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누구나 '로봇' 만드는 시대 온다···日 이업종 참여 잇따라

[생생일본통] 일경 일렉트로닉스 '누구라도 로봇 메이커가 될 수 있다'
자료제공=해동일본기술정보센터, 정리=김지영 기자 orghs12345@HelloDD.com 입력 : 2019.06.13|수정 : 2019.06.13
대덕넷이 매주 목요일 일본 과학기술 및 산업계 최신 동향을 소개하는 '생생일본통'을 연재합니다. 해동일본기술정보센터의 지원을 받아 일본의 기술서적과 정기간행물, 일본 정부 산업계 백서 등 다양한 정보를 번역해 제공합니다. 더 많은 최신 일본 기술정보는 해동일본기술정보센터 홈페이지를 통해 확인 할 수 있습니다.<편집자 주>

지금까지 일부의 기업만이 만들 수 있었던 로봇을 누구나 만들 수 있는 세계가 도래하고 있다. 로봇 개발을 지원하는 기술이 잇따라 등장해 비교적 자유롭게 시장에서 조달할 수 있게 되었기 때문이다. 그런 기술은 로봇 산업을 근본적으로 바꾸게 될 가능성을 갖고 있다. 

실제로 사람에 가까운 동작이 가능한 수직다관절 로봇, 다시 말해 로봇암에서 이업종으로부터의 시장 진입이 잇따르고 있다. 공작기계 제조사인 오쿠마는 자사의 NC선반의 가공실 안에 부착할 수 있는 로봇암 'ARMROID(암로이드)'를 개발, 2019년 6월경에 출하를 시작할 예정이다. 복합기 제조사인 리코는 공장 및 물류 시설 등의 수작업을 대체할 수 있는 로봇 암의 개발을 추진하고 있으며 2019년 중의 제품화를 목표로 하고 있다.

일본 월간지 일경일렉트로닉스가 '누구라도 로봇 메이커가 될 수 있다'를 주제로 일본의 로봇개발현황을 소개했다. 자세한 내용을 하단에 소개한다.



누구라도 로봇 메이커가 될 수 있다
수평분업화의 파도가 밀려온다


◆ Part 1. 산업 구조의 전환
로봇은 더 이상 어렵지 않다, 이업종으로부터의 참여 잇따라


로봇 산업이 크게 변화하고 있다. 극소수의 기업이 밸류체인(Value chain) 전체를 지배하는 수직통합형에서 다양한 기업이 자유롭게 참여하는 수평분업형으로의 전환이다. 로봇 개발의 장벽을 낮추는 기술이 등장함으로써 난이도가 높았던 로봇 암(Arm) 분야에서도 신규 참여가 잇따르고 있다.

지금까지 일부의 기업만이 만들 수 있었던 로봇을 누구나 만들 수 있는 세계가 도래하고 있다. 로봇 개발을 지원하는 기술이 잇따라 등장해 비교적 자유롭게 시장에서 조달할 수 있게 되었기 때문이다.

그런 기술은 로봇 산업을 근본적으로 바꾸게 될 가능성을 갖고 있다. 핵심적인 기술 및 부품을 확보하고 있는 기업만이 로봇을 만들 수 있는 수직통합형에서 다양한 기업이 시작에서 조달이 가능한 기술 및 부품을 조합해 로봇을 만들 수 있는 수평분업형으로의 전환인 것이다. 가전이나 컴퓨터 등 많은 산업에서 일어났던 것이 로봇에서도 시작되려 하고 있다.

실제로 사람에 가까운 동작이 가능한 수직다관절 로봇, 다시 말해 로봇 암(Arm)에서 이업종으로부터의 시장 진입이 잇따르고 있다. 공작기계 제조사인 오쿠마는 자사의 NC(Numerial Control, 수치제어)선반의 가공실 안에 부착할 수 있는 로봇 암 ’ARMROID(암로이드)’를 개발했다. 2019년 6월경에 출하를 시작할 예정이다. 복합기 제조사인 리코는 공장 및 물류 시설 등의 수작업을 대체할 수 있는 로봇 암의 개발을 추진하고 있으며 2019년 중(2020년 3월까지)의 제품화를 목표로 하고 있다.

로봇 암은 산업용 로봇 중에서도 가장 개발이 어렵다고 한다. 이업종에서 참여하는 오쿠마와 리코는 외부의 기술을 활용함으로써 그 장벽을 뛰어 넘었다.

- 현장이 원활하게 돌아가지 않는다 
오쿠마나 리코가 로봇 암에 참여하는 것은 로봇의 수요가 과거에는 찾아볼 수 없을 정도로 높아지고 있으며 그 수요에 새로운 사업 기회를 모색하고 있기 때문이다. 오쿠마는 ARMROID를 2018년 11월에 개최한 ‘제29회 일본 국제 공작기계 박람회(JIMTOF2018)에서 새롭게 선보여 그 후에도 프라이빗 이벤트 등에서 고객에 제안한 결과, “예상한 것 이상의 반향이 있었다”(오쿠마 취재역 지다(千田) 씨)라고 한다.

기존의 로봇은 수작업보다 비용이 낮은 경우에만 도입되어 왔다. 그러나 선진국의 저출산∙고령화 및 신흥국의 인건비 상승에 따라 공장 등에서는 처음부터 작업자 확보가 어려운 실정이다. 일시적인 비용 상승을 감수한다고 해도 로봇을 사용하지 않으면 현장이 원활하게 돌아가지 않는다. “현장의 작업자 부족이 상당히 심각한 상황이다”(오쿠마의 지다 씨).

현재, 로봇 암이 도입되고 있는 것은 주로 대량생산, 다시 말해 장시간에 걸쳐 동일한 작업을 몇 번이고 반복하는 용도이다. 대표적인 예로, 자동차 공장의 용접 및 도장을 들 수 있다. 이것들의 용도에서는 작업 속도 및 위치 결정의 정밀도와 같은 성능에 대한 요구가 엄격해 당분간은 기존의 로봇 제조사가 우위를 유지할 것으로 보인다.

한편, 앞으로 수요 확대가 예상되는 것은 다품종소량생산 및 물류 등이다. 이와 같은 용도에서는 다양한 작업을 유연하게 수행하는 것이 요구된다. 단적으로 말하자면 작업마다 로봇 암의 동작을 바꿔 운용해야 하는 경우도 있을 수 있다.

◆ Part 2. 신규 참여의 승산
‘Teaching less’로 용도 확대, 성가신 실장 작업을 필요 없게


로봇 암에 신규로 참여하는 제조사는 동작 프로그램을 작성하기 위한 ‘티칭(Teaching)’작업을 필요 없게 함으로써 기존의 로봇 제조사와의 차별화를 모색하려 하고 있다. 오쿠마는 상용 시스템을 채택, 리코는 오픈소스 소프트웨어(OSS)를 활용한다.

수직다관절 로봇(로봇암) 시장에 신규로 참여하는 공작기계 제조사로서 주목을 받고 있는 오쿠마. 그 제1탄이 되는 ‘ARMROID’는 오쿠마의 NC선반 ‘LB3000 EXⅡ’의 가공실 안에 부착할 수 있다. 출하 개시는 2016년 6월경을 예정하고 있다. 기존에 설치한 NC선반에 별도로 부착할 수 있을 뿐만 아니라 앞으로 판매하는 NC선반의 옵션으로도 선택이 가능하게 된다.

공작기계와 로봇 암을 조합시키는 시도는 결코 드문 일이 아니다. 그러나 그 대부분은 유저 기업이 기존의 로봇 제조사 제품의 로봇 암을 구입해 공작기계의 바깥쪽에 설치하는 것이 일반적이었다. 가공 공간 안에 빌트인 할 수 있는 로봇 암을 오쿠마와 같이 공작 기계가 자체적으로 개발하는 사례는 지금까지 찾아볼 수 없었다.

- 자동화 이외의 가치도 제공 
오쿠마가 ARMROID를 장비의 가공 공간 내에 부착할 수 있게 한 이유는 비(非)가공 시의 가공물의 탈착 및 운반뿐만 아니라 가공 시의 작업 지원도 가능하게 하기 위해서이다. 특히 길이가 긴 워크(가공물)의 경우, 로봇 암으로 가공물을 지지하게 되면 공구와 가공물의 상대 운동에 의한 진동을 제어해 가공 정밀도를 높일 수 있다. 그러나 NC선반뿐만 아니라 현대의 공작기계는 안전성의 관점으로부터 가공실의 도어를 닫지 않으면 가동되지 않는 구조가 되어 있기 때문에 좁은 가공 공간에서 기존의 로봇 제조사의 제품 라인으로는 요구 사항을 충족시킬 로봇 암을 찾을 수 없었다. 따라서 오쿠마는 로봇 암을 가공 공간 안에 빌트인 함으로써 기존 로봇 제조사의 제품과는 차별된 독자적인 개발에 성공할 수 있었다.

앞에서 설명한 것처럼 기존 로봇 암의 최대 문제점은 동작 프로그램을 작성하기 위한 ‘티칭 작업’이 필요하다는 것이었다. 구체적으로는 사람이 교시상자(티칭팬던트)를 사용하거나 직접 힘을 가해 로봇을 작동시켜 그 과정으로 동작 프로그램을 작성해야 했다.

그러나 좁은 가공 공간 안에서 NC선반 본체 및 공구 등과 부딪히지 않게 하면서 티칭 하는 것은 사용자에게 부담이 크며 현장에서의 실장에 시간이 많이 걸린다. 또한 가공물의 모양과 가공 내용이 바뀔 때마다 티칭 작업을 새롭게 시작할 필요가 있었다. 따라서 사용자에게 어필하기 위해서는 ‘Teaching less화’가 필수였다.

◆ Part 3. 신규 참여를 지원
시장에서 ‘두뇌’를 입수 가능, 기존의 제조사도 채택할 수 있어


로봇을 제작하여는 기업에게 있어서 최대의 난관은 ‘두뇌’인 컨트롤러이다. 그 두뇌를 제공하는 제조사가 등장함으로써 신규 참여의 장벽이 한꺼번에 낮아졌다. 컨트롤러 전업 제조사는 ‘Teaching less화’를 발판으로 삼아 공세를 가하고 있다. 기존의 로봇 제조사도 그 존재를 받아들이기 시작했다.

2018년 9월에 개최된 물류관련의 전시회인 ‘국제물류종합전 2018’에서 벤처기업인 MUJIN은 자사제 컨트롤러를 사용해 화낙(FANUC)의 수직다관절 로봇(로봇 암)을 제어하는 시연회를 선보였다. 시연회의 내용은 3D 비전 센서의 영상으로 밸트컨베어 상의 작업을 인식해 로봇 암으로 집어 올리는 것이었다. 신선함은 없었으나. 로봇 업계에 소리 없는 충격을 주었다. 그 이유는 화낙이 MUJIN 제품인 컨트롤러의 가치를 인정한 것을 의미하기 때문이다.

MUJIN은 자사제품의 컨트롤러로 기존의 로봇 암을 제어하는데 있어서 반드시 그 제조사의 협력을 구해야 한다. 다시 말해 화낙은 MUJIN의 요청에 응한 것이 된다. 그것은 화낙은 자사제품의 로봇 암의 보급에 MUJIN제 컨트롤러가 도움이 될 것으로 판단했기 때문이다.

MUJIN제 컨트롤러는 이미 오므론 및 가와사키(川崎)중공업, 덴소웨이브, 후지코시(不二越), 미쓰비시전기(三菱電機), 야스카와전기(安川電機)의 로봇 암에 대응한 상태이다. 여기게 화낙이 추가됨으로써 국내 주요 로봇 제조사들을 망라했다.

- 제조업 및 물류업계에 어필 
MUJIN은 최고 기술책임자(CTO)인 Rosen Diankov 씨와 최고경영책임자(CEO)인 다키노(滝野) 씨가 2011년에 창업한 벤처기업이다. Diankov 씨는 이전 미국 카네기 멜론 대학(CMU)의 로보틱스 연구소에서 박사과정을 취득해 도쿄대학에 박사 연구원으로 재적. 다키노 씨는 이스라엘의 공구 제조사인 이스칼(Iscar)의 일본법인의 기술 영업사원이었다.

MUJIN은 당시부터 로봇 암의 컨트롤러를 특화 시켜 2015년경부터 제조업 및 물류 업계를 향해 본격적으로 선전을 하기 시작했다. 보급이 선행한 것은 물류 업계였다. 2016년에 아스클(ASKUL), 2017년에는 중국의 대기업 전자상거래(EC) 사업자인 징동상청(京東商城, JD.com)이 자사의 물류 거점에서 가동하는 로봇 암의 컨트롤러로서 채택했다. 제조업에서도 도요타자동차 계열의 자동차 부품제조사인 아이신 에이 더블류(아이신 AW) 등 대기업의 고객이 늘어나고 있다. 그 대부분은 기존 로봇 제조사 제품의 로봇 암에 표준으로 부속하는 컨트롤러의 역할을 대체하는 형태로 도입하려는 것이다.

- ‘두뇌’를 교체 
왜 유명한 기업이 로봇 제조사의 표준 제품을 제쳐 놓고 MUJIN제 컨트롤러를 사용하는 것일까? 그것은 로봇 암을 활용하기 위한 준비에 해당하는 ‘티칭’이 불필요해 지기 때문이다. 기존의 로봇 암으로는 사람이 교시상자(티칭팬던트)를 사용하거나 직접 힘을 가해 로봇을 작동시켜 그 과정으로 동작 프로그램을 작성해야 했다. 즉 원하는 동작을 사람이 재현해 로봇 암에게 ‘티칭’해야 했다.

한편, MUJIN제 컨트롤러는 로봇 암의 동작 계획을 자동으로 작성할 수 있다. 종작 계획이란 임의의 초기 자세와 목표 자세에 대한 궤도이다. 로봇 암을 설치하는 환경의 3차원 데이터 등에 기반해 주위의 장애물 및 제어 불능이 되는 특이점을 피하면서 낭비를 없앤 최적의 궤도를 계산한다. 또한 그 궤도를 실현하는 동작 프로그램도 생성한다.

‘Teaching less화’에 의해 로봇 암에 의한 다양한 동작이 가능해 져 로봇 암을 사용하기 편리해 진다. 그것이 MUJIN제 컨트롤러를 채택하는 이유이다.

◆ Part 4. 앞서가는 대화 로봇
VAIO가 공통 기반화에 착수, 음성 합성으로 개성을 확립


수평분업화의 파도는 수직다관절 로봇(로봇 암)을 비롯한 산업용 로봇뿐만 아니라, 일반 소비자의 눈에 띄는 대화형 로봇에도 밀려오고 있다. 기선을 잡은 것은 EMS 사업의 일환으로써 대화형 로봇을 취급하고 있는 VAIO이다.

수평분업화에 의해 신규로 참여하기 쉬워졌다는 점에서 산업용 로봇을 앞지를 것으로 예상되는 것이 대화형 로봇이다. 지금까지 많은 대화형 로봇을 개발해 온 VAIO가 한층 더 시장을 확대하기 위한 시책으로 ‘로봇 범용 플랫폼’이라고 일컫는 공통 기반을 새롭게 내세웠기 때문이다. 이 플랫폼에서는 대화형 로봇의 개발 및 서비스 운용에 필요한 하드웨어 및 소프트웨어, 클라우드 서비스 등을 포괄적으로 제공한다.

VAIO는 주력인 PC사업뿐만 아니라, EMS 사업도 추진하고 있어 지금까지 다양한 기업의 의뢰를 받고 대화형 로봇을 개발해 왔다. 해당 플랫폼은 대화형 로봇으로의 참여를 촉진시키려는 의도가 있다고 한다.

- 난이도가 해마다 높아지고 있다 
산업용 로봇처럼 대화형 로봇에서도 가파른 성장이 기대되고 있다. 시장 조사회사인 시드 플래닝에 따르면 대화형 로봇의 국내 시장 규모는 2018년이 30만대 정도인 것에 반해 2030년에는 900만대에 달한다고 한다. 그 중 약 절반을 차지하는 것이 저가 가격대 (10만엔 이하)의 가정용 대화형 로봇이다. 용도도 개호 및 고령자의 보살핌 등 광범위하다.

앞으로의 성장을 감안해 대화형 로봇 시장에 참여하고 싶어하는 기업은 많다. 그러나 대화형 로봇은 그렇게 간단히 만들 수 있는 것이 아니라고 VAIO NB사업부부장 시니어 아키텍트의 고지마(児嶋) 씨는 말한다. 또한 난이도는 해마다 높아지고 있다고 한다.

예를 들어 클라우드 서비스이다. 최근에 모든 기기가 인터넷을 통해 클라우드 서비스에 언제나 접속할 수 있게 되었다. 앞으로는 대화형 로봇도 클라우드 서비스에 연결되는 것은 당연해 질 것이다. 클라우드 서비스를 활용한 등록 시스템 및 무선 네트워크 경유의 소프트웨어 업데이트(OTA: Over the Air)와 같은 기능이 요구될 것이다. 그렇지만, 그런 클라우드 서비스를 누구나 운용할 수 있는 것은 아니다. “대화형 로봇은 몸체와 기판만 있으면 만들 수 있는 것이 아니게 되었다”(VAIO의 고지마 씨).

<해동일본기술정보센터는 김정식 대덕전자 회장의 기부금으로 설립된 비영리 일본 기술정보센터입니다. 후학들이 선진 일본기술을 습득해 기술강국을 만드는데 기여했으면 하는 바람으로 2010년 3월 서울대학교 관악캠퍼스 공과대학 내에 개소했습니다. 다양한 일본 기술 서적과 일본 정부·산업계 백서, 기술보고서 등을 보유, 온·오프라인으로 정보를 제공하고 있습니다. 매주 발행되는 주간브리핑 신청은 hjtic@snu.ac.kr 로 가능합니다.>
자료제공=해동일본기술정보센터, 정리=김지영 기자의 다른 기사 더보기
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