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로봇 산업의 새로운 패러다임, 협동로봇이 개척하다

 <제조업 뿐만 아니라 다양한 분야에 활용되는 협동로봇. 출처: 유니버설 로봇 홈페이지>

로봇산업은 1960년대 이후 현재까지 모든 산업에 있어서 중추적인 역할을 담당해 왔다. 특히 로봇은 자동차 산업과 같은 제조업 분야에서 성장세를 보였으며, 기술이 성숙해지기 시작한 2006년부터는 물류, 의료 및 식품 산업 등의 다양한 분야에서 사용되기 시작했다. 과거 조립생산과 제조공정에 주로 투입되던 로봇이 이제 농업은 물론 서비스업까지 확대되고 심지어는 금융, 의료 등 지식서비스업까지 진출하고 있다. 미국 벤처펀드인 루프 벤처스(Loup Ventures)는 2025년, 산업용 로봇 시장이 338억달러(약 39조원)로 성장, 2016년 대비 27배에 이를 것으로 예상했다.

이처럼 로봇이 증가하게 된 원인은 로봇을 활용한 제조 방식이 일관성 있는 제품 생산에 도움을 주고 더 나아가 전체 제조공정의 균일화를 이뤄, 보다 효율적인 생산을 가능하게 한다는 점이다. 기술의 발전으로 로봇의 활동 영역은 더 넓어지고 있으며, 세계 곳곳에서 그 수요도 높아지고 있다. 그 중에서도 최근 10년 사이 큰 성장세를 보이며 주목 받기 시작한 로봇 분야가 있다. ‘협동로봇’이라는 사람보다도 작은 이 로봇은 기존의 산업용 로봇보다 작고 저렴하며 사용이 간편해 대규모 제조 및 물류 시설뿐만 아니라 중소 기업에서도 각광받고 있다.

세계적인 협동로봇 제조 기업인 유니버설 로봇의 경우 로봇 자체에 17가지 안전 기능이 내장되어 있다. 안전 설비가 따로 필요하지 않아 생산 공정 레이아웃의 변경이 쉽다. 때문에 최근에는 서비스업, 외식업 등에서도 협동로봇의 가능성을 보고 직접 적용하거나 투자하는 사례가 늘고 있다. 값도 비교적 저렴하다. 로봇 자체의 단가도 기존 대형 산업용 로봇보다 낮으며, 인프라 비용 절감 및 유지보수도 쉽고 간편해 추가적인 부대비용 발생이 적다. 협동로봇 기술의 발전으로 기존 산업 생산 프로세스에 포함되지 않은 새로운 영역에서 로봇 도입이 현실화되고 있는 것이다.

최근에는 의료 종사자들을 지원하기 위해 헬스 케어 산업에 협동로봇이 도입되고 있다. 협동로봇 팔의 쉬운 프로그래밍, 설치 및 협업 특성은 의사, 간호사, 직원과 로봇이 나란히 작업하고 환자를 돌볼 수 있도록 도와준다. 남부 덴마크 대학에서는 로봇 지원 교육 및 복지 기술에 대한 연구와 혁신을 강화하고 있다. 현재 연구원들은 유니버설 로보 트레이너(Universal RoboTrainer)라는 훈련 로봇을 연구하고 있다. 연구에 따르면 유니버설 로봇의 협동로봇은 뇌졸중으로 인한 부상을 입은 환자의 교육 파트너로서 큰 잠재력을 가지고 있다. 환자는 로봇 팔의 도움으로 재활에 필요한 운동을 수행 할 수 있으며 치료사와 함께 로봇을 통해 원하는 훈련 경로를 기록한다. 이 기록은 재활의 기초가 되며 로봇의 센서는 환자에게 필요한 도움을 평가한다. 

<재활 치료 파트너로서 환자를 도와주는 협동로봇. 출처: The University of Southern Denmark>

협동로봇의 활약은 식,음료 분야를 필두로 한 다양한 분야에서도 볼 수 있다. 스웨덴의 아트리아 스칸디나비아(Atria Scandinavia)에서는 매일 새우, 올리브, 토마토, 마늘 및 기타 특산품등에 라벨을 붙이고 포장하여 팔레트에 적재한다. 유니버설 로봇의 UR5 로봇 두 대와 UR10 한 대로 이루어진 각 생산 라인은 시간 당 평균 228개의 제품 배송을 준비하도록 최적화되어 있다. 쉬운 프로그래밍과 작동을 통해 한 제품에서 다른 제품으로 전환하는 데 6시간이 소요되던 과정이 20분 정도로 줄어들어 효율성과 생산성 면에서 괄목할 만한 성장을 이뤄냈다. 협동로봇 덕분에 아트리아 스칸디나비아는 처음 세 대의 코봇이 설치된 이후로 종이 상자 사용량을 25% 줄이면서 포장 부문의 자재 사용에서도 최적화를 이루어냈다.

<협동로봇과 함께 작업하는 아트리아 스칸디나비아(Atria Scandinavia). 출처: Packaging World>

이와 같은 협동로봇의 활용은 비단 해외뿐만이 아니다. 성수동에 위치한 한 카페는 유니버설 로봇사의 협동로봇이 커피를 만들고, 디저트 드로잉을 하고, 칵테일을 만들고 있다. 이 카페는 단순히 커피만을 즐기기 위한 공간이 아닌, 사람과 로봇이 함께 협업하는 공간이다. 이 곳의 협동로봇은 바리스타와 협업하여 핸드드립 커피를 내리거나, 음료를 배합하고 흔들어서 칵테일을 제공하기도 한다. 

<성수동에 위치한 로봇 카페 ‘카페봇(Cafe.bot)’의 드링크봇(Drinkbot). 출처: 카페봇>

이곳에서 사용되는 유니버설 로봇의 UR3, UR5는 코봇 각각의 주요 장점을 발휘하여 작업을 진행한다. 드립봇으로 사용되는 UR3는 유니버설 로봇의 제품 중 가장 작은 모델이며, 가반하중은 3kg으로 가벼운 물건으로 작업할 때 적합하다. 커피를 제조할 때 필요한 물의 기본 무게 및 활동반경은 모두 UR3만으로 충분하다. 또한, UR3는 고도로 정밀한 작업에 적합해 케익에 그림을 그려주는 섬세한 작업이 필요한 디저트봇에도 사용되고 있다. 드링크봇에 사용되고 있는 UR5는 픽 앤 플레이스(Pick and place) 및 테스팅 등 가공 작업을 자동화하는데 이상적인 제품이며, 가반하중은 5kg이다. 프로그래밍하기 쉽고 신속하게 설치가 가능해 각각의 재료를 담아 쉐이킹 퍼포먼스를 보여주며 음료를 완성해야하는 드링크봇에 적합하다. 

협동로봇은 로봇 전문가가 아닌 바리스타도 충분히 작동할 수 있다. 협동로봇은 일정한 온도와 편차 없는 정량의 음료를 일관성 있게 제조할 수 있다. 이러한 협업 형태는 협동로봇이 산업용 로봇임에도 바리스타와 펜스를 두지 않고 함께 일할 수 있을 만큼 안전하기 때문에 가능하다. 또한, 로봇이 커피나 음료를 제조할 동안에는, 바리스타는 커피 자체에 대한 연구나 사람들과의 커뮤니케이션을 할 수 있다. 기존의 카페에서는 바리스타 혼자서 제조와 주문을 전부 담당해 고객들과의 소통이 쉽게 이루어지지 않았는데, 협동로봇의 반복 작업 보조로 사람은 더욱 창의적이고 효과적인 일에 전념할 수 있어 작업 효율도가 더욱 높다.

협동로봇의 활용 분야는 점점 넓어지고 있다. 앞으로 인공지능, 사물인터넷, 빅데이터 등 관련 최신 기술이 발전하면서 협동로봇의 활용 범위도 훨씬 넓어질 것이다. 정해진 환경에서, 미리 계산된 방식대로 대규모 작업을 반복하는 과거의 공장 자동화 로봇에 비하면, 주변 환경을 인식하고 사람과 공동으로 작업할 수 있는 협동로봇의 존재는 산업 전반에 새로운 바람을 불러 일으킬 수 있을 것으로 기대된다.