[헬로티]
제조업용 로봇은 인간이 수행하기에 힘들고 유해한 작업을 대신하거나 단순 반복 작업을 하는 데 사용되는 로봇으로 자동차, 전기·전자 분야 제조현장 등에서 가장 많이 사용되는 로봇이다.
최근에는 인간과 함께 작업할 수 있는 안전한 협동로봇 제품이 산업 분야 곳곳에서 활약하고 있어 기존 제조용 로봇 시장과는 차별화된 새로운 시장의 성장이 예고되고 있다.
국제로봇연맹(IFR)의 통계에 따르면 우리나라는 세계적으로 로봇 밀도가 높은 국가라고 한다. 실제로 국내의 로봇 시장 성장률은 세계에서 유래를 찾아볼 수 없을 정도로 빠른 성장을 보이고 있다.
시장조사업체 스트래티지 애널리틱스에 따르면 전 세계 서비스 로봇 시장은 2019년 310억달러(약27조원)에서 2024년 1220억달러(약145조원)로 크게 확대될 것으로 전망하고 있다. 연평균 29% 이상 성장하고 있는 것을 의미한다. 이처럼 시장 전망이 밝은 만큼 향후 경쟁도 치열해질 것으로 보인다.
새로 발간된 국제로봇연맹의 2020년 세계로봇-제조업용 로봇 보고서에 따르면 전 세계 제조현장에서 가동 중인 로봇 대수는 12% 증가한 2,700만대이다. 전 세계 로봇 신규 판매 대수는 37만3000대로 여전히 높은 수준을 유지한다. 이는 2018년 대비 12% 줄어든 수치지만 역대 3번째로 높은 판매량이다.
국제로봇연맹 밀턴 게리 회장은 “오늘날 전 세계 제조현장에서 가동 중인 누적 제조업용 로봇 대수는 역대 최고 수준”이라며, “이는 스마트제조와 자동화 성공사례에 힘입어 5년(2014-2019) 사이 85% 증가한 수치이며, 최근 판매량이 12% 감소한 것은 로봇의 주요 고객산업인 자동차와 전기/전자산업의 어려움을 반영한다”고 말했다.
국제로봇연맹의 상위 15개국 제조업용 로봇 연간 판매대수 통계에 따르면 아시아에 신규 판매된 로봇 비중은 세계 전체 공급량의 3분의 2를 차지한다. 중국의 신규 판매 대수는 약 14만500대로 2018년과 2017년 수준을 밑돌지만, 5년 전인 2014년도의 5만7천대보다 두 배 이상 높은 수치다. 아시아 2대 시장의 판매 대수는 모두 감소하여 중국은 9%, 일본은 10% 하락했다.
▲ 협동로봇과 전통 제조업용 로봇 비교 © IFR International Federation of Robotics
국제로봇연맹은 전 세계 인간과 로봇의 협업 현황도 분석했다. 산업용 로봇과 협동 로봇은 상이한 성장 그래프를 보이고 있는 것으로 나타났다. 보고서에 따르면 인간-로봇 협업 활용은 여전히 증가하고 있는 추세로, 산업용 로봇은 판매 대수가 줄어든 데 반해 협동 로봇은 2018년 1만6000대에서 2019년 1만8000대로 증가했다. 이러한 판매 수치는 2019년 기존 산업용 로봇의 전반적인 감소 추세와는 대조적이다.
협동 로봇을 공급하는 업체는 계속 증가하고 있으며, 사용 분야 역시 조금씩 확대되고 있다. 협동로봇이 전체 제조업용 로봇 시장에서 차지하는 비중은 4.8% 정도지만 시장 도입 초기라는 것을 고려하면 성장 속도가 대단히 빠른 편이다.
협동로봇은 기존 제조용 로봇보다 낮은 진입장벽으로 대기업 중소기업 할 것 없이 자동화를 위한 효과적인 솔루션을 제공할 수 있으며, 인간과 기계의 협력이 성공적인 제조업 혁신을 위한 열쇠가 될 수 있기 때문이다.
협동로봇을 통한 공장 전반의 자동화
덴마크의 트렐레보그 씰링 솔루션(Trelleborg Sealing Solutions)은 기계를 현대화하는 주변 생산 현장들의 흐름에 맞추어 유니버설 로봇의 UR5를 생산 현장에 투입했다. 플라스틱과 폴리머를 다루며 유닛 한 개짜리부터 수백만 개까지 모든 범위의 주문을 더욱 효과적으로 처리하기 위해서다.
많은 공간을 차지하지 않고 비교적 쉬운 배치와 프로그래밍이 가능한 UR 로봇을 통해 작업장의 전반적인 기계들을 현대화하였고, 이를 통해 많은 양을 신속하고 정확하게 제조하는 것이 가능해졌다. 트렐레보그에서는 총 42대의 UR 로봇이 CNC 기계에 대한 관리를 수행하고 있다.
이 회사는 새로운 기계와 UR 로봇이 늘어날수록 더 많은 주문량에 맞추어 생산이 가능해졌고, 사업의 확장으로 50여 명의 직원을 더 고용하게 되었다. 그리고 공장 전반에 걸친 성공적인 자동화를 통해 스마트 팩토리에 한 발짝 더 가까워졌다.
▲ UR5를 사용중인 트렐레보그의 작업자와 작업 현장 <사진 제공: 유니버설 로봇>
협소한 공간에서의 자동화
체코의 엔지니어링 제조업체인 바움루크&바움루크(BAUMRUK&BAUMRUK)는 그동안 창고 보관, 제조 등의 공정을 산업용 로봇을 통해 부분적으로 자동화를 해왔다.
추가로 작은 부품을 밀링 센터로 적재하는 공정 또한 자동화하기 위해 노력하며 로봇과 작업자를 함께 투입해 밀링 센터를 사용하려고 했지만 협소한 공간에 산업용 로봇의 안전펜스와 작업자의 공간까지 마련하기엔 어려움이 있었다.
이 회사는 별도의 안전펜스가 필요하지 않아 공간을 효율적으로 사용이 가능한 협동로봇을 사용한 자동화를 결정했다. 그렇게 UR 코봇의 뛰어난 유연성을 활용해 머신 텐딩 공정을 작업자와 번갈아 진행하며 성공적인 밀링 센터 적재 공정의 자동화를 이루어냈다.
▲ UR10과 협업중인 바움루크&바움루크 작업자 <사진 제공 : 유니버설 로봇>
조력자로써의 협동로봇
폭스바겐은 경량 협동로봇 매일 370여 종 이상 엔진을 7000개씩 찍어내는 세계 최대 엔진 공장인 독일 잘츠기터 공장에 ‘UR5’를 투입했다. 로봇이 조력자로서 역할을 하는 동안, 작업자는 신체에 무리가 없는 자세로 작업을 수행할 수 있다. 또한 작업자는 공정의 전 과정을 지속적으로 모니터링할 수 있게 되며, 필요 시 신속하게 해당 공정에 투입할 수 있게 된다.
폭스바겐 잘츠기터 공장 프로젝트 매니저 쥐르겐 해프너는 “회사의 모든 작업장에 인체공학적 작업장 배치를 하여 오랫동안 힘들었던 작업자들의 부담을 줄이고자 했으며, 무가드(NO GUARD)형 로봇을 사용하면 로봇과 작업자가 직접적으로 협력하여 작업할 수 있게 된다. 이를 통해 로봇은 제조공정의 생산조력자가 될 수 있으며, 또한 작업자들이 인체공학적이지 않은 힘든 작업공정에서 벗어날 수 있다”고 말했다.
협동로봇은 제조업 혁신의 열쇠
기존의 산업용 로봇은 크기가 크고 안전사고의 위험이 있기 때문에 이를 방지하기 위해 근로자를 대체하여 분리된 별도의 안전펜스, 안전장치가 설치되어 있는 작업장에서 쓰인다. 그러나 스마트 팩토리에 사용되고 있는 협동로봇은 산업용 로봇에 비해 크기가 작아 별도의 안전펜스나 안전장치가 필요 없으며, 기본적으로 로봇이 특정 수준의 동력이나 힘을 감지하면 로봇 시스템을 중지해 작업자를 보호해준다. 또한, 근로자를 대체하는 것이 아닌, 함께 작업을 하며 작업의 효율을 높여주고 산업용 로봇에 비해 저렴한 가격을 갖추고 있어 많은 기업들이 협동로봇을 통한 자동화를 진행 중에 있다.
시대의 흐름에 맞추기 위한 스마트 팩토리로의 전환을 위해 급작스러운 전반적인 자동화를 진행하기보다는 부분적으로 협동로봇을 도입해 나간다면 적은 예산으로도 충분히 부분적인 자동화가 가능하며 이를 통해 스마트 팩토리로 차근차근 나아갈 수 있을 것이다.
