산업용 로봇의 연구개발 동향과 금후의 전망

현재, 로봇 산업은 시작에 불과하다. 지금까지 로봇 산업의 발전을 가로 막은 것은 기술의 발전이 충분하지 않았기 때문이다. 근년, 계산기의 비약적인 발전으로 각종 로봇 기술이 실용화의 시기를 맞이했다. 이동 로봇의 내비게이션 기술, 3차원 시각기술, 동작 플래닝 기술, 2족 보행 기술 등이 전형적인 예이다.
자료제공`/`카와다공업(주) 산업기술통합연구소 지능시스템 부문, 자료집필`/`동역메카트로닉스연구소 기술정보실


1. 서론

1980년은 산업용 로봇의 원년이라고 할 수 있으며, 1980년 무렵부터 산업용 로봇 시장은 본격적으로 활성화되었다. 여기서 말하는 ‘산업용’이란 제2차 산업용을 뜻하지만, 당시부터 로봇의 용도는 제2차 산업용 이외로도 확대되어 큰 시장이 형성되어 갈 것으로 기대하고 있었으며, 현재도 그 기대는 고조되고 있다.
그림 1에 산업용 로봇의 세계 강국인 일본 국내의 최근 5년간 로봇 출하 상황을 정리한 것을 나타낸다. 이것을 보면, 2005년에는 7000억엔 규모에 육박하고 있는데, 출하액이 증가한 주된 요인은 경기 회복과, 수출이 성장하고 있기 때문으로 추측된다.

2. 차세대 로봇의 연구개발 동향

현재, 로봇의 연구개발은 매우 활발하다. 일본의 경제산업성은 관련 부처를 통해 고액의 연구개발비를 투자함과 동시에, 기술 로드맵의 책정, 로봇 비즈니스협의회 설립, 각 부처의 시책 등을 지원하고 있다. 또, 오사카 지역, 후쿠오카 지역, 이어서 이바라키현, 카나가와현 등, 로봇 산업을 지역의 신기간 산업으로 지정하고 그 진흥책을 강구해 오고 있다. 2006년 2월에 키타큐슈에서 개최된 로봇 관련산업 매칭페어의 출전사 분포를 그림 2에 나타낸다.

■ 제2차 산업용 로봇
현재, 제2차 산업용의 주된 용도는 자동차 산업에 있어서 용접과 도장, 전자산업에 있어서 부품 마운터, 액정패널 핸들링 등이다. 이러한 응용에 이용되고 있는 센싱 기술은 레이저 슬릿을 이용한 위치결정 보정이나, 바로 위에서 본 화상을 이용한 2차원 시각이라고 하는 비교적 단순한 것이다.
이에 대하여, 현재 연구개발의 대상이 되고 있는 것은, 3차원 시각을 이용한 핸들링을 하는 로봇, 인간과 공간을 공유하며 동작하는 로봇, 가이드가 불필요한 자율 주행 로봇 등이다. 핸들링에 대해서는 특히 유연물의 핸들링이 하네스 등을 대상으로 하여 수요가 있으며, 일본은 경제산업성의 프로젝트에 포함시켜 다루고 있다.
또, 인간 공존 로봇에 대해서는 근년 생산의 주류가 되고 있는 셀 생산을 대상으로 하고 있으며, 향후 큰 수요가 전망된다. 보급을 촉진하기 위해서는, 노동안전위생규칙의 예외 규정을 정한 노동성 고시의 ‘80와트 미만의 액추에이터를 가진 로봇에 대해서는 격리하지 않아도 된다’고 하는 규정에 대한 재검토가 필요하며, 현재 ISO에서 검토가 진행중이다.
이상과 같은 사항을 정리한 것을 그림 3에 나타낸다. 이 그래프의 가로축은 시간, 세로축은 제품의 단가이다. 세로축은 대수눈금을 사용하고 있으므로, 102가 10만엔, 103이 100만엔, 104가 1000만엔이다. 제2차 산업용 로봇의 단가는 현재 200만엔 정도로, 향후, 단가는 낮아지고, 성능은 향상되어 출하 대수가 계속 증가될 것으로 생각된다.

■ 제3차 산업용 로봇
현재 가장 많은 R&D 투자를 하고 있는 것이 이 카테고리일 것이다. 이미, 후지중공업(주)의 업무용 청소 로봇은 사업화되어 수억엔 규모의 비즈니스가 되고 있다. 이 사업이 성공하고 있는 주된 이유는 로봇을 판매하는 것이 아니라 서비스를 팔고 있는 점이다. 넓은 장소는 로봇을 이용하고, 좁은 장소는 인간이 청소하도록 하여, 청소 서비스를 저렴한 코스트로 제공하는 점이 포인트이다. 향후도, 이 사업은 성장해 갈 것으로 기대된다.
이후, 어떤 응용이 계속 이어질 것인가는 누구도 모른다. 몇 가지 든다면, 물류 자동화, 접객 서비스, 사업장내의 자동반송 등이 있을 것이다. 경비 로봇도 ALSOK 등에 의해 활발히 연구개발이 진행되고 있지만, 아직도 사업화에 대한 길은 보이지 않고 있다. 이 카테고리의 응용은, ‘인간이 하는 것보다 로봇이 하는 편이 좋은 결과가 얻어지는 일’로 분류되는 경우가 많다. 이에 더하여, 예를 들면 파트너 로봇을 간호 시설에 이용하는 등, ‘함께 있으면 즐거운 일’의 응용도 펼쳐질 것으로 기대된다.
이상, 정리한 것을 마찬가지로 그림 3에 나타낸다. 현재의 업무용 청소 로봇의 단가는 500만엔 정도이며, 이것이 업무용 로봇의 상한의 기준이다. 향후는 이보다 단가는 내려갈 것이며, 보급 대수는 반비례하여 증가해 갈 것으로 기대된다.

■ 로봇 가전
현재까지 단일 상품으로 연간 매상고가 100억엔을 넘은 로봇은 2개밖에 없다. 하나는 소니의 엔터테인먼트 로봇 AIBO, 또 하나는 iRobot사의 가정용 청소 로봇 Roomba이다. AIBO는 단가가 비쌌던 적도 있어서, 그 후의 매상은 감소하여 작년에 결국 생산이 중지되었다. Roomba에 대해서는 미국에서의 판매 단가가 250$부터로, 비교적 저렴하다는 점과, 청소라고 하는 누구나 싫어하는 일을 해주기 때문에 코스트와 메리트의 밸런스가 잡혀 있어, 현재도 연간 100만대 정도 계속 팔리고 있다.
iRobot사는 주식을 상장하여 창업자들은 상당히 부자가 되었다고 한다. 참고로, Roomba는 일본에서도 판매되고 있지만 지금까지는 그렇게 많이 팔리고 있지 않다. 이유는 다양한 제품이 있지만, 처음에 선택한 distributor가 적절하지 않았고, 일본에서의 판매 가격을 7만엔으로 비싸게 책정한 점, 다다미 룸과 실내가 좁다고 하는, 구미와는 다른 일본의 주택 사정 등이다.
그 외에, 부재중인 주택의 경비나 독거 고령자의 안부를 확인하는 시큐러티 관계의 요구가 높아짐에 따라, 몇 가지 제품도 이미 투입되고 있다. 또, 엔터테인먼트 응용도 유망한 시장이다. AIBO는 단가가 비싸지만, 수만엔으로 재미있는 로봇을 만들 수 있다면, 수십만대 규모의 수요는 충분히 있을 것으로 전망된다.
이상을 정리한 것을 그림 3에 나타낸다. 현재 상태에서는 단가의 상한 기준은 5만엔으로, 로봇 가전에 관해서는 기능이 향상되어 가면 단가의 상승도 기대할 수 있을 것이다. 이 그래프를 보면, AIBO가 특이점이 있다는 것을 잘 이해할 수 있을 것으로 생각한다.

■ 인조인간
혼다기술연구소, 소니, 카와다공업, 토요타를 비롯하여 많은 민간기업, 경제 산업성 등의 정부 기관이 고액의 투자를 하고 있는 것이 인조인간(Humanoid)이다. 1996년 혼다기술연구소의 P2의 발표로 발단된 인조인간의 개발 경쟁이 치열한 결과, 인조인간의 연구개발에서는 일본이 세계 정상을 차지하고 있다.
근년에 와서, 한국을 비롯한 독일, 프랑스, 중국 등에서 연구개발이 활발하게 진행되고 있지만, 아직도 일본은 다른 나라보다 월등하게 리드하고 있다. 카와다공업(주)도 항공기계사업으로 축적한 경량 고강성 메커니즘의 설계기술 등을 살려서 세계 최첨단 그룹의 일원으로서 연구개발을 진행하고 있다. 그림 4에 카와다공업(주)가 개발한 H6, HRP-2, 공룡 로봇, HRP-3P를 나타낸다.
이 중에서, HRP-2는 그 시제기를 이용하여, 실제 사람 크기의 인조인간으로서 세계 최초의 성과를 거둔 드러눕기, 일어나기, 유연 동작을 실현했다. 이러한 동작은 현재까지도 다른 로봇에서는 실현되지 않고 있다. 또, 2족 보행 공룡 로봇은, 작년에 개최된 愛·地球(Love The Earth) 박람회에서 185일간의 운용에 성공하여, 기술의 높은 신뢰성을 증명했다.
인조인간은 궁극의 로봇이며, 최종적으로는 로봇의 대부분이 이 형태로 수렴해 갈 것으로 생각되지만, 그때까지는 상당한 시간이 걸린다. 그래서, 연구개발의 순서를 면밀히 조사하여, 사업화할 수 있는 응용부터 사업화해 나가는 것이 중요하다.
최초의 응용이 연구개발용 플랫폼이다. HRP-2도 10대 이상 출시되었으며, 후지쓰가 개발한 HOAP 시리즈는 단가가 1자리수 저렴하지만 100대 이상 출시되었다. 다음에 이어진 것이 취미, 교육 응용으로, 콘도과학사의 KHR-1은 4000대 이상 판매되었다. 이상의 응용은, 각각 수억엔의 시장규모이다. 이것은 결코 큰 숫자는 아니지만, 시장의 시작 시기로서는 나쁘지 않은 실적이라고 생각된다.
다음에 유망한 것은 엔터테인먼트 응용이다. 愛·地球(Love The Earth) 박람회에서는 200만명 이상의 사람이 공룡 로봇을 방문했다. 전국 박람회에서도 큰 인기를 얻고 있다. 단가를 현재의 반액 정도로 내릴 수 있으면, 누계 세계 수요로 100대 정도의 시장은 있다고 생각한다. 연구개발 플랫폼 응용도 단가를 반에서 1/4 정도로 내릴 수 있으면 100대 규모의 수요는 있을 것이다.
1000대 규모의 출하를 실현하기 위해서는 ‘인간이 하는 것보다 로봇이 하는 편이 좋은 결과가 얻어지는 일’이 될 필요가 있다. 그 대상으로서는 높은 곳, 고온, 야간 등의 가혹하고 위험한 환경에서의 작업을 생각할 수 있다. 실제로 도입하기 위해서는 작업 능력의 향상, 신뢰성, 안전성, 코스트 등의 문제를 해결해야 한다. 그렇게 하기 위해서는 부단한 노력이 요구된다. 이상, 정리한 것을 그림 3에 나타낸다. 현재의 단가는 수천만엔이지만, 이것을 100만엔을 목표로 저감해 나갈 필요가 있다. 또 하나의 방향으로서, 보행 장해자를 대상으로 한 보행 보조기계의 개발을 들 수 있다. 이것을 실현하기 위해서는 다양한 노면상황을 인지 답파 가능한 안정된 2족 보행 기술이 필요한데, 잠재 수요가 매우 크고, 사회에도 큰 공헌을 하게 될 것이다.

3. 로봇 산업의 전망

현재, 로봇 산업은 시작에 불과하다. 지금까지 로봇 산업의 발전을 가로 막은 것은 기술의 발전이 충분하지 않았기 때문이다. 근년, 계산기의 비약적인 발전으로 각종 로봇 기술이 실용화의 시기를 맞이했다. 이동 로봇의 내비게이션 기술, 3차원 시각기술, 동작 플래닝 기술, 2족 보행 기술 등이 전형적인 예이다.
향후는 개개의 응용을 착실하게 사업으로 끌어가는 노력이 요구된다. 차세대 로봇의 출하 대수가 증가함에 따라, 관련 부품의 단가도 낮아지고, 로봇의 단가도 낮출 수 있어, 출하 대수가 증가한다고 하는 호순환을 형성할 수 있다. 문제는 누가 어떻게 이 루프를 시작할 것인가, 하는 점이다. 제3차 산업용에서는 후지중공업, 로봇 가전에서는 iRobot, 인조인간에서는 카와다공업이 선수를 쓰고 있다. 이들에 이어지는 1자리수 규모의 큰 시장 창출이 현재의 급선무이지만, 일반적으로 대기업에서는 연간 100억엔 미만의 사업은 인정하지 않는 것이 큰 장애가 되고 있다.
‘시작은 연간 10억엔 규모에서 출발해야 한다’는 것이 차세대 로봇의 산업화 열쇠이다. 이에 따라, 앞서 언급한 호순환 루프를 시작할 수 있는 것이다. ■