‘2014년 한국 산업자동화 시장전망 보고서’는 2013년에 이어 산업용 로봇과 머신비전을 올해의 핵심 분야로 선정했다. 산업자동화는 제품 계획에서 설계, 생산 단계에서 제어, 관리 및 운용 등을 자동화하는 시스템으로 생산 설비의 비용 절감과 생산성 향상을 위해 관련 기기는 꾸준히 발전하고 있다.

산업통상자원부가 발표한 전 세계 산업자동화 시장 규모는 2000년 817억 달러에서 2015년 2,352억 달러로 연평균 7.3%의 성장을 예측했다. 특히 산업용 로봇은 가장 빠르게 2000년 63억 달러에서 2015년까지 연평균 15.6%의 성장을 거둘 것으로 전망했다. 국내 역시 산업용 로봇 시장은 빠르게 2000년 1,200억 원에서 2015년 1조 9,124억 원으로 20.3% 성장할 것으로 내다봤다. 

또한 최근 ‘산업자동화 트렌드와 주요 산업자동화 기기의 시장동향’ 논문에서는 산업자동화 트렌드로 IT 기술과의 융,복합화를 꼽았다. 산업자동화 시스템이 네트워크와 인터넷, 모바일 기술 등의 IT 기술과 융합하면서 통합적 관리가 가능해진다는 것이다. 또한 산업용 로봇이 위험하거나 단순한 업무를 대체함은 물론, 3차원 환경 인식이 가능해지면서 로봇 암(arm)이 주요 공정에 필수적으로 투입되어 산업자동화의 중요 역할을 할 것이라고 소개했다.

점차 증가하는 로봇의 활용도

전 세계적으로 제조 기업은 제품의 품질을 높이기 위해 로봇의 활용도를 점차 높이고 있다. 이미 2012년 전 세계 산업용 로봇은 약 18만대가 생산됐으며 중국을 포함한 신흥국을 중심으로 빠르게 성장하고 있다. 이는 제조 기업이 중국 및 개발도상국의 인건비 상승과 제품 품질 유지를 위한 방법으로 인력을 대체하는 추세가 반영된 것이다.

또한 제조 기업은 제품 공정 과정의 경영 합리화를 위해 자동화에 대한 관심을 나타내고 있다. 대규모 제조사는 작업장의 자동화를 실현해 생산공정에 상당한 유연성을 누리지만, 소규모 제조사는 생산성을 증대할 수 있는 공장 자동화를 실현하지 못하고 있어 제품의 품질을 향상하는 데 필요한 천연자원의 부족을 겪고 있다. 이는 개발도상국이나 급성장하는 아시아의 몇몇 국가의 제조사가 직면하는 문제이다.

이러한 문제는 제품의 품질을 유지하면서 결함을 최소화하고 증가하는 인건비를 관리하는 기업 입장에서는 큰 부담일 수밖에 없다. 해결책으로는 비용이 저렴한 국가에 위탁생산하여 노동력을 증대하고 품질보다 수량에 가치를 두거나 자동화를 선택하는 등의 방법이 있다. 하지만 위탁생산은 단기적인 방책일 뿐이다.

코-로봇, 소규모 기업도 활용

지난해 미국의 ‘인더스트리 위크’는 ‘2013년 올해의 기술’로 사람과 협업할 수 있는 ‘코-로봇(Collaborative Robots, Co-robot)’을 선정했다. 새롭게 등장한 코-로봇은 ‘유니버설 로봇(Universal Robot)’의 ‘로봇 암(arm)’과 ‘리싱크 로보틱스(Rethink Robotics)’의 ‘백스터(Baxter)’ 등으로 공장 자동화가 어려운 기업에 새로운 기회를 줄 수 있다.

과거 로봇은 엔지니어가 엔지니어를 위해 만든 비싸고 무거우며 작동하기 힘든 로봇이 대부분이었다. 하지만 로봇이 항상 극한의 무거운 짐을 옮겨야 하는 것만은 아니다. 제품 생산 공정에서 조립하고 리프팅하는 작업이 점점 많아져 날렵한 로봇 암도 필요하다. 따라서 매일 사용할 수 있는 작은 로봇 암이 제품화되고 있다. 크기가 작고 저소음의 로봇은 생산 작업의 자동화를 통해 관련 기업의 경영 합리화를 이룰 수 있는 단순하고 이상적인 솔루션이 될 수 있다.

다양한 장점으로 빠른 투자수익 달성

기업들이 자동화를 실현하는 데에 투자되는 초기비용은 클 것이다. 하지만 자동화가 주는 품질과 신뢰성 향상, 부품 사이클 기간 및 폐기물 감소 그리고 직원 이직률 감소 등의 장점으로 빠른 투자수익을 달성할 수 있다. 특히 생산설비의 자동화는 직원들의 능력과 전문성에 더 많은 초점을 맞출 수 있어 불필요한 고용 및 교육비용을 들지 않는다.

이 모든 장점을 위해 기업의 결정권자는 그들의 생산설비에 맞는 적합한 로봇을 찾아야 할 것이다. 로봇 투입 시 반동 동작의 정밀성과 신뢰성, 사용자 편리성, 생산설비에 사람과 함께 작업할 수 있는 안전 요소 등을 고려해야 한다. 이 같은 요건은 유연하면서도 추가 비용이 들지 않고 소프트웨어 업그레이드할 수 있는 유니버설 로봇의 UR5 및 UR10이 완벽하게 충족한다.



사용자 친화적인 로봇

2003년 유니버설 로봇은 로봇 설치와 프로그래밍이 쉬운 경량의 로봇을 개발하기 위해 설립됐다. 당시의 로봇은 무겁고 비쌌으며 컨트롤하기 불편했다. 2009년 출시된 UR5 로봇 암은 유연하면서도 사용자 편리성, 안전성 등 모든 산업 프로세스를 자동화할 수 있다. 또한 UR5는 6축 로봇 암으로 작업 반경이 850 mm(85 cm)이며 무게는 18 kg로 최대 5 kg의 하중을 지지할 수 있다.

기존 로봇들의 무게가 50 ~ 100 kg인 것에 비해 상당히 우수하다. UR5와 함께 제공되는 컨트롤러 박스는 29 kg으로 1 sqm의 작은 풋 프린트와 결합해 작업 공간에서도 유연성을 제공함은 물론, 생산설비 어디서나 설치하고 프로그래밍할 수 있다. 따라서 제조 기업은 생산 라인의 전체 레이아웃을 변경할 필요 없이 UR5를 설치해 비용을 절약할 수 있다.

이 같은 장점은 소규모 기업이 생산하는 작은 양의 제품이나 계절성 제품의 자동화에 쉽게 활용할 수 있다. 실제 중소기업에서 유니버설 로봇을 장착하고 로봇 암의 작은 풋프린트의 장점을 활용해 2CNC 기계와 함께 80여개에 이르는 다양한 제품을 생산한 사례도 있다.

2012년 출시된 UR10은 10 kg의 하중을 지지할 수 있고 130 cm의 작업 반경을 제공한다. UR10은 UR5와 같은 원리로 설계되어 사용이 쉽고 어떠한 환경에서도 작동할 수 있다. 또한 두 로봇 모두 전력소모량이 각각 200 W와 350 W로 전원 연결 시, 어떠한 변압기도 필요치 않고 단상 전원으로 바로 플러그를 끼워 사용할 수 있다. 이밖에도 소프트웨어를 지원해 약 18개의 언어로 제공되며 매년 고객들에게 연 2회 무료 업그레이드 서비스를 제공한다.

생산설비에서 사용되는 로봇은 사람과 협업하기 때문에 안전성이 무척 중요하다. 유니버설 로봇은 코-로봇의 ISO 표준 인증과 150 뉴턴 이상의 파워를 초과하지 않는다. 만약 상당한 힘의 저항을 받게 되면 자동으로 작동이 멈춘다. 이 기능은 작업 공간에 안전성을 극대화해 안전 보호막의 설치비용은 물론, 작업자가 위험에 노출되지 않고도 로봇과 나란히 서서 작업할 수 있다(코-로봇일 경우). 유니버설 로봇은 기존의 로봇보다 약 30~40%의 초기 비용이 저렴해 소규모 기업에 자동화의 꿈을 실현케 한다.

결론

이제 기업은 자동화의 가능성을 이해하고 활용할 수 있어야 한다. 특히 아시아의 경제 및 사회 여건을 고려할 때 자동화는 더욱 중요해질 것이다. 기존 인프라에 의존하는 것은 더는 성장을 기대할 수 없음은 물론, 인건비를 위해 저렴한 시장으로 사업장을 이전하겠다는 판단도 대안이 될 수 없다. 마지막으로 경영진은 자동화를 통해 작업 공간을 더 넓게 활용하고 직원이 더 나은 업무에 매진해 그들의 능력을 최대한 발휘할 수 있도록 해야 한다.