[인더스트리뉴스 김관모 기자] 글로벌 산업용 로봇 시장은 빠른 속도로 발전하고 있다. 세계로봇연맹(IRF)의 조사에 따르면 산업용 로봇의 시장규모는 2018년 173억 달러를 넘어섰으며 2021년까지 236억 달러에 이를 것으로 예상되고 있다. 한편, 산업용 로봇의 출하량은 2021년에는 50만 대를 돌파할 것이라고 예측했다. 로봇산업의 발전과 함께 로봇 솔루션들도 날이 갈수록 업그레이드되고 있으며, 경쟁도 치열해지고 있다. 이에 따라 각 로봇 관련 업체들도 자신들만의 특징과 차별성을 가진 제품과 솔루션을 개발하고 있다. 이를 위해 대부분의 로봇 업체들은 솔루션의 비전으로 ‘Simple’, ‘Smart’, ‘Safe/Security’이라는 3원칙을 공통적으로 강조하고 있다.

우리나라가 세계에서 산업용 로봇을 가장 많이 사용하고 있지만 활용도가 상당히 낮은 편이다. 그 이유 중 하나는 로봇을 효과적으로 사용할 수 있도록 만드는 솔루션이나 소프트웨어의 부족도 있다. 또한, 아직까지 로봇 관련 제도도 정비돼있지 않거나 인증기준도 최근에서야 마련돼 있어서 펀더멘털이 부족하다는 지적도 나온다. 따라서 스마트팩토리의 완성을 위해서는 로봇 제조 및 소프트웨어 업체들의 발전도 함께 이뤄져야만 한다.

Smart, 사람처럼 생각하고 진화할 수 있도록

AI의 발전은 제조업 분야에서는 특히 괄목할만한 성장을 거두는데 큰 일조를 하고 있다. 현대기기가 지니는 스마트함은 얼마나 인간과 비슷한 수준으로 스스로 생각할 수 있느냐로 판가름나게 된 것이다. 전문가들이나 교수들은 이미 AI의 수준은 인간의 능력을 뛰어넘는 수준에 이르고 있다고 목소리를 모은다.

시장조사기관 프로스트앤설리번(Frost&Sullivan)에 따르면 산업용 로봇은 자동화 및 감독 없이 작업이 가능한 3세대 로봇을 넘어서, 사람과 협업할 수 있는 스마트하고 지각력 있으며 경량화, 고유연성을 갖춘 4세대 로봇 시대에 접어들었다고 밝히고 있다.

특히 컴퓨팅이 클라우드에서 엣지로 넘어오면서 IoT와 결합된 AI는 더욱 빠르게 진화하고 있다. 시간이 지나면 지날수록 데이터의 축적양은 기하급수적으로 늘어날 것이기에 AI는 탐지와 식별, 분석만이 아니라 스스로 예측하고 솔루션도 제공하는 수준에 이를 것이라고 기대되고 있다. 딜로이트의 보고서에 따르면, 이런 AI 기반의 IoT를 통해서 △가동 중지 시간을 방지하고 △운영의 효율성을 향상시키며 △새롭고 개선된 제품과 서비스를 활성화할 수 있으며 △리스크 관리도 강화하게 된다고 밝혔다.

그래서 스마트한 로봇의 특징 중 또 하나의 핵심이 '초연결성'이다. 스마트한 산업용 로봇을 위해서 중요해진 것이 바로 데이터다. ‘오늘날은 데이터 전쟁’이라는 말이 있듯, 로봇의 진화는 얼마나 많은 데이터가 축적돼있고 관리되고 있느냐가 핵심이다. 이를 위해 오늘날의 로봇시스템들은 데이터와의 연결성을 높이기 위해 ERP나 MES와 연동을 높이고, 다양한 통계 기반의 알고리즘을 바탕으로 상황을 분석하고 판단해 문제를 해결하고 미래를 예측하는 솔루션을 갖추고 있다. 아울러 내장 비전 시스템을 갖춰서 사물의 위치를 인식하고 색상이나 이미지를 식별하는 등 센서 기술의 발전도 필요해지고 있다. 이런 스마트함이 집적된 대표적인 산업용 로봇이 협동로봇과 자율주행로봇이다. 특히 협동로봇은 작업자와 로봇 간의 간극을 좁히고 더욱 다양한 업무를 효율적으로 수행하는데 큰 도움을 주고 있다.

한 예로 협동로봇 업체인 유니버설 로봇은 협동로봇을 활용한 디스펜싱, 디버링, 폴리싱, 재봉, 접착 등의 공정을 위한 애플리케이션 자동화 연구에 중점을 두고 있다. 먼저 Polyscope5.4에서는 원격 TCP(툴 중심 지점) 기능을 추가했으며, 이를 통해 로봇은 고정(원격) TCP에 비해 일정한 속도로 이동할 수 있도록 지원한다. 최근에는 기존 CNC, 3D프린터에서는 널리 사용되던 G-Code를 활용하는 티칭 기능을 소프트웨어에 탑재해 제공하고 있다.

Simple, 전문지식 없이도 바로 적용할 수 있도록

애플의 전 CEO 스티브 잡스는 현대사회가 추구하는 진정한 트렌드가 무엇인지를 일깨워준 거장이다. 스티브 잡스의 파트너였던 켄 시걸(Ken Sigall)은 그의 저서 <Insanely Simple>(미치도록 심플)를 통해서 스티브 잡스가 추구했던 간결함의 미학을 소개하고 있다. 이 책에서 켄 시걸은 “인간적 가치를 인식하지 못하거나 인간의 행동을 유발시키는 원인을 이해하지 못하고서는 단순함의 깊은 의미를 깨달을 수 없다”면서 매킨토시와 애플II, 마우스 같은 것들이 어떻게 만들어질 수 있었는지 소개했다. 그는 “애플에 적용된 기술은 매우 복잡하지만 인간적인 용어로 짤막하게 표현할 뿐”이라면서 “인간적 소통이 단순함의 핵심”이라고 강조했다.

이런 간결함의 미학은 로봇 산업에서도 적용되고 있다. 특히 산업용 로봇이 지녀야 할 ‘심플’의 핵심은 인터페이스와 AI다. 사실 로봇을 움직이는 인터페이스 기술은 매우 복잡하다. 그러다보니 로봇교육프로그램도 좌표계나 명령어, 함수 및 데이터 형식을 비롯해 흐름제어와 모션제어 등의 프로그램이나 전기정비 등 다양한 과정들이 있다.

하지만 시간이 갈수록 최소한의 기본교육만으로 숙련자와 거의 동일한 능률을 올릴 수 있도록 로봇 기능도 상당히 간결해지고 있다. 특히 GUI(그래픽 사용자 인터페이스)를 활용한 인터페이스가 늘어나고 있으며, 몇 번의 클릭이나 터치만으로 로봇을 간결하게 작동할 수 있는 기술도 발전하고 있다. 최근에는 컴퓨터는 물론 스마트폰이나 태블릿 PC와 연동시켜서 사용자가 간편하게 사용할 수 있는 솔루션도 많이 개발되고 있다.

특히 최근에 개발되는 소프트웨어들은 로봇 도입부터 설치, 공정 자동화에 이르기까지 저렴한 비용과 빠른 속도로 설치되는 것을 목표로 하고 있다. 이를 위해 바코드나 QR코드를 활용하는 방식이나 센서를 활용한 식별 기능의 발전, 위치 추적 등의 방식이 이용된다.

Safe/Security, 현장 안전과 사이버 취약점 모두 잡아야

그러다보니 산업용 로봇의 도입에 있어서 가장 큰 걸림돌 중 하나는 안전 문제였다. 산업용 로봇은 넓은 운전 공간에서 높은 에너지를 발생하는 동작을 하며, 예측이 어려워 위험성이 높다. 따라서 현장은 로봇안전표준 ISO10218-1과 ISO10218-1에 따라서 로봇의 작업 영역에 사람의 접근을 통제하기 위해 펜스를 만들어야 하거나, 로봇을 배치할 수 있는 충분한 공간을 확보해야 한다. 이런 산업용 로봇의 안전 문제와 공간적 불편을 해결하면서 업무 효율성을 높이기 위해 협동로봇이 출현했다.

또한, 2018년 정부가 ‘협동로봇 설치 작업장 안전 인증제도’를 운영하면서부터 국내에서도 협동로봇은 일반 산업용 로봇보다 50~60% 정도 느리게 움직이지만, 일정 값의 동력이나 힘이 감지되거나 근접 센서에 방해물이 포착될 경우 즉각 동작을 멈췄다가 안전이 확보되면 다시 움직이는 기능을 가지고 있다.

또 하나의 도전과제는 사이버 보안의 위협이다. 앞의 스마트와 심플함은 사실 산업용 로봇과 다른 기기 및 시스템과의 초연결을 통해서 이뤄진다. 이런 초연결은 업무환경의 효율성을 높여주고 있지만, 이와 함께 보안에 취약해지는 단점이 존재한다. 특히 사이버 해킹은 막대한 경제적 손실로 이어질 수 있기 때문에 스마트팩토리 구축을 위해서 반드시 해결해야 하는 이슈 중 하나다. 따라서 로봇 시스템의 암호화 프로그램은 이제 필수가 되고 있다. 최근 로봇 솔루션 업체들은 실시간으로 보안 현황을 점검하고, 취약점이 발견됐을 때는 수요자에게 바로 알려주는 시스템을 겸비하고 있다.

한 사례로 두산로보틱스는 로봇 제품 안에 하드웨어 보안칩을 달아서 통신 프로토콜을 실시간으로 체크할 수 있는 솔루션을 제공하고 있다. 두산로보틱스의 홍경태 영업본부 팀장은 “커넥티비티(connectivity)와 보안은 상충되는 면이 있다. 프로토콜이 늘어날수록 보안에 취약해진다”며, “제어기 보안칩에 의해서 CRC를 주고받게 되면서 해킹에 의한 데이터가 변경되기 때문에 실시간으로 체크되는 솔루션을 제공하고 있다”고 설명했다.

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