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산업용 로봇의 과거와 현재 그리고 미래스마트 팩토리를 더 스마트하게 하는 '협동로봇'

[FA저널 SMART FACTORY 방제일 기자] 과거 공장 생산 라인에서만 국한됐던 로봇은 현재에 이르러 인간과 로봇이 작업장에서 함께 협업해 작업할 수 있는 새로운 국면을 맞이했다. 이른바 협동로봇이 그것이다. 협동로봇은 2008년 처음 등장한 이래로 기존 산업용 로봇의 단점을 보완하고 인간과 로봇의 같은 공간에서 함께 협업할 수 있는 방향을 제시했다.

인간과 로봇이 함께 협업할 수 있는 협업로봇으로 인해 로봇산업은 새로운 국면을 맞이하고 있다. [사진=dreamstime]

로봇 산업은 스마트 팩토리 구축에 있어 핵심 동력이자 제조업의 패러다임을 바꿀 새로운 혁신이다. 로봇산업이 이처럼 주목받는 이유는 센서와 계측, 모터와 카메라 등 각종 소프트웨어와 하드웨어가 결합해 다양한 분야의 동반발전을 기대할 수 있기 때문이다

하드웨어 중심의 산업이었던 로봇은 최근 4차 산업혁명 및 사회적 이슈에 맞물려 급성장하고 있다. 산업용 로봇은 인간이 수행하기에 가혹한 3D(Dirty, Difficult, Dangerous)환경에 도입돼 현재는 자동차 산업, 도장 산업을 넘어 일반 제조 산업을 포함해 국내외 다양한 분야에서 활용되고 있다.

2000년 이후 비전 센서와 힘 센서를 탑재해 자율성을 확보한 산업용 지능 로봇이 등장해 특정 작업에 사용되기 시작했고 지금까지 로봇으로는 할 수 없는 고도작업을 자동화할 뿐 아니라 제조비용의 절감과 납기단축 및 인력난 등 제조업이 안고 문제들을 해결하고 생산시스템과 국가경쟁력을 향상시키는 유효한 수단이 됐다. 그러나 산업용 로봇의 단점도 명확했다.

산업용 로봇은 작업장 내 지나치게 큰 공간을 차지했을 뿐 아니라 위험성으로 인해 사용자는 의무적으로 안전펜스를 설치해야만 했다. 생산성과 효율성은 높일 수 있었지만 반면 작업 오류로 인한 리스크도 있었다. 이런 산업용 로봇의 단점을 대체하기 위해 만들어진 것이 협동로봇이다.

로봇의 4차 산업혁명 ‘협동로봇’
로봇 산업의 1차 산업혁명은 최초의 산업용 로봇인 ‘유니메이트(Unimate)’의 등장이다. 1956년 세계 최초의 로봇 전문기업인 ‘유니메이션(Unimation)’에서 생산한 유니메이트는 1961년 처음으로 '제너럴모터스'의 뉴저지 공장에 유압식 산업용 로봇인 유니메이트를 설치됐다. 유니메이트는 무거운 물건을 다이캐스팅 작업대에 올려놓거나 다른 장소로 이동하는데 활용됐다.

제너럴모터스는 산업용 로봇 도입한 이후 비약적인 생산량과 성장세를 보이자 자동차 산업계에 너도나도 산업용 로봇을 도입하기 시작했다. 그 이후 산업용 로봇은 자동차 뿐 아니라 다른 분야로 급속도로 확산되면서 수백억 달러의 시장을 형성하게 되고 로봇 전문기업들이 우후죽순으로 생기기 시작했다.

제네럴모터스에서 처음으로 도입된 산업용 로봇은 몇 년 지나지 않아 다른 자동차 제조업체와 일본 제조업체들에 확산되면서 유니메이션 일약 산업용 로봇 붐을 일으켰고 산업용 로봇은 제조업계의 새로운 혁신으로 떠오르기 시작한다. 이후 로봇산업의 3차 산업혁명이라 말할 수 있는 전기모터의 도입으로 산업용 로봇 시장은 초고속 성장을 하기 시작했다.

1970년대 중반 산업용 로봇에 전기모터의 도입됐고 유압식 모터에서 전기모터로 로봇의 엔진을 바꿨다. 그 후 산업용 로봇은 각 제조업체에 보급되며 지난 50여년간 제조업의 성장을 이끌었다. 그러나 이런 산업용 로봇은 기술에 발전과 작업장 내 빈번하게 발생하는 고장과 안전사고로 인해 현재 위기를 맞이하고 있다.

로봇업계는 이런 위기를 극복하기 위해 산업용 로봇보다 생산 효율은 떨어질지언정 안전성을 비롯해 인간과 협업할 수 있는 차세대 로봇을 개발하기 시작했다. 그 결과 로봇산업계의 4차 산업혁명과도 같은 협동로봇이 본격적으로 급부상하기 시작했다.

중소기업의 자동화를 지원하기 위해 시작된 협동로봇 프로젝트
협동로봇은 산업용 로봇이 한 단계 발전한 것으로 현재 로봇산업의 새로운 패러다임으로 각광받고 있다. 협동로봇은 유럽에서 태동해 독일의 Industry 4.0과 연계해 시장이 성장했다. 지난 2005년부터 2009년까지 EU의 자금지원으로 시작된 프로젝트였던 SMErobotic에서 처음 시작됐다.

 협동로봇은 유럽에서 태동해 독일의 Industry 4.0과 연계해 시장이 성장했다. [사진=dreamstime]

SME(Small-Medium Enterprise)란 용어 그대로 중소기업의 자동화를 지원하기 위해 시작된 로봇 프로젝트였다. 이 프로젝트의 결과 세계 최초의 협동로봇이 2008년 12월 세상에 드러낸다. 바로 유니버설로봇의 UR시리즈다.

이후 독일의 쿠카로보틱스의 LBR 이바 시리즈, ABB코리아의 Yumi, 리씽크로보틱스의 Sawyer 등의 협동로봇들이 출시됐다. 이런 세계 시장에 발맞춰 국내에서도 한화테크윈을 비롯해 두산로보틱스, 현대로보틱스 등 대기업과 뉴로메카와 TPC메카트로닉스, NT로봇 등 중소기업들이 현재 다양한 협동로봇을 속속들이 세상에 내놓고 있다.

협동로봇이 이처럼 차세대 산업용 로봇으로 각광받는 이유는 조작성 및 이동성, 안전성이 강화됐기 때문이다. 협동로봇이 발명되기 이전 기존 산업용 로봇을 활용해 이뤄지던 생산 자동화는 극히 한정된 작업만 가능했다.

이로 인해 섬세하고 유연한 작업을 요구하는 산업 분야는 산업용 로봇이 할 수 없는 일들은 일일이 인력이 투입돼 수작업으로 진행돼야만 했다. 그러나 사용하기 쉽고 안전한 협동로봇을 통해 기업들은 보다 다양한 작업에 로봇을 유연하게 적용할 수 있게 됐다.

협동로봇은 산업용 로봇에 비해 크기 면에서 작을 뿐 아니라 가볍고 이동이 용이하다. 그뿐 아니라 초기 구매비용과 설치비용이 낮아 사업장의 규모와 상관없이 모든 규모의 기업에 보편적으로 적용할 수 있다. 따라서 협동 로봇은 산업 현장 뿐 아니라 서비스 로봇 등 다양한 응용 분야가 생기면서 점차 저변이 확대되고 있다.

[방제일 기자 (fa@infothe.com)]

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