SCARA 로봇 vs 6축 다관절 로봇, 내 애플리케이션에 적합한 선택은?
산업용 로봇은 작업 속도와 정확성, 그리고 운영 효율성을 획기적으로 향상시킬 수 있는 솔루션이지만, 모든 애플리케이션에 딱 맞는 ‘만능 열쇠’는 아니다. 실제로 어떤 로봇을 선택하 느냐에 따라 자동화 프로젝트의 성공 여부가 좌우될 수 있다. 이번 기사에서는 산업 현장에서 가장 흔히 사용되는 두 가지 로봇, SCARA 로봇과 6축 다관절 로봇을 비교 분석해 본다. 각 로봇의 정의부터 장단점, 주요 적용 분야까지 살펴보고, 애플리케이션에 가장 적합한 로봇을 선택하기 위한 주요 고려사 항도 함께 소개한다.
SCARA 로봇이란?
SCARA는 ‘Selective Compliance Articulated Robot Arm(선택적 유연성을 지닌 관절형 로봇 암)’의 약자로, 여러 개의 관절로 이루어진 로봇 팔 구조를 갖추고 있으며, 애플리케이션에 따라 특화된 엔드 이펙터(end-effector) 를 장착할 수 있다. SCARA 로봇은 사람의 팔 움직임을 모방해 설계된 것이 특징이다.
일반적으로 받침대에 고정돼 설치되며, X축, Y 축, Z축 세 방향으로 원형 작업 영역을 제공하고, Z축 말단 에는 회전축(사람의 손목에 해당하는 부분)이 있어 말단 장비를 회전시킬 수 있다. 이러한 구조 덕분에 SCARA 로봇은 작업 영역 내에서 수평 방향으로 자유롭게 움직일 수있다. 수직 방향의 움직임도 가능하지만, 수직축이 고정되어 있어 다소 제한적이다.
SCARA 로봇의 장점: 산업 자동화 시장에서 SCARA 로봇은 빠른 속도와 높은 정밀도를 무기로 다양한 제조 공정에 활용되고 있다. 하지만 적용 가능 범위에는 제한이 있어, 목적에 맞는 선택이 중요하다. SCARA 로봇은 축 수가 적고 컴팩트한 구조 덕분에 산업용 로봇 중 가장 빠른 축에 속한다. 특히 Z축이 단단하게 고정돼 있어 불필요한 상하 움직 임이 줄어들고, 이로 인해 높은 수준의 정밀도를 유지할 수 있다.
이러한 특성 덕분에 SCARA 로봇은 픽 앤 플레이스(Pick and Place), 팔레타이징 및 디팔레타이징, 기계 상하차 작업 등 속도와 정확도가 요구 되는 분야에서 두각을 나타낸다. 또한 소형 부품 조립, 디스펜싱, 소규모 3D 프린팅 작업에도 자주 활용된다.
SCARA 로봇의 단점: 하지만 한계점도 분명하다. SCARA 로봇은 구조상 작업 반경이 1000mm 미만으로 제한되며, 4축 기반의 설계로 인해 6축 로봇에 비해 동작 범위가 좁다. 또한 일반적으로 20kg 이하의 하중만 처리할 수 있어 무거운 부하에는 적합하지 않다.
속도와 정밀도를 우선시 하는 공정에는 SCARA 로봇이 최적의 선택이 될 수 있다. 하지만 작업 공간의 범위, 하중 요구 조건, 유연한 동작이 필요한지 여부에 따라 다른 형태의 로봇과 비교해보는 것이 바람직하다.
6축 다관절 로봇이란?
6축 로봇은 제조업에서 가장 일반적으로 사용되는 관절형 로봇으로, 총 6개의 자유도를 갖고 있어 인간의 팔과 유사한 동작이 가능하다. 이 로봇은 X, Y, Z 세 공간축에서 움직일 수 있을 뿐만 아니라, 롤(Roll), 피치(Pitch), 요(Yaw) 회전도 수행할 수 있어 정밀한 방향 제어와 유연한 동작을 제공한다.
이러한 구조 덕분에 6축 로봇은 다양한 방향으로 부드럽게 움직일 수 있으며, 복잡한 조립 작업이나 넓은 작업 영역이 요구되는 공정에서도 탁월한 성능을 발휘한다. 유연성, 강도, 도달 거리 등에서 매우 우수한 특징을 보여주기 때문에 고도의 정밀성과 다기 능성이 요구되는 산업용 애플리케이션에 폭넓게 활용되고 있다.
6축 로봇의 장점: 6축 다관절 로봇은 유연한 움직임과 강력한 하중 처리 능력을 바탕으로 산업 현장에서 가장 널리 활용되는 로봇중 하나다. 특히 넓은 작업 범위와 다양한 자세 구현이 가능해 복잡한 작업에도 적합한 솔루션으로 주목받고 있다. 6개의 자유도를 가진 6축 로봇은 사람의 팔처럼 물체를 감싸거나 여러 방향으로 자유롭게 움직일 수 있어 SCARA 로봇보다 더 폭넓은 동작 범위와 유연성을 제공한다.
또한 최대 600kg까지의 하중을 처리할 수 있어 중량물을 다루는 공정에서도 안정적인 성능을 보인다. 작업 반경도 다양하다. 짧은 암부터 긴 암까지 다양한 모델이 있으며, 1000mm에서 2000mm까지의 도달 거리를 제공하는 등 사용 환경에 맞는 선택이 가능하다. 이처럼 넓은 작업 범위와 하중 처리 능력을 바탕으로, 6축 로봇은 용접, 도장, 팔레타이징, 피킹 앤 플레이스, 머신 텐딩, 검사, 복잡한 조립 작업 등 고난이도 애플리케이션에 주로 활용된다.
6축 로봇의 단점: 하지만 6축 로봇에도 단점은 있다. 설계 특성상 SCARA 로봇에 비해 동작 속도가 느릴 수 있으며, 정밀도 면에서는 소폭 열세를 보이기도 한다. 크기가 크고 작업 공간도 많이 차지하기 때문에 공간 제약이 있는 현장에서는 부담이 될 수 있으 며, 고가의 장비로 분류되기 때문에 초기 투자 비용도 SCARA 로봇에 비해 높다. 따라서 작업의 복잡성, 공간 여유, 하중 요건 등을 고려해 SCARA 로봇과 6축 로봇 중 어떤 시스템이 적합한지를 판단하는 것이 중요하다.
<표> SCARA 로봇 vs. 6축 로봇 비교
SCARA 로봇과 6축 로봇 선택 시 6가지 핵심 고려사항
SCARA 로봇과 6축 로봇은 모두 픽 앤 플레이스, 조립, 팔레타이징, 머신 텐딩 등 다양한 애플리케이션에 적합한 뛰어난 옵션이 다. 하지만 두 로봇은 각기 다른 장단점을 갖고 있어, 작업 환경과 목적에 따라 더 적합하거나 덜 적합할 수 있다. 다음은 SCARA 로봇과 6축 로봇 중에서 어떤 로봇을 선택할지 결정할 때 고려해야할 6가지 핵심 요소다.
1. 애플리케이션 세부 사항(Application details)
로봇이 수행해야 할 작업과 설치될 위치를 명확히 아는 것은 SCARA 로봇과 6축 로봇 중 어떤 것을 선택할지 결정하는 데 있어 가장 중요한 요소다. 적절한 로봇을 선택하려면 공정의 각 단계를 고려해야 하며, 로봇이 도달해야 할 거리나 조작해야 할 물체의 무게 같은 요소들도 함께 살펴봐야 한다.
2. 요구 도달 거리(Required reach)
로봇이 작업을 효율적으로 수행하기 위해 도달해야 하는 최대 거리를 정확히 파악하는 것이 필수적이다. 여기에는 로봇이 도달할수 있는 최대 수직 거리(가장 낮은 지점에서 가장 높은 지점까지) 와 최대 수평 거리(기지 중심에서 가장 먼 수평 지점까지)가 포함 된다. 이 외에도 작업 공간 내에서 장애물이나 물체를 피하면서 움직일 수 있는 능력도 함께 고려해야 한다.
3. 하중 용량(Payload capacity)
로봇이 감당할 수 있는 최대 하중을 의미한다. 하중에는 로봇이 다룰 물체뿐 아니라 장착될 엔드 이펙터나 그리퍼의 무게도 포함 된다. 로봇 모델마다 처리 가능한 하중 용량은 다르며, 일반적으로 6축 로봇이 SCARA 로봇보다 더 높은 하중을 감당할 수 있다. 따라서 선택하려는 로봇의 유형과 모델이 실제 다룰 물체의 무게와 크기를 효과적으로 처리할 수 있는지를 반드시 확인해야 한다.
4. 작동 속도(Running speed)
로봇이 주어진 거리를 얼마나 빠르게 이동할 수 있는지는 작업 수행 속도에 큰 영향을 미친다. 일반적으로 SCARA 로봇은 수평 방향에서는 6축 로봇보다 더 빠른 편이다. 반면, 6축 로봇은 더 유연한 동작이 가능하다. 작업에 있어 ‘속도’와 ‘기민함’ 중 어느 요소가 더 중요한지 판단한 뒤, 그에 맞는 선택을 해야 한다. 어떤 경우든 애플리케이션의 속도 요구사항을 충족할 수 있는 로봇을 선택해 생산성과 효율성을 높이는 것이 중요하다.
5. 반복 정밀도(Repeatability)
반복 정밀도란 로봇이 동일한 작업을 반복할 때 항상 동일한 위치에 정확히 도달하는 능력을 의미한다. 높은 정밀도가 요구되는 애플리케이션에서는 반복 정밀도가 높은 로봇이 필요하며, 선택 시이 요소를 중요하게 고려해야 한다.
6. 공간 및 설치 면적(Space and Footprint)
로봇이 실제 작업을 수행할 작업 공간의 크기도 로봇 선정 과정 에서 중요한 요소다. 공간이 좁거나 장애물이 많은 환경에서는 이점이 더욱 중요해진다. 작업 공간이 제한적인 경우, 일반적으로 크기가 더 작고 컴팩트한 SCARA 로봇이 적합할 수 있다.
자료제공: JHFOSTER(www.jhfoster.com)
