오토메이션(Rockwell Automation), 프리퍼드 네트웍스(Preferred Networks; PFN) 등과 협력해 IoRT 관련 시스템을 선보였는데, 고급 분석, 미들웨어, 화낙 컴퓨터 수치제어 기계 및 로봇을 위한 IoT 인프라스트럭처 플랫폼으로 이뤄졌다. 다양한 주변 장치와 센서를 내장한 필드(field) 시스템은 기업이 운영 데이터를 실시간으로 파악할 수 있으며, 지연 시간을 줄이고 제조 과정을 최적화할 수 있다.

산업 현장은 아직까지 IoT의 저변화가 이뤄지지 않고 있어 산업 분야에서의 커넥티드 로봇은 좀 더 시간이 필요할 것으로 보인다. 따라서 커넥티드 로봇의 도입은 가장 먼저 생활 로봇 분야에 적용될 것으로 예상된다. 청소기, 교육, 요리 등을 포함한 생활 로봇은 모바일 기기에 연결할 수 있는 기능이 추가됨에 따라 큰 폭으로 성장할 것으로 보인다. IHS에 따르면, 가사 도우미 역할을 하는 생활 로봇 출하량은 2015년 500만 대에서 2020년 1,200만 대로 연평균 17% 성장할 것으로 전망된다.

 

이는 과거 기초적인 기술만 적용됐던 생활 로봇이 카메라 감지기, 레이저 센서, 이미지 센서 등을 탑재하는 것은 물론, 가정 내 곳곳에 위치한 생활 가전, 모바일과 연결됨에 따라 사용자들은 기기를 원격으로 조정할 수도 있고, 생활패턴을 분석해 원하는 기능을 추가함에 따라 온도조절, 청소시간, 조명 제어 등 다양한 활용이 가능해진다.

룸바 청소기로 유명한 아이로봇은 스마트 홈 통합과 함께 클라우드 기반의 애플리케이션과 서비스를 이용하는 지능형 로봇 개발을 목표로 삼고 있다. LG전자는 지난 IFA 2016에서 가진 기자간담회에서 딥러닝과 지능화 등이 가능한 생활로봇 사업을 강화하겠다고 밝히기도 했다. LG전자는 최근 인천국제공항공사와 공항 이용객의 로봇 서비스를 위한 양해각서 체결했다. LG전자의 지능형 로봇은 한국어, 영어, 중국어, 일본어등 4개 국어를 통해 안내 서비스를 지원하고 청소와 수하물 처리 등에도 사용되며, 올해 말 시범 테스트가 진행될 예정이다.

실버 세대를 돕는 로봇인 소프트뱅크의 ‘페퍼(Pepper)’나 애완견 로봇 등은 앞으로 생활 로봇을 넘어 커넥티드 로봇을 구체화할 좋은 방안이 될 것이다.

지능형 로봇 

구글이 딥마인드를 통한 인공지능 개발에 앞서가는 등 해외에서는 인공지능과 지능형 로봇에 대한 연구가 한창이다. 일본의 소프트뱅크는 IBM의 AI 플랫폼인 왓슨을 탑재한 로봇 페퍼를 상용화했으며 IBM도 왓슨을 탑재한 로봇 나오미를 선보였다. 왓슨의 가장 큰 장점은 인간의 자연어를 인식할 수 있다는 점으로, IBM은 이를 코그너티브(인지) 컴퓨팅 기술이라 부르고 있다.

또한 구글이 인수한 보스턴 다이내믹스(Boston Dynamics)는 유튜브 동영상을 통해 2족 보행 및 4종 보행 로봇을 공개하고 있다. 한편 전기자동차로 유명한 테슬라의 CEO 일론 머스크는 올해 6월, “테슬라의 차기 아이템은 설거지 로봇 등 가사지원 로봇”이라고 말하는 등 지능형 로봇에 대한 기대감이 한층 고조되고 있다.

미래학자인 이안 피어슨 박사는 “35년내에 빨래와 청소를 하고 집안을 정리해주는 고지능 로봇이 출현할 것이며, 매주 쇼핑 주문을 받아 처리하는 등 집안일의 80%를 로봇이 해주는 시대가 올것“이라고 예견했다.

지능형 로봇이란 외부환경을 스스로 인식하고 상황을 판단해 자율적으로 동작하는 로봇을 말한다. 지능형 로봇은 제조와 서비스 분야에서 모두 활용이 가능하다. 제조용 로봇이 제조 공장에서 조립, 용접, 운송 등 작업공정의 자동화에 활용되는 로봇을 의미한다면, 서비스용 로봇은 복지, 교육, 엔터테인먼트, 헬스케어, 개인비서 등과 같은 인간 지원을 목적으로 한다.

지능형 로봇이 동작하려면 운동·시각·청각·촉각·환경 센싱 등과 같은 감각기술은 물론, 학습 및 인지 능력·자율제어·통신 등과 같은 제어기술, 자기보호ㆍ전력 등 응용기술, 기계·전기·전자·소프트웨어 등과 같은 기술도 필요하다. 따라서 지능형 로봇의 진척은 센서, 통신, IoT, AI 등의 기술이 로봇에 채용되면서 본격화되었고 현재 지능형로봇 산업은 제조부터 소프트웨어, 네트워크, 서비스 등까지 밸류 체인을 형성하고 있다.

국제로봇연맹은 서비스용 로봇의 세계 시장이 2018년 402억 달러 규모를 형성할 것이라고 전망한 바 있다. 한편 한국정보통신기술협회는 지능형 로봇은 교육, 의료, 실버, 국방, 건설, 해양, 농업 등 로봇 기술의 응용 분야 확산으로 세계 시장은 연평균 21.5%씩 성장하며 2018년 391억 5,800만 달러 규모의 시장을 형성할 것으로 전망했다.

국내 지능형 로봇 시장은 2013년 1조 9,987억 원에서 연평균 21.8%씩 성장해 2018년에는 5조 3,578억 원에 도달할 전망이다. 세계 지능형 로봇 시장은 현재 일본과 미국이 가장 높은 점유율을 보이고 있다. 특히 독일의 쿠카, 스위스의 ABB, 일본의 YASKAWA와 FANUC은 제조용 로봇 시장을 주도하고 있는 반면, 개인서비스용 로봇 시장은 일본의 ZMP와 홍콩의 WowWee가, 전문 서비스용 로봇 시장은 미국의 아이로봇(iRobot)과 Intuitive Surgical이 업계를 선도하고 있는 양상이다.

고령화, 개인화, 정보화 등 사회 환경변화에 따른 로봇의 시장성이 높게 점쳐지고 있는 추세로, 향후 급속도로 성장할 로봇 시장에서 글로벌 경쟁력 확보는 미래 신성장동력 확보 측면에서도 매우 중요한 이슈로 당분간 지속적으로 부각될 것이다. 

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