안녕하세요 나우지기입니다. 최근에 뉴스에는 두 가지 카테고리의 소식이 많이 쏟아지는 모습입니다. 바로 AI와 로봇에 관련한 소식입니다. 현재 산업을 크게 바꿀 게임 체인저라고 불리면서 관련 제품이나 개발 소식이 연이어 나오는것이겠죠 그래서 국내에 많은분들이 산업에 큰 변화를 줄 AI와 로봇에 큰 관심을 갖고 있는것 같습니다. 많은 대기업들이 로봇 시장에 투자하고 있는것도 이 관심에 대한 크기를 말해주는것도 같습니다.
우리나라는 규제 혁신을 빠르게 진행하면서 AI와 로봇 시장을 대비하고 있습니다. 여러 기술 개발 및 수출 과제를 정부에서 지원하면서 국내 기업이 세계적인 무대에서 시장을 선두할 수 있도록 만드려고 합니다. 그래서 오늘은 나우지기가 엔지니어의 시선에서 현재 산업용 로봇 시장과 차세대 로봇까지 보여드리려고 합니다.
산업용 로봇은 인간을 대신하여 공정이 있는 현장에서 작업을 수행하는 로봇입니다. 반복 동작이나 인간이 직접 작업하기에 어려운 공정에 산업용 로봇이 노동을 대체하고 있습니다.
제조 현장에서 주로 사용하고 있기에 사무실에서만 일하는분들이거나 일반 자영업자분들이라면 산업용 로봇을 접할 기회가 없을것입니다. 로봇이라고 해서 영화에서 보는 사람의 형상을 하고 있을거라고 생각하실 수 있는데, 로봇 시장에서 산업용 로봇의 모습은 위와 같은 팔입니다. 현장에서는 영어로 표현하는 경우가 많아 암(ARM)이라고 불리웁니다. 사람의 팔 하나가 산업용 로봇이라고 생각해달라고 하는것이 엔지니어로서 가장 쉽게 산업용 로봇을 표현하는것입니다. 이런 모습 때문에 어린 아이들에게 산업용 로봇을 처음 보여주면 실망을 많이 합니다. 나우지기의 조카도 지난주에 큰 실망을 했었습니다. 만화에 나오는 로봇과 다르게 생겨서 그런것 같습니다.
- 다관절 로봇
다관절 로봇은 현재 산업용 로봇을 대표하는 로봇입니다. 로봇 시장에서 가장 활용도가 높아 산업 및 공정을 가리지 않고 설치되어 사용 중에 있습니다. 대표적인 특징은 6개의 축을 가진다는 점입니다. 6개의 축은 작업하는데에 사각을 없애고, 복잡한 작업을 수행하는데에 적합한 구조입니다.
다관절 로봇은 제조업에서 가장 많이 사용되고 있습니다. 조립, 운반 및 포장, 가공, 컷팅 등 다양한 공정을 소화하면서 거의 모든 산업 분야에서 사용이 가능한 로봇이라고 생각하면 좋습니다. 다관절 로봇 팔에 툴만 변경하면 어떤 공정이든 소화가 가능하기에 범용성이 가장 높은 산업용 로봇이면서 자동화 설비에 핵심이 되는 로봇입니다.
2. 직교로봇
직교로봇은 제조업에서 가장 많이 사용되는 산업용 로봇입니다. 사출 공정에서 사출품을 취출하는 작업을 수행하고 있습니다. 그래서 취출로봇이라고도 불리며, 사출품을 지그를 통해 취출하는 공정에 강점이 있습니다. 공정을 한번 진행하는 사이클을 최소화 하는데에 강점이 있는 로봇입니다.
직교로봇은 제조업에서 가장 많이 사용되고 있습니다. 주로 플라스틱 사출이 이루어지는 공정에 사출품을 취출하는데에 직교로봇이 사용됩니다. 조립, 포장, 비젼검사 등 다양한 공정에서도 활약하는 로봇입니다. 3축으로 움직이는 직교로봇은 처음 보면 그냥 기계 같아보여 의아함을 나타내지만, 작동하는것을 보면 로봇이라는걸 확신 할 수 있습니다. 정말 상상하던 로봇과는 생김새가 너무도 다르죠?
3. 스카라 로봇
스카라 로봇은 로봇 시장에서 사용되는 산업용 로봇 중에 가장 작은 사이즈의 로봇입니다. Selective Compliance Assembly Robot Arm의 약어로 SCARA 스카라로 불리며, 협소한 공간에서 작업을 수행하는데에 강점이 있습니다. 현장에서 다관절 로봇이나 직교 로봇이 들어가지 못하는곳에 스카라 로봇이 설치됩니다. 특히 속도가 빨라서 빠르게 적재하는 공정이나 작은 부품을 삽입하는 공정에서 사용되고 있습니다.
직교로봇과 마찬가지로 제조업에서 가장 많이 쓰이는 로봇입니다. 실제로 제조 공정을 갖춘 공장에 가보면 직교로봇과 스카라 로봇이 함께 쓰이는 모습도 쉽게 찾아볼 수 있습니다. 직교로봇이 사출품을 취출하면, 스카라 로봇이 취출된 사출품을 다른 라인으로 이동시켜주는 모습을 말이죠. 작아서 더 정감가는 로봇인것 같습니다. 귀여우니까요.
4. 델타 로봇
델타 로봇은 정해진 공간에서 빠르고 정확한 작업을 수행하는 산업용 로봇입니다. 팔을 3개 가지고 있는 구조로 3축 로봇 혹은 병렬 로봇이라고도 불립니다. 이러한 구조로 산업용 로봇 중에 가장 빠른 속도와 높은 정확도를 보여줍니다. 또 다양한 위치와 각도로 제어가 가능하고, 작업 공간이 한정적이여서 안전한 장점도 가진 로봇입니다
대표적인 산업용 로봇 4가지 형태를 보여드렸는데, 상상한 모습과 많이 다르죠? 많은분들이 인간 형태를 가져야 로봇이라고 생각하실것입니다. 하지만 아직 인간 형태의 로봇은 개발이 더 필요하고, 산업군에서는 형태가 인간일 필요는 없습니다. 오로지 해야될 작업만 수행하면 되기 때문이죠.
그렇다면 산업용 로봇이 가장 많이 쓰이는 대표 산업은 무엇일까요?
자동차 제조 업체
자동차는 많은 부품들이 한곳으로 모여 완성시키는 완제품입니다. 부품 중에는 인간이 들기 어려운 무게와 크기를 가진것도 있기에 산업용 로봇이 많이 사용되고 있습니다. 특히 페인트 작업이 들어가는 공정에는 산업용 로봇이 필수적으로 도입되어 있습니다. 그렇기에 자동차 제조 업체들은 산업용 로봇을 제작하고 판매하는 업체에게 가장 중요한 클라이언트입니다.
산업용 로봇으로 완전한 자동화를 만들어낸 최초의 업체는 테슬라입니다.
현재 테슬라는 완전 자동화된 공장을 가지고 있습니다. 그 공장의 이름은 Gigafactory 입니다. 2010년 GM과 도요타의 차량을 만들던 미국 캘리포니아의 프리몬트 공장을 인수하여 완전 자동화를 실현시켰습니다. 모든 공정에 산업용 로봇이 투입되어 검수까지 완벽하게 자동화를 이뤄냈습니다.
물론 처음에는 시스템 오류를 극복하지 못 하고 생산성이 바닥을 쳤지만, 현재는 가장 많은 자동차를 생상하는 공장이 되었습니다. 2022년도에는 주간 최대 8,550대를 생산했다고 합니다. 이 수치는 주간 생산량으로 자동차 업체 중 최고 생산량이라고 합니다.
무인화된 공장을 나우지기가 한번 방문해봤으면 좋겠는데, 캘리포니아라 너무 멀어서 아쉽네요. 거대한 공장에 사람이 없는 모습을 보면 어떤 감정이 느껴질지 궁금합니다.
테슬라의 프리몬드 공장의 성공적인 공정은 로봇 기반 생산시스템, 수직 통합 생산라인, 지능형 자동화, 친환경 생산으로 나누어 얘기할 수 있습니다. 특히 인공지능과 머신 러닝을 이용하여 생산 과정에서 발생하는 잠재적인 문제를 미리 예측하고, 생산 과정의 효율성을 높이고 있습니다. 테슬라는 공장에서도 AI 시대를 열어 다른 자동차 업체를 앞서가고 있는것입니다.
AI 시대를 가장 잘 나타내는 산업용 로봇
오픈 AI의 등장으로 AI 시대가 미래에서 현재로 다가왔습니다. 가장 먼저 영향을 준것은 검색 엔진을 기반으로 하는 웹페이지들입니다. 국내 점유율이 높은 검색 사이트, 세계적인 검색 사이트의 주식이 떨어질 정도였습니다.
이렇듯 인공지능 기술은 놀라울 정도로 빠르게 발전하고 있습니다. 이제 우리의 스마트폰에서도 쉽게 AI 기술을 만나볼 수 있습니다. 혹시 테슬라 자동차를 알고 계신가요? 테슬라의 자율주행을 한번 경험해보면 정말 놀라실 수 있습니다. 아직 베타 서비스라고 하지만 사실상 자율주행을 선보이고 있습니다. 저도 처음 타보고 엄청 충격을 받았습니다. 저절로 움직이는 자동차를 보면서 놀라고, 자율주행이 버튼 하나 눌러서 작동하는걸 보고 놀랐었습니다. 혹시 주변에 테슬라 차량이 없다면 유튜브 영상을 통해 체험해보시는것도 좋습니다. AI 시대는 다양한 분야의 산업에서 적용되어 가고 있습니다. 음성인식, 플랫폼 알고리즘 추천, 의료진단까지 다양한 곳에서 우리의 일상을 도와주고 있습니다. 그렇다면 AI 시대에 산업용 로봇 시장은 어떤 로봇을 주목하고 있을까요?
AMR은 AI 기반의 로봇으로 주변환경을 스스로 인지하고 자율적으로 이동하여 물품을 운반 및 적재하는 로봇입니다. 스스로 주변환경을 인지하기에 인간과 함께 일해도 안전한 이점을 가지고 있습니다. 초음파 센서, 카메라, 이미지센서, LiDAR 등을 통해 사물 및 주변환경을 인식하고, 최적의 경로으로 이동하면서 작업 효율을 높일 수도 있습니다.
현재 AMR은 물류가 생기는 산업에서 도입되어 사용되고 있습니다. 이전에는 AGV라 불리는 물류로봇을 사용했지만, AI 기반이 아니었고, 정해진 경로만을 움직일 수 있는 단점이 있어서 완전한 자동화를 하기엔 부족함이 있었습니다. 그러나 AI 시대가 오면서 로봇이 스스로 인식하고 자유롭게 주행할 수 있게되어 물류 현장의 큰 변화를 가져다주고 있습니다. 앞서 말한 산업용 로봇만하더라도 안전펜스가 없으면 작업 환경에서 인간이 부상을 입을 수 있습니다. 로봇은 힘이 강하고, 움직이는 범위가 생각보다 크기에 꼭 작업 반경에 안전펜스를 설치해야되기 때문입니다. 하지만, AI가 접목된 물류로봇은 인간을 인식할 수 있기에 충돌 전 스스로 멈추고 위험이 사라지면 다시 움직입니다.
세계에서 로봇을 가장 많이 쓰는 나라는 바로 대한민국이라고 합니다. 1,000명당 로봇에 비율을 나타내는 로봇밀도가 가장 높은 나라가 우리나라입니다. 우리나라 제조업은 자동차 산업이 가장 크기에 이런 로봇 밀도를 보여주고 있다고 합니다. 제조업에서 일하는분들이라면 주변에서 로봇을 많이 볼 수 있을텐데, 앞으로는 차세대 로봇인 AMR도 만나볼 수 있을것입니다. 아직 대중화하기에 시간이 더 필요하지만 이미 도입된 현장도 많습니다. 완전 자동화 설비를 위해서는 AI가 필요하고 그 시작은 물류로봇이 될것이라고 나우지기가 전달해드립니다.
