미디어센터

한국공작기계산업협회가 개최하는 2024 SIMTOS 전시회를 소개합니다.

산업정보

[Technical Trend] 첨단기술 융합한 로봇, 제조부문 넘어 영역 세분화
작성일 : 2023-09-14 오후 2:11:05
조회수 25
첨부파일

Technical Trend

  

 

첨단기술 융합한 로봇, 제조부문 넘어 영역 세분화 

 

기술·경제적 여건 뒷받침되며 성장 본궤도 오른 로봇산업

코로나19 시기 ’21년 51만대 돌파로 최대치 기록하며 상승세 지속

 

ICT 분야의 기술발달과 함께 성장해온 로봇산업의 영역 확장이 거세다. 과거 대단위 제조업 영역에서 주로 활용되던 산업용 로봇을 넘어 현재는 서비스로봇, 혹은 협동로봇으로 그 적용분야를 더욱 세분화 시키고 있다. 코로나 팬데믹 경험과 국제정세로 인한 공급망 재편은 로봇산업의 성장을 촉진하고 있다. 과학기술정보통신부에서 발행하는 과학기술&ICT 정책·기술 동향 238호(’23. 5. 12.)와 KDB산업은행 미래전략연구소의 KDB 리포트 238호(’23. 8. 1.)등을 바탕으로 국내외 로봇산업의 동향을 살펴봤다. 

 

 

글로벌 로봇산업, 공급망 재편 흐름타고 성장세 탄력 

ICT 분야 기술이 나날이 발전하면서 로봇은 이미 우리 생활 속으로 들어와 있다. 로봇은 제조 서비스업을 비롯해 인명구조 등 일상 속 다양한 분야에서 활발히 활용되고 있다. 로봇 시장은 센서 모터 등의 기술이 발전하면서 함께 성장해 왔으며, 최근에는 AI 기술도 급격하게 발전하면서 로봇시장의 성장을 가속화 시키고 있다.

최근 자동차 산업의 동향을 살펴보면 로봇에 접목할 수 있는 다양한 첨단기술이 빠르게 진화하고 있다. 예를 들면 전기차의 경우 배터리, 모터, 감속기, 충전기술, BMS(Battery Management System) 등을 꼽을 수 있고, 자율주행차(Automated Vehicle) 인공지능, 데이터처리, 클라우드 연결, Vision 센싱, 디지털트윈 등이 있다. 바로 이 같은 전기차와 자율주행차에 적용되는 기술들은 향후 로봇산업이 더욱 활성화될 수 있는 기틀이 될 것으로 예상된다. 

아울러, 국제 정세 변화에 따른 선진국들의 리쇼어링, 인력난 등에 따른 글로벌 공급망 이슈, 코로나 팬데믹이 가져온 비대면 사회와 디지털 전환 등의 이슈는 로봇산업의 확대와 광범위한 분야의 로봇 수요 증가를 불러올 것으로 전망된다. 

미국은 중국과의 기술패권 전쟁과 공급망 주도권 확보를 위해 해외에 진출한 자국 기업들의 복귀 추진을 진행 중이다. 이와 함께 추가적으로 공장설비 자동화, 스마트팩토리 등 로봇 기반의 제조 역량을 업그레이드할 필요성도 증가하고 있다. 

세계 각국은 지난 3년간 코로나 팬데믹 여파로 근로자들의 대규모 코로나 확진에 이은 공장 집단 폐쇄, 물류 차단 등을 경험한 바 있다. 이후 글로벌 산업현장에서는 불가항력적인 상황에 대한 가정과 대응차원 차원에서, 더불어 인력관리 차원에서라도 노동력을 대체할 수 있는 로봇 도입에 대한 수요가 증가하는 추세다. 

국제로봇연맹(IFR)에 따르면, 글로벌 산업용 로봇 숫자는 2018년 42만 3,000대를 기록했지만 이후 2019년과 2020년에는 성장세가 한풀 꺾여 역성장을 나타냈다. 하지만 코로나19가 급속도로 확산되고 글로벌 산업현장을 휩쓸면서 2021년에는 산업용 로봇 숫자가 51만 대를 돌파해 최대치를 기록했다. 코로나 팬데믹 이후 글로벌 산업계의 변화 흐름은 로봇산업의 상승세를 지속시킬 것으로 보인다. 

서비스로봇 판매의 경우 2021년에는 12만대로 2020년에 비해 37% 성장했으며, 물류 로봇과 의료 로봇 역시 전년동기대비 44%, 23% 각각 판매량이 증가한 것으로 나타났다. 특히 미국과 유럽 등 선진 시장에서 전문 서비스로봇의 판매 성장률이 높았는데, 2021년 유럽 시장은 전년에 비해 22%, 미국 시장은 51% 상승한 것으로 나타났다. 

 

세계 산업용 로봇 시장 전망 



출처_IFR, 2022.10. 자료 재구성 

 

 

2025년 세계 로봇시장 규모 500억달러 넘어설 듯

IFR은 세계 산업용·서비스 로봇 시장이 2020년 240억달러 규모에서 2025년 500억달러를 넘어설 것으로 예상했으며, 연평균 17%의 성장률(CAGR)을 기록할 것으로 전망하기도 했다. 또한, 글로벌 제조업체들이 빠르게 변화하는 수요시장에 대응하기 위한 해결책으로 로봇이 핵심역할을 하고 있다고 밝혔다. 추가로 IFR은 로봇 공학의 새로운 트렌드를 5가지로 정리해 발표한 바 있다. 

첫째, 에너지효율이다. 로봇 공학의 도입은 다양한 측면에서 제조업에서 소비하는 에너지를 감소하는 데 기여할 수 있다. EU를 중심으로 한 탄소세 도입 등의 탄소저감 흐름은 환경 친화적인 제조설비 구축과 생산 방식의 전환을 불러오고 있다. 제조업의 로봇도입 증가 추세 역시 친환경 측면의 효율적인 에너지 사용에 대한 접근이다. 

둘째, 리쇼어링이다. 글로벌 팬데민의 경험과 국제정세의 변화로 인해 글로벌 공급망이 재편되기 시작하면서 로봇산업에 영향을 주고 있다. 최근 글로번 반도체 공급망의 변화 흐름에 따라 반도체 칩(Chip) 생산설비들이 미국과 유럽 지역으로 이전하는 추세다. 로봇은 극한의 정밀도가 필요한 반도체 산업의 요구 사항을 충족할 수 있기 때문에 칩 제조에서 중요한 역할을 담당할 것으로 전망된다. 자동차 산업의 경우 로봇 자동화를 활용하면 전기차 분야의 핵심 부품이라고 할 수 있는 배터리를 비용대비 효율적으로 대량 제조가 가능하다. 

셋째, 사용하기 쉬운 로봇의 등장이다. 현재의 로봇 프로그래밍은 과거와 달리 수요자 중심으로 크게 변화하면서 이제는 비전문가도 쉽게 접근이 가능하다. 로봇과 관련한 소프트 웨어 기반 자동화 플랫폼 제공업체는 산업 현장의 사용자가 프로그래밍에 대한 사전 경험이 없이도 산업용로봇을 관리할 수 있도록 지원하고 있다. 

넷째, AI 및 디지털 자동화 기술이다. 클라우드 컴퓨팅, 빅데이터 분석, 5G 모바일 네트워크 등 첨단기술은 나날이 발전, 성숙해가고 있다. 실시간 현장에서 로봇이 최적화된 성능을 발휘할 수 있도록 하는 탄탄한 기술기반이 되고 있다. 실례로, 로봇공학은 AI를 접목해 활용하면서 실시간 또는 오프라인에서 외부환경의 변동성과 예측 불가능성을 보다 잘 관리하게 됐다. 

다섯째, 산업용 로봇, 제2의 삶이다. 일반적으로 산업용 로봇의 사용 수명은 최대 30년이다. 하지만 새롭게 등장하는 기술 장비는 기존 사용하던 구형 로봇이 다시 새롭게 활용될 수 있도록 지원하고 있다. 글로벌 로봇시장에서 대표주자격인 ABB, Fanuc, KUKA, Yaskawa와 같은 산업용 로봇 제조기업들은 자원의 효율적인 활용을 위해 중고장치를 개조하거나 업그레이드하기 위해 전문수리 센터를 운영하고 있다. 탄소저감 노력의 일환으로 최근 주목받고 있는 순환경제, 즉 제품의 전주기 관리 방식이 로봇산업에서도 활성화되고 있다. 

 

글로벌 협동로봇 시장 40% 덴마크 기업이 점유

산업용 로봇과 구분되는 협동로봇, 즉 서비스로봇 시장만을 놓고 살펴보면 덴마크 기업, 유니버설 로봇(Universal Robots)이 절대 강자로 독주체제를 유지하고 있다. 이 기업은 글로벌 협동로봇 시장에서 40%라는 높은 점유율을 보여주고 있으며, 일본의 FANUC, 대만의 Techman, 스위스의 AUBO 등과 경쟁을 펼치고 있다. 글로벌 상위 10개 기업을 살펴보면 일본 기업이 3개, 독일기업 2개, 덴마크·대만·중국·스위스·미국이 각각 1개씩 이름을 올리고 있다. 이들 상위 10개 기업들은 시장 내 절대 강자인 유니버설 로봇을 제외하고 모두 10% 미만의 점유율을 나타내고 있다. 

국내 로봇산업의 경쟁력은 일본과 독일 등 기술 선도국들에 비해 다소 열위에 있는 것으로 나타난다. 특히 로봇의 구동 및 제어와 관련해 핵심부품이라고 할 수 있는 감속기, 서보모터, 베어링류 구동 부품 등의 조달 경쟁력이 취약한 상황이다. 더불어 생산과 수요산업 확대 등을 포함한 전반적 경쟁력도 떨어진다. 2021년 산업연구원의 자료에 따르면 핵심부품의 대일 의존도는 감속기가 76%, 서보모터가 65% 수준이며, 구동부품 국산화율은 15% 수준에 머무는 것으로 나타났다. 우리 정부에서도 스마트팩토리 영역에서 활용될 협동로봇과 의료·재난 등의 영역에서 활용될 서비스로봇을 미래 성장산업으로 키운다는 목표를 세우고 다양한 정책적 지원을 서두르고 있다. 

산업용 로봇은 주요 제조업에서 도입이 상당 부분 진행된 성숙시장으로 인식되지만, 서비스 로봇 시장은 아직까지 초기 단계로 향후 로봇 산업 성장을 견인할 것으로 예상된다. 정부의 정책적 지원과 국내 기업들의 노력 여하에 따라 향후 시장창출 기회는 충분한 상황이다.

 

서비스 로봇 분야별 활용 예시 


출처_IFR, 2023. 자료 재구성
 

 

세계 로봇산업계, 테슬라와 엔디비아 행보 주목 

글로벌 로봇산업 동향을 살펴보면 테슬라와 엔디비아의 행보가 주목을 받고 있다. 현재 테슬라는 폐쇄적인 독자 기술을 지향하고 있으며, 반면 엔비디아는 개방형 플랫폼을 앞세워 로봇 시장에 진출하고 있다. 

테슬라는 2021년 AI Day에서 휴머노이드 로봇 개발을 공식 발표했다. 이후 2022년 AI Day에서 자율주행 시스템을 활용한 인간 형태의 로봇인 ‘옵티머스’ 프로토 타입을 공개했다. 2023년 Investor Day에서는 진일보한 ‘옵티머스’ 업그레이드 버전을 소개한 바 있다. 테슬라가 소개한 로봇들의 가장 큰 특징은 자율주행에서 구축한 하드웨어와 소프트웨어 기술, Platform을 그대로 로봇에 적용한 것이다. 궁극적으로는 AGI(Artificial General Intelligence)을 표방하고 있다. 테슬라의 로봇은 크게 브레인, 배터리팩, 액츄에이터, 손 등 4가지를 핵심으로 앞세워 기존 로봇과 달리 정교한 AI를 바탕으로 다양한 움직임을 보여준다. 테슬라의 로봇은 손마다 6개의 액추에이터를 장착해 11 자유도(Degree of Freedom)를 구현할 수 있으며, 센서피드백이 가능한 적응형 손가락을 이용해 9.07kg의 무게를 파지하는 것이 가능하다. 

테슬라의 로봇은 대량생산, 저렴한 가격, 다양한 활용목적(General Purpose), 편한 업데이트 등이 특징이다. 이 로봇은 위험한(Dangerous), 반복적인(Repetitive), 지루한(Boring) 작업 임무(Task)에 투입될 계획이며, 향후 달이나 화성에 착륙시키기 위한 예행연습 용도로 활용될 것으로 예상된다. 

엔비디아는 ‘종단 간 솔루션(End to End Solution, E2ES)’, 즉 하드웨어부터 애플리케이션까지 전체 로봇 솔루션 제공을 지향하고 있다. 엔디비아는 GPU, CPU, DPU, NV Link, 엣지 장치(Edge device), 슈퍼컴퓨터 슈퍼팟(Super Pod) 같은 하드웨어와 소프트웨어, 시뮬레이션에 이어 RTX, PHYSX 같은 물리세계 학습 플랫폼까지 광범위한 범위에서 기술 제공이 가능하다. 현재 엔비디아는 진정한 의미의 종단 간 솔루션을 모두 보유한 기술강자로 시장의 평가를 받고 있다. 

엔디비아는 로봇 플랫폼 아이삭(ISAAC)을 비롯하여 딥맵, 메트로폴리스, 리옵트 등 다양한 모빌리티 로봇 솔루션을 보유하고 있으며, 수많은 로봇회사들이 엔비디아 플랫폼을 활용할 것으로 예상된다. 아이삭은 제조 분야 스마트 자동화부터 최종단계 배송에 이르기까지 비용을 절감시키고 개발을 단순화하여 시장 출시 기간을 앞당기는 로보틱스 플랫폼이다. 

또한, 엔디비아의 ‘옴니버스(Omniverse)’ 서비스는 가상세계 속 협업 및 시뮬레이션을 수행 가능하도록 지원하며, 실제 데이터 및 합성 데이터 기반의 다양한 환경을 제공해 로봇의 학습 데이터량을 확대시킨다. 축적된 데이터는 로봇 학습에 활용되는데, 그 방식은 옴니버스 간 데이터를 이동시켜 연결된 옴니버스에서 합성 데이터를 생성하고, 데이터가 누적되면 로봇의 학습을 고도화 시킬 수 있다. 더불어 학습이 완료된 실제 세계 로봇 데이터가 다시 축적되는 데이터를 선순환시킨다. 결국 엔비디아가 로봇산업에서 가지는 데이터 경쟁력이 핵심이라고 할 수 있다. 

 


출처_Tesla, Tesla Bot Update, Youtube Vedio Clip  

 


출처_NVIDIA Webpage  

 

국내 로봇 기업들도 사업 탄력받으며 매출 상승세

현대자동차는 2021년 6월 매물로 나왔던 미국의 전문 로봇기업인 ‘보스턴 다이내믹스’를 인수했다. 이 기업은 한때 구글과 소프트뱅크가 인수한 경험이 있으며, 새로운 미래 시장 가능성을 찾기 위한 두 기업의 투자 포트폴리오가 되기도 했다. 국내에서 로봇 기업에 대한 관심이 급격하게 높아졌던 것도 역시 현대자동차가 보스턴 다이내믹스를 인수를 한 이후부터였다. 

보스턴 다이내믹스는 2족·4족 보행 로봇 기술력은 세계 최고 수준에 올라 있었으나, 매년 적자를 기록해 왔던 것이 사실이다. 현대 자동차가 매물로 나온 이 회사에 기업가치 1조 원을 지불한 것은 이례적이었다는 의견이 많았다. 올해 4월 우리 정부의 미국 순방 기간에도 산업부 장관과 관련 인사들은 메사추세츠州에 위치한 보스턴 다이내믹스를 방문하며 국내 로봇 산업의 가능성에 기대를 표출하기도 했다. 최근 국내 중소 스타트업 로봇 기업의 가치가 상승하면서 현대자동차의 보스턴 다이내믹스 투자 역시 차세대 모빌리티와 미래 경쟁력 강화를 위한 밑거름이라는 긍정적 평가가 주류를 이루고 있다. 

현재 현대자동차는 보행 로봇 기술로 특화된 보스톤 다이나믹스 인수를 통해 기술 내재화 및 융복합 양산화에 초점을 두고 있으며, SW와 AI 분야에서 선도기업들을 따라잡기 위해 노력 중이다. 지난 해 CES 2022에서 현대자동차는 ‘이동 경험의 영역을 확장하다’라는 주제로 MoT(Mobility of Things)부터 메타모빌리티(Metamobility) 개념을 소개하며, 미래 사회에서 로보틱스의 확장된 역할과 비전을 제시하기도 했다. 

최근 국내 로봇산업의 상승세도 주목된다. 두산로보틱스·레인보우로보틱스·로보티즈 등 주요 15개 기업의 2022년 전체매출은 1조 2,119억원을 기록하며, 전년대비 14.7% 증가한 것으로 나타났다. 

 

국내 대기업 로봇산업 진출로 새로운 기회 모색 

세계 산업동향의 변화를 사전에 감지한 삼성전자와 LG그룹, 네이버 등의 대기업들은 신속하게 로봇 사업 투자와 진출을 단행하고, 글로벌 로봇시장에서 경쟁 채비를 갖춰 나가고 있다. 

삼성은 ‘삼성봇(SAMSUNG BOT)’이란 브랜드로 상표권을 출원하고, 산업용 로봇은 물론, 외골격 로봇, 로봇청소기, 가정용 조리기구, 휴머노이드, 서빙 로봇 등에 이 상표를 적용할 계획이다. CES 2019에서삼성봇케어, 2020년에 볼리, 2021년 봇핸디와 제트봇, 2022년 AI 비서와 진화된 봇핸디, 봇아이를 선보이며, 로봇산업에서 기업 존재감을 지속해서 보여주기도 했다. 한편, 삼성전자는 올 상반기 국내 로봇·자율주행 플랫폼 기업들에 투자를 하기도 했다.

LG그룹은 로봇사업과 더불어 초거대 AI사업을 진행하고 있다. 현재 로봇사업 부문에서는 ‘클로이(CLOi)’라는 브랜드로 안내로봇, 홈로봇, 셰프본, 서브봇, 살균봇 등 다양한 제품을 판매 중이다. LG그룹은 LG전자의 모터와 인버터, LG이노텍의 센서, LG에너지솔루션의 배터리, LG CNS의 클라우드와 AI, LG유플러스의 통신서비스 등을 연계시킴으로써 융복합 시너지의 극대화를 추진하고 있다. 지난 7월 19일 LG AI 연구원은 초거대 AI 플랫폼인 ‘엑사원(EXAONE)’을 공개했다. 언어와 이미지 양방향 소통이 가능한 멀티모달 기능을 갖춰 향후 LG 로봇의 정교한 두뇌 역할을 수행할 것으로 전망된다. 

네이버랩스는 ‘크라우드 로보틱스(Cloud Robotics)’ 최강자를 목표로 양팔 로봇과 서비스 로봇을 출시한 바 있다. 네이버랩스의 컨셉은 매핑로봇이 가상 세계에 공간을 구현하고 이를 보급형 로봇에 실시간으로 연결하는 것이다. 향후 매핑로봇은 대규모 실내외 공간의 디지털 트윈 데이터를 제작하는 로봇으로써, 자율주행, 스마트 빌딩 등 다양한 분야에서 활용이 가능할 것으로 보인다. 

 

로봇 산업 활성화 전략 강화, 규제혁신 추진 예고

우리 정부는 첨단로봇 기업의 경쟁력 강화와 신시장 창출 및 글로벌 거점 구축을 지원하고 있다. 더불어 한-미 간 첨단로봇 기술협력의 수준과 폭을 확대하기 위한 행보도 보이고 있다. 올해 안으로 산업부에서는 ‘첨단로봇 산업전략 1.0’을 마련하여 발표할 계획이다. 이를 위해 지난 2월 산업부는 ‘첨단로봇 전략 연합(Alliance)’ 회의를 개최하여 ‘첨단로봇 산업전략 1.0’ 마련을 위한 자리를 가졌다. 이를 통해 로봇산업을 육성하고 지원하기 위한 민·관간 협의 강화 등 실천적인 전략을 논의했다. 정부는 지난 3월 첨단로봇의 선제적인 규제혁신으로 신비즈니스 창출을 촉진하기 위해 모빌리티, 세이프티, 협업 보조, 인프라 등을 중심으로 51개 과제를 도출했다. 

현재 로봇산업계는 국내외 수요창출과 생태계 경쟁력 강화 등을 지원할 새로운 전략이 필요한 상황이다. 더불어 우리 산업계의 로봇 수요 부족, 부족한 전문인력, 관련 법령 미비로 인한 불확실성 등이 국내 로봇산업의 성장에 걸림돌이 되고 있는 실정이다. 특히, 자율주행로봇을 활용한 다양한 서비스 사업이 규제로 인해 지연되는 문제 등은 개선이 필요한 부분이다.