세계 각국의 제조업용 로봇 개발 동향

제조업용 로봇도입의 긍정적 효과를 인지한 세계 각국은 정부차원에서 침체된 자국 제조업 부흥을 위해 로봇활용을 촉진하는 다양한 정책을 추진 중에 있다.

글│한국생산기술연구원 스마트제조혁신센터 이상무

제조업 부흥을 위한 로봇 활용 정책

국가별 주요 활용 정책을 살펴보면, 미국의 경우 제조업 부흥책의 일환으로 첨단 제조파트너십(AMP)을 발표하고, 인간 협업형 로봇인 Co-Robot 개발 및 활용을 지원하고 있으며, R&D 뿐만 아니라 시제품에 대한 대규모 테스트베드 실증을 통한 기능향상 등의 지원도 이어지고 있다. 또한 로봇·혁신적 제조 공정 등 첨단 제조기술 R&D에 이미 2013년 22억달러가 투자되기도 했다. 유럽에서 독일은 중소 제조업 활성화를 위한 인간-로봇 공동작업 체계(SME Robotics Work System) 개발 등 “하이테크전략(Industry 4.0)”을 적극 추진해 나가고 있고, 프랑스는 중소기업 경쟁력 강화를 위한 로봇 설비화 프로그램(Robot start PME)으로 중소기업 로봇설비 투자의 10%까지 3,300만 유로 지원할 계획(목표 750개 기업)인 것으로 나타났다. 네덜란드도 독일의Industry4.0에 대응하여, 경제부, 경제인연합(FME), 상공회의소, 응용과학연구소(TNO)가 공동으로 2014년 4월 Smart Industry를 발표했다.
 

아시아의 로봇 활용 현황

그렇다면 현재 아시아의 산업용 활용 현황은 어떨까?

먼저 중국은 로봇산업연맹설립(2013.4월), 로봇산업단지운영, “과학기술5개년계획(12차,‘11~’15)”을 통해 로봇개발 적극 투자 지원하고 있다. 칭다오, 광저우, 충칭시 주변 로봇산업단지를 중심으로 로봇조립 완제품 제조, 로봇부품 연구 및 개발 기지를 설립해 연간 5만대의 로봇생산 계획을 세워놓았다. 시진핑 국가주석은 로봇기술이 제조업뿐만 아니라 국가의 경쟁력이라고 발표하면서, ‘세계 1위 로봇강국’, ‘세계최대로봇국가’가 될 것이라고 강조하고 있는 상황이다.
 

한편 일본의 경우, 아베총리의 新산업혁명연설(2014.5월,OECD각료회의)에서 성장전략의 핵심정책으로 로봇혁명을 추진한다고 발표했으며, 이를 통해 중소기업의 로봇 설비 도입시 세액공제(`14.1~`16.3월) 및 설치 규제완화 등의 전략을 내세웠다. 그리고 일본 “산업경쟁력회의”에서 「일본재흥전략」을 발표, ‘로봇혁명회의’를 출범하고, 2020년까지 제조분야에서 현재의 2배(6천억엔에서 1.2조엔), 서비스 등 非제조분야에서 현재의 20배(6백억엔에서 1.2조엔)로 확장했다. 2011년 경제산업성에서 「로봇기술도입사례집」을 발표(14개 산업, 54개 사례)하는 등 로봇활용 제고를 위해 노력하고 있는 일본은 2014년 7월 NEDO에서 로봇활용 촉진을 위해 세계최초 「로봇백서2014」를 발표하기도 했다.

그 밖에도 태국은 제조용 로봇개발로 차세대 산업경쟁력을 확보하고 2017년까지 의료로봇 개발 국산화를 목표로6,700만달러 투자를 발표한 바 있다. 이런 상황에서 제조업용 로봇 전망(BCG, 2015.2)에 따르면, 로봇은 저임금국가로의 공장 이동을 멈추게 할 것으로 예상되며, 소량/유연생산에 경제적으로 대처할 것으로 보인다. 또한 로봇 작업 프로그램을 통해 공장 set-up 확산이 쉬워질 뿐만 아니라, 중소기업도 ,000 정도의 로봇을 활용할 수 있게 될 것으로 예상된다. 이를 통해 근로자들은 보다 고급직의 일을 담당하게 될 것이며, 제조기업은 보다 경각심을 높여야 한다.

제조업용 로봇 기술 동향

로봇은 단순 반복 작업에서 3D 작업 및 고정밀 작업으로, 그리고 인간-로봇협업작업에서 Robotic Factory로 점차 발전해왔다. 이는 스마트 공장에서 운영 가능한 가볍고 유연한 로봇, 인간과 로봇의 협업 생산체계로의 진화를 의미하고 있으며, 산업성장지원의 일환으로 주력 산업 경쟁력 강화(자동차, 디스플레이, 스마트기기 등) 및 중소 제조업 지원(공정자동화, 인력난해소)에도 앞장서고 있다. 특히 저비용, 작업자 공간 공유, 이지 티칭, 플랙서블 등의 특징으로 무장한 점도 눈에 띄고 있으며, 저가 로봇의 확산 추세에 접어들은 것으로 파악된다.
 

특히 인간-로봇협업로봇인 양팔 로봇이 등장했는데, 이 로봇의 장점은 전문지식이 없는 작업자도 쉽게 로봇에 직접적인 방법으로 작업지시 가능해졌으며, 디버링 작업의 직접 교시 및 재현, 중량물 조립작업 등 전문 인력이 부족한 중소기업 현장에 적용이 가능해졌다. 양팔 작업로봇은 협조 작업을 통한 다중부품 조작/조립, 지그리스 공정구현, 여유 자유도를 이용한 작업의 유연성 확보 용이성으로 무장했으며, Yaskawa, Seiko Epson, Nachi, ABB, Kawada 등 많은 로봇기업이 양팔로봇을 출시했다.

제조업용 로봇의 용도별 적용 분야는 매우 광범위하다. 이송(FPD, 웨이퍼), 스팟용접, 핸들링(전자부품, 자동차부품), 도장, 씰링, 취출, 로딩, 언로딩, 아크용접, 연마, 디버링, 팔레타이징, 시험, 검사, 조립(로봇산업실태조사(2012년) 제조업용 로봇 용도별 출하 현황) 등 외에도 아크용접, 스팟용접, 핸들링, 로딩, 언로딩, 도장, 팔레타이징, 조립, 연마(ABB : most popular applications for industrial robots) 등도 적용분야에 모두 포함된다.

국내 중소제조기업 현황

한편 제조업의 스마트화 방안(2013년, 생기원)이 발표한 국내 중소 제조기업 현황 자료에 따르면, 로봇 적용으로 생산성 향상, 매출 증대 등 파급효과가 큰 중소 제조기업 선정 기준의 마련이 절실한 것으로 나타났다. 국내 중소 제조기업은 생산성 향상에 애로사항을 겪고 있다. 자동화, 기술개발, 생산 공정 개선 등의 필요성은 인지하고 있으나, 자금문제, 기술부족 등의 문제로 자체 추진에 한계가 나타나고 있다. 정부가 2011~2013년 지원한 중소 제조로봇 보급사업은 주조, 금형, 용접, 소성가공, 열처리,표면처리 등 6대 뿌리산업 분야 및 전후 연계공정에 공정개선을 위한 로봇시스템 구축 지원으로 이뤄졌으며, 10개 주관기관/53개 수요기업으로 보급 및 확산을 수행했다. 총 소요예산은108.9억원(컨소시엄 102.3억, 추진단 6.6억원)이었고, 공급처(주관기관) 총 누적매출액은 451.2억원(2014년말기준, 279set 907대)으로 집계됐다. 2012년 최종실적은 45.6억원(매출실적, 19set 33대), 2013년 최종실적은 189.7억원(매출실적, 102set 416대), 2014년 최종실적은 각각 215.9억원(매출실적, 158set 458대)이었다.

특히 정부는 중소제조 취약공정에 초점을 맞췄다. 중소 제조업 분야 중산업비중(중소기업수, 매출액규모등), 인력고용비중(종사자수, 생산직비율등) 및 제조업용 로봇의 생산현황과 수입현황은 높지만, 생산성(노동 한 단위 당 부가가치, 총 요소 생산성 등)은 낮아 공정혁신에 의한 경쟁력 강화가 필요한 분야의 제조공정을 적극 지원했다. 이를 통해 중소제조기업의 취약공정을 로봇시스템과 융합된 제조공정으로 혁신하고, 중소제조기업의 경쟁력 강화, 국산 제조로봇의 보급 및 확산했다. 촉진사업 결과물 보급·확산 및 기술 컨설팅 강화도 동시에 이뤄졌다.

스마트공장 보급, 확산 방안

정부는 스마트공장 보급 및 확산의 일환으로 2020년까지 1만개 공장을 스마트화 할 계획이라고 밝혔다. 특히 IT, SW, 사물인터넷 등을 활용해 생산 전과정을 지능화, 최적화한 낭비 제로의 공장을 꾸미겠다는 목표다. 구체적인 내용을 살펴보면, 단기적으로는 범용기술을 활용하여 기초·중간 수준의 스마트공장을 중소·중견기업에 확산해 조기 성과창출, 고도화 스마트공장 도입 기반을 확충할 계획이며, 중장기적으로는 고도화된 스마트공장 모델을 제시하고 관련기술 개발, 선진국과 협력을 통해 세계적 수준의 제조-ICT 융합구현공정(독일Industry 4.0 수준의고도화촉진)을 구축할 계획이다.

스마트공장보급, 확산이 제조현장 네트워크화, 생산관리 자동화에 집중될 우려가 있기 때문에, 중소 제조기업의 경우 제조현장 스마트화(제조공정자동화)를 위한 지원이 필요한 것으로 분석되고 있는 가운데, 중소 제조기업의 제조공정을 로봇시스템과 융합된 스마트제조 공정으로 혁신하고, 중소 제조기업의 공정분석을 통한 개선사항 도출, 신뢰성 향상방안 도출, 기술지원 등의 로봇엔지니어링 서비스도 필요한 것으로 나타났으며, 이를 중점 지원해 중소 제조기업의 경쟁력강화, 제조 현장의 스마트화로 스마트공장기반을 구축할 계획이다.
 

향후 과제

중소제조 기업이 로봇 도입을 망설이는 첫 번째 이유는 초기 투자비용의 부담 때문인 것으로 조사됐다. 이에 제조업용 로봇 도입 지원에 있어서 장기적으로는 로봇 가격 인하를 위한 부품 국산화, 생산기술 향상을 통한 원가 절감, 대량생산, 체계 구축 등이 필요하며, 단기적으로는 로봇 도입 비용 지원 등 대규모 보급사업의 필요성에 정부는 집중하고 있다. 또한 중소제조기업의 공정 분석을 통한 개선 사항 및 생산성 향상 방안 도출 및 로봇자동화 지원, 기술지원 등의 로봇 엔지니어링 서비스도 필요한 것으로 나타났다.
 

제조업용 로봇 수출 지원 활성화 방안

한편, 제조업용 로봇 수출은 최근 5년동안 연평균 68% 수준의 고성장 추세로 전체 로봇산업의 성장을 견인하고 있다. 아직 확대 여력이 충분한 중국 등 로봇 신흥시장이 있다는 점에 주목할 필요가 있는 부분이다. 국내 제조업용 로봇은 중국 수출이 큰 폭의 증가세를 보이고 있으나, 중국 내 로봇 수입국 순위는 일본, 독일, 스웨덴에 이어 4위에 머무르고 있다. 금액은 일본의 1/14, 독일의 1/4 수준에 불과하며, 아울러 중국의 노동자 1만명당 로봇도입 대수(로봇밀도)는 23으로 아직 해외 유수 기업들에 크게 못 미치는 수준이다.

구체적으로 중국, 베트남, 태국 등 아시아 및 호주권의 제조용 로봇 시장규모 확대와 적용산업별(전기, 전자, 자동차, 금속기계, 제약산업) 등에서도 로봇에 대한 투자 증가 추세에 맞춰 정부는 국가별, 적용산업별 맞춤형 수출을 지원할 계획인 것으로 나타났다.
 

중소제조 공정혁신 로봇활용 지원사업

이 같은 상황에서 정부는 중소제조 공정혁신 로봇활용 지원사업을 기획중에 있다. 이를 통해 로봇융합 중소 제조 공정혁신을 통한 세계 최고 제조강국을 실현하겠다는 목표다. 목표 및 전략은 먼저 로봇활용으로 경쟁력 극대화 가능한 10대 제조분야 선정 및 지원이다. 기업수, 종사자수는 상대적으로 많으나 인력이 부족하고, 로봇적용으로 생산성 향상, 매출(수출) 증대 등 파급효과가 클 것으로 예상되는 기업군(동종, 유사공정)에 대하여 적극 지원할 계획이다. 주요 업종은 ①식·음료, ②섬유·피목, ③목재·종이류, ④플라스틱·화학, ⑤금속가공, ⑥전자부품·장비, ⑦의료·광학기계, ⑧자동차부품, ⑨물류시스템, ⑩기계장비 등이다.

이를 위해 로봇엔지니어링 서비스를 통해 제조공정 혁신 컨설팅, 현장 맞춤형 생산기술 개선, 분야별 표준 공정 모델개발 및 보급하며, 중소 제조로봇 도입지원의 일환으로 로봇자동화시스템 도입 지원(최대1/2지원)을 기획중이다. 아울러 로봇활용 교육지원으로 종소제조기업, SI업체종업원 등에 대한 로봇활용 맞춤형 교육도 진행할 계획이다.

로봇융합 비즈니스 전략 로드맵

더불어 의료, 문화 등 8대 로봇융합 유망분야의 비즈니스 모델과 연계한 R&D 및 제도개선, 보급확산 등 구체적 추진전략 제시한 로드맵도 기획중이다. 분야별 신규 비즈니스 모델(수요+제품+솔루션 등) 발굴 또는 개발에 집중하고, R&D제도개선, 지원체계(인증, 표준, 인력, 보급지원 등) 패키지 전략을 제시해 단기(2~3년 내)적으로 성과창출 가능한 징검다리 프로젝트 발굴 및 지원하겠다는 계획이다.

자료제공 | 한국생산기술연구원(www.kitech.re.kr)