제조업은 끊임없이 혁신을 거듭하며, 더욱 안전하고 효율적인 대량 생산 방식을 찾고 있습니다. 이에 따라 제조업은 로봇, 인공지능(AI), 기계 학습(ML)을 가장 먼저 도입한 산업 중 하나입니다. 현재 많은 제조업체들이 정교한 협동 로봇(코봇, Cobot)의 혜택을 누리고 있으며, 2023년 전 세계 협동 로봇 시장은 12억 달러 규모로 평가되었으며, 지속적인 성장이 예상됩니다. 협동 로봇은 제조업을 변화시키고 있으며, 새로운 혁신의 물결을 일으키고 있습니다. 그러나 제조업체가 이 기술의 모든 혜택을 누리기 위해서는 여러 가지 과제를 고려해야 합니다.

협동 로봇과 제조업

센서, AI, 머신러닝(ML) 알고리즘이 내장된 협동 로봇은 인간과 안전하고 효율적으로 상호 작용할 수 있으며, 정밀성, 힘, 반복적인 작업을 요구하는 과업을 공유할 수 있습니다. 이러한 협업은 신체적으로 부담이 큰 작업에서 인간의 필요성을 줄이고, 생산 속도, 품질, 유연성을 향상시킵니다. 또한, 반복적이고 노동 집약적인 작업을 협동 로봇이 수행함으로써 근로자는 더 중요한 의사 결정을 내릴 시간을 확보할 수 있습니다.

자동차, 전자제품, 소비재 산업 등에서는 인간의 직관과 로봇의 정밀성이 조화를 이루는 새로운 시대가 열리고 있습니다. 특히 조립 라인, 용접, 검사 작업에서 로봇이 널리 활용되고 있습니다.



조립 라인, 용접, 검사 작업은 제조업에서 로봇이 가장 일반적으로 활용되는 분야입니다. 조립 로봇은 오늘날 짧아진 제품 수명 주기에 대응할 수 있도록 기존의 전용 조립 장비보다 빠르게 재구성할 수 있으며, 이를 통해 효율성을 높이고 생산 시간을 단축할 수 있습니다. 로봇은 또한 용접과 같은 어려운 작업에서 안전성을 향상시키고, 협소하거나 위험한 장소에서도 작업할 수 있어 잠재적인 위험을 제거하는 부분에서 기여합니다. 생산 라인에서 로봇은 인간의 실수를 배제하고 더욱 정확한 결과를 제공할 수 있습니다.

일부 물리적 디바이스는 인간이 검사하기에 너무 복잡한 경우가 있습니다. 로봇은 품질 관리 과정에서 섬세하거나 정교한 부품을 안전하게 다룰 수 있으며, 복잡한 작업물을 정밀하게 평가할 수 있습니다. 로봇은 수작업 기반의 품질 관리보다 더 정확하고 신뢰성이 높기 때문에 오류를 조기에 감지하여 잠재적인 리콜을 줄이고, 기업의 성장을 촉진할 수 있습니다.

스마트 팩토리로의 전환

첨단 AI, 5G/6G 연결성, 엣지 컴퓨팅과 같은 차세대 기술은 협동 로봇의 역량을 더욱 강화할 것으로 기대됩니다. 첨단 AI는 협동 로봇이 주변 환경에서 학습하고 실시간으로 의사 결정을 내릴 수 있도록 하며, 5G 및 6G 연결성은 로봇과 다른 기계 간의 통신을 더욱 빠르고 안정적으로 만들어 줍니다. 또한, 엣지 컴퓨팅은 데이터 처리와 저장을 필요한 위치 가까이에서 수행할 수 있도록 하는 분산 컴퓨팅 방식으로, 협동 로봇이 데이터를 로컬에서 처리할 수 있게 하여 지연 시간을 줄이고 응답 속도를 향상시킵니다. 이를 통해 협동 로봇이 더욱 빠르게 결정을 내릴 수 있어 효율성과 생산성이 향상됩니다.

이러한 기술 발전은 협동 로봇 시장의 지속적인 성장에 기여하고 있으며, Statista에 따르면 2030년까지 시장 규모가 70억 달러에 이를 것으로 예상됩니다. 협동 로봇은 다양한 이점을 제공하며, 지속적인 혁신을 통해 스마트 팩토리의 미래를 열어가고 있습니다. 그러나 로봇의 개발 및 통합 과정에는 여러 도전 과제가 따릅니다. 많은 제조업체는 로봇을 도입할 때 원활한 의사소통 및 협업, 안전성, 비용, 상호 운용성과 같은 요소들을 신중히 고려해야 합니다.

커뮤니케이션

로봇을 성공적으로 구현하기 위해 가장 중요한 요소 중 하나는 원활한 의사소통입니다. 인간-로봇 협업에서는 자연어 처리 및 직관적인 의사소통 방식을 활용하여 인간과 로봇 간의 원활한 상호작용을 유도합니다. 이를 통해 로봇이 별도의 전문 교육 없이도 인간의 지시에 따라 작업할 수 있어 작업 환경이 더욱 효율적이고 사용자 친화적으로 개선됩니다. 또한, 협동 로봇은 인간의 움직임을 인식하고 반응할 수 있어 의사소통이 더욱 원활해집니다.

제조업체는 협동 로봇이 복잡한 작업을 수행하고, 워크플로를 최적화하며, 다른 기계와 원활하게 협력할 수 있도록 프로그래밍할 수 있습니다. 이 프로그래밍 과정은 작업을 정의하고, 이를 작은 단계로 나눈 후, 각 단계를 수행하는 방법을 로봇에 지시하는 방식으로 이루어집니다.

로봇이 제대로 작동하기 위해서는 인간뿐만 아니라 다른 기기와도 원활하게 소통할 수 있어야 합니다. 예를 들어, 로봇 간에는 무선 통신을 활용하여 서로 정보를 주고받을 수 있지만, 인간과의 소통을 위해서는 음성 및 텍스트 메시지가 필요합니다. 또한, 로봇이 다른 기계 및 사물과 연결되기 위해서는 액추에이터와 센서가 필수적으로 사용됩니다.

안전이 최우선

협동 로봇이 위험한 작업을 수행하여 작업자의 안전을 높일 수 있지만, 사고를 방지하기 위한 적절한 절차와 프로세스가 필수적입니다. 비상 정지 버튼, 속도 및 힘 제한, 인체 감지 센서와 같은 첨단 안전 기능을 갖춘 협동 로봇을 도입하면, 작업장 내 사고를 예방하고 부상 위험을 최소화할 수 있습니다.

높은 초기 비용

협동 로봇이 장기적으로 비용 절감을 가져올 수 있지만, 초기 도입 비용은 여전히 높은 수준입니다. 로봇 통합 과정이 복잡하고 시간이 많이 소요되며, 초기 투자 비용이 크므로 ROI(투자 대비 수익) 회수를 위한 신중한 전략이 필요합니다. 따라서 제조업체는 로봇 도입 전 철저한 비용-편익 분석을 수행해야 하며, 생산량과 매출 수준을 평가한 후 장기적인 투자 계획을 수립해야 합니다.

상호운용성

산업용 로봇은 다양한 제조업체에서 공급하는 하드웨어 및 소프트웨어로 구성되므로, 상호 운용성 문제가 발생할 수 있습니다. 여러 기기를 연결하기 위해 다수의 API 및 맞춤형 소프트웨어가 필요하며, 로봇의 유연성이 부족하여 빠른 통합 및 재구성이 어렵습니다. 이러한 문제를 해결하려면 보다 개방적이고 표준화된 플랫폼이 필요합니다. 로봇 시스템이 유연성을 갖추면 재구성 가능한 제조 라인을 구축할 수 있으며, 다품종 소량 생산 환경에도 적응할 수 있습니다.

제조업의 새로운 시대

고정된 기계에서 지능형, 상호 연결된 시스템으로 발전한 로봇은 인더스트리 4.0의 중심에 자리 잡고 있습니다. 앞으로 10년 동안 협동 로봇 기술의 지속적인 발전은 제조업을 근본적으로 변화시킬 것이며, 협동 로봇은 스마트 팩토리의 핵심 파트너로 자리매김할 것입니다.

이들의 효율성 향상, 작업자 안전 보장, 역동적인 생산 환경에 대한 적응력은 혁신적이고 지속 가능한 제조업 미래를 만들어가는 데 필수적인 요소가 될 것입니다.






   저자 소개

장춘힌은 키사이트테크놀로지스의 제품 마케팅 매니저(Product Marketing Manager)입니다. 30년간 프로젝트 관리 및 엔지니어링 분야에서 새로운 제품 도입을 주도해 왔으며, 비즈니스, 제조, 프로세스 개선, 공급망 관리, 전략적 소싱, 운영 등 다양한 영역에서 경험을 쌓아왔습니다. 현재 제조 및 전력 제품의 제품 마케팅 매니저로 활동하고 있습니다. 영국 애버딘 대학교(University of Aberdeen)에서 전기전자공학 학사(B.Eng Hons)를 취득하였습니다.