- 필자:고려대학교 기계공학부 송재복 교수
지난 5년간 산업용 로봇 시장에서 최대의 화두는 단연코 협동로봇이다. 협동로봇의 시장 규모는 아직 재래식 산업용 로봇에 비해서 매우 작지만, 지난 50년 이상 별다른 변화가 없던 보수적인 산업용 로봇 시장의 속성상 협동로봇은 매우 큰 변화이기도 하고, 또한 미래 성장성이 매우 크다는 점에서 많은 이목을 집중시켜 왔다.
2010년대 초반에는 거의 유니버설 로봇(Universal Robot) 단독으로 제품을 출시하였지만, 시장이 점차 커지자 종래의 모든 산업용 로봇, 특히 수직다관절 로봇 제작업체가 거의 다 이 시장에 뛰어들었다. 이 외에도 협동로봇만을 생산하는 소규모 벤처기업까지 합하면 현재는 전 세계적으로 수십 개의 업체가 경쟁하고 있다.
협동로봇은 안전펜스의 설치 없이 작업자와 동일한 공간에서 작업을 수행할 수 있는 새로운 형태의 산업용 로봇을 지칭한다. 이를 위해서 작업자와 로봇의 충돌 시에도 작업자의 안전이 보장되어야 한다. 또한, 기존의 산업용 로봇과는 달리 쉬운 교시 기능을 갖추어서, 별도의 복잡한 프로그래밍이 없이도 로봇에게 작업을 교시하는 것이 가능하도록 직접 교시 또는 그래픽 기반의 작업 입력이 가능하여야 한다.
국내에서는 우리 연구실에서 10여 년 이상 협동로봇을 개발하였으며, 협동로봇 관련 하드웨어 및 소프트웨어를 국내의 여러 기업에 기술이전이나 산학과제 등의 형태로 전파하여 왔다. 현재 한화정밀기계, 두산로보틱스, 푸른기술, 뉴로메카 등의 회사가 이미 제품을 출시하였고, 몇몇 업체는 제품을 개발하고 있는 중이다. 우리 기업들은 선두주자인 유니버설 로봇,쿠카,리씽크 로보틱스 등에 비하면 제품 출시가 몇 년 늦었지만, 기술적으로는 거의 대등하거나 조금 부족한 수준까지 따라왔다고 평가된다.
그러나 국내 기업은 대부분 새로 로봇 사업에 뛰어들어 해외 선두업체와 같은 브랜드 인지도가 없다. 그러므로 이들 선두업체와 동일한 제품 및 전략, 가격 경쟁력으로는 쉽게 국내외 시장에서 좋은 성적을 내기 어렵다. 현재는 전 세계적으로 협동로봇의 하드웨어(기능, 가격 등) 경쟁 양상을 보이고 있다. 이는 아직도 시장 초기 단계이고, 점차 많은 기업들이 협동로봇 시장에 진출하면서 시장 선점을 위해서 보다 저렴하고 기능이 많은 제품을 선보이고 있기 때문이다.
우리 협동로봇이 글로벌 경쟁력을 갖추기 위해서는 어떤 전략을 취해야 하는지에 대해서 몇 가지 제언을 하고자 한다.
첫째, 성능, 내구성, 신뢰성 등 제품 경쟁력을 갖추어야 한다. 이는 모든 제품의 전략에 해당하므로 더 이상의 설명이 필요 없지만, 제품 경쟁력이 수반되지 않는 한 어떠한 전략도 장기적으로 성공할 수 없으므로, 가장 중요한 선결 조건이라 할 수 있다.
둘째, 소프트웨어 경쟁력을 갖추어야 한다. 여기서 소프트웨어는 로봇을 구동하는 기본적인 제어 소프트웨어보다는 로봇을 실제 현장에 적용하기 위해서 필요한 시스템 통합(SI)용 소프트웨어를 의미한다. 기존의 산업용 로봇은 주로 대기업의 제조현장에서 대량 생산을 목적으로 사용되었으므로, 로봇의 제작업체는 단지 로봇만을 판매하면 대기업이나 SI업체가 로봇 사용을 위한 프로그램이나 센서의 설치 등의 시스템 통합의 역할을 담당하였다. 즉, 산업용 로봇을 생산현장에 투입하기 위해서 복잡한 프로그래밍 작업을 수행하거나 비용이 많이 들더라도 한 번 설치 후 오랫동안 대량 생산을 하므로 로봇의 설치 비용이 별로 부담이 되지 않았다.
그러나 협동로봇의 주 대상은 중소기업 및 중견기업으로 로봇을 위한 자체 엔지니어가 부재하고, SI업체에 많은 비용을 지불하기도 어려우며, 대량 생산보다는 다품종 소량생산 시스템을 사용하는 경우가 많으므로 빈번하게 로봇의 프로그램 등을 교체하여야 한다. 따라서 기존의 산업용 로봇에 적용되던 시스템 통합 방식으로는 비용이 많이 들어서 협동로봇의 보급에 어려움이 예상된다.
그러므로 협동로봇은 기존의 산업용 로봇과는 달리 단지 로봇 본체만을 판매하는 형태가 아니라, 중소기업이 쉽게 사용할 수 있도록 하는 솔루션을 같이 제공하는 것이 바람직하다. 즉, 로봇 생산자는 적절한 현장 맞춤형 소프트웨어를 탑재한 로봇으로 협동로봇의 판매를 극대화하는 전략 필요하다. 예를 들어, 스마트폰에 좋은 앱을 많이 탑재하여 스마트폰을 많이 판매하는 전략과 유사하다. 수익은 협동로봇이라는 하드웨어의 판매를 통해서 창출하지만, 이러한 판매를 증가시키기 위해서는 타 회사와 차별화되는 소프트웨어의 제공을 통해서 하드웨어 판매를 극대화하는 전략이 필요하다.
셋째, 협동로봇 생태계의 구축이 필요하다. 협동로봇 산업의 발전을 위해서는 로봇 생산업체와 소비업체 사이의 협조하는 생태계가 필요하다. 생산업체는 소비업체가 필요로 하는 작업에 적합한 소프트웨어를 로봇 하드웨어와 같이 공급하는 솔루션 공급자의 역할을 하여야 하고, 소비업체는 자신의 공정을 생산업체에 제공하고, 실제 적용을 통한 문제점의 피드백을 통하여 생산업체가 현장 맞춤형 솔루션을 개발하는 데 필요한 도움을 공급하여야 한다.
이러한 생산업체와 소비업체 간의 건전한 생태계를 통하여 여러 생산공정에 적합한 다양한 솔루션을 로봇 하드웨어와 같이 제공함으로써, 생산업체는 많은 하드웨어의 판매를 통한 수익을 극대화하고, 소비업체도 별도의 비용 없이 생산업체가 제공하는 솔루션을 현장에 그대로 활용함으로써 비용과 시간의 절감을 통하여 생산성을 향상시킬 수 있다.
넷째, 중량물 취급용 협동로봇의 개발이 필요하다. 현재 시장에 나와 있는 대부분의 협동로봇은 가반하중 1-10kg급이며, 일부 회사에서는 15kg급의 협동로봇도 출시하고 있다. 기존의 산업용 로봇의 가반하중이 1000kg이 넘는 것도 많은 것에 비하면 협동로봇의 가반하중은 상대적으로 매우 작다고 할 수 있다. 이는 협동로봇의 특성상 인간과 같은 공간에서 작업을 수행하므로 안전상의 문제로 로봇 자체가 경량화되어야 하는 점과 무관하지 않다.
그러나 많은 경우에 중량물을 취급하는 작업에서 오히려 인간과 로봇의 협업이 필요한 경우가 많다. 즉, 중량물 취급은 작업자가 장시간 감당하기 힘든 작업일 뿐만 아니라, 장기간 작업 시에 근골격계 질환을 유발할 수 있으므로, 로봇의 보조가 절실하다고 할 수 있다. 그러나 현재 로봇의 기술 수준상 로봇이 중량물을 조립하는 것은 인식과 지능이 없는 로봇에게는 매우 어려우며, 이는 인간이 로봇에 비해서 훨씬 더 잘 할 수 있는 작업이다. 따라서 중량물을 조작하고, 조립하는 작업에 있어서 협동로봇은 더욱 필요하게 된다.
중대형 협동로봇의 경우 무거운 로봇의 동작을 위해 대형 모터를 사용하므로, 로봇의 오동작 시에 큰 사고 발생의 위험이 있다. 따라서 기계식 중력보상 장치를 장착하여 소형 모터로도 중대형급 로봇의 운영이 가능하도록 하면 비교적 안전한 중대형 협동로봇의 개발이 가능하게 된다. 이러한 형태의 로봇은 아직 선진국에서도 일반화되지 않은 형태의 협동로봇이므로, 기계식 중력보상 장치를 활용한 중대형 협동로봇을 개발한다면 충분히 세계적인 경쟁력을 가질 수 있을 것으로 예상된다.
이상의 몇 가지 전략을 잘 구사한다면 후발업체인 우리 협동로봇 기업들도 세계적인 선두업체들과 충분히 경쟁할 수 있으리라 기대된다. 20-30년 전에 국내의 여러 기업들이 수직다관절 로봇 사업에 뛰어들었지만, 기술력 부족과 외환 위기 등으로 거의 모두 포기한 쓰라린 경험이 있다. 새로운 시장이 태동하는 협동로봇 시장에서는 우리 기업들도 충분한 기회를 가질 수 있으므로, 보다 중장기적인 전략으로 이 분야에서 성공하는 한국 기업이 많이 나오기를 기대해 본다. <필자:고려대학교 기계공학부 송재복 교수>
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