SIMTOS존
[SIMTOS 2018] - 대한민국 로봇산업 기술로드맵 Ⅱ- 미래성장동력 ‘로봇산업’, 인간친화적인 기술로 승부
작성자 : 관리자
2018-01-12 |
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R&D TREND I 자료 _ 산업통상자원부, 한국산업기술평가관리원
4차 산업혁명을 이끌어 갈 로봇이 인간의 생활 전반에 긍정적인 영향을 끼칠 것은 자명한 사실이다. 외부환경 인식과 상황 판단으로 행동하는 로봇의 지능화와 고도화를 위해 로봇 산업의 성장 잠재력을 발굴하는 것은 기술개발 여하에 따라 달라진다. 지난호에 이어 국내 로봇산업의 기술지원 현황과 원천기술 확보를 위한 중장기적인 연구개발 육성 정책을 진단해 본다.
안전로봇
안전로봇이란, 인간의 안전을 위하여 전문적이고 공공적인 성격의 서비스를 수행하는 로봇으로 산업시설, 대형 건물 등의 진단, 경비 또는 화재나 재난 환경에서 활용할 수 있는 사회안전 로봇, 병사 대체/보조, 군사시설의 보호 등 효율적인 군사 작전 임무 수행을 위한 국방 로봇, 원자력 시설의 모니터링, 유지/보수, 사고대응 등을 위한 원자력 로봇을 포함한다.
특히 전 세계적인 도시화·산업화 및 기후변화에 따른 신종 재난·안전 위험과 국가 기반 시설 노후화 진전에 따른 시설물 위험 증가로 관련시장이 중장기 블루오션으로 부상 중이다.안전로봇은 2015년 기준 11.2억 달러 규모로 2011년 이후 연평균 8%대 이상 성장률을 보이고 있으며, 전체의 90% 이상을 국방로봇이 차지하고 있다. 국내 시장은 2014년 기준 300억원으로 규모는 작지만 연평균 24%이상 급성장 추세이다.
적용 분야로 AGV, UAV 등 로봇 플랫폼에 다양한 센서를 장착해 도로, 댐, 교량, 배관 등의 검사/진단, 감시 등에 적용하고자 하는 노력이 있으며, 소방, 재난 사고 대응 분야에서도 사고 상황의 신속한 파악 및 작업 지원을 위한 로봇을 개발하고 있다. 국방 분야는 정찰, 지뢰탐사, 폭탄처리 로봇 및 기지방호, 근력증강, 이송 로봇 등 군사적 목적의 임무 수행 지원을 위한 기술을 개발 중이다. 원자력 분야는 후쿠시마 원전 사고를 계기로 원전 검사, 유지보수, 사고대응, 해체 등 분야 기술개발에 대한 수요가 증가하고 있다.
안전로봇이 시장에 본격적으로 확산되기 위해서는 원전, 재난 등 극한 환경에서의 내환경성과 작업 목적에 특화된 전용 이동 로봇 플랫폼 및 부품 개발을 통해 기반 기술력 확보가 선행되어야 하고, 활용 현장의 특성상 로봇 자율 판단으로 문제 해결 수준까지는 단기간 도달이 어려우므로, 완전 자율 로봇이 아닌 협업 개념(원격제어, 반자율 등)의 로봇으로 우선 접근하고 수요자(소방관, 군인 등)와 연계한 장기적 실증 실적 확보 및 정책적/제도적 지원이 필요하다.
개인서비스 로봇
개인서비스 로봇은 2015년 기준 전체 로봇시장의 12.3% 규모, 6년 평균 성장률이 33%로 타 로봇 종류에 비해 비교적 큰 성장을 거두었으나, 2015년 기준 성장률이 최근 3.8%로 둔화되고 있는 추세다. 가사용 로봇의 대부분을 차지하고 있는 청소로봇 보급 정체 및 신규 로봇제품의 시장 확장 실패 등이 주요 원인인 것으로 분석된다.
개인서비스 로봇은 소득증가에 따른 개인구매력 향상, 고령화 추세에 따른 인력 서비스의 수요 증가에 대한 대응책, 요구기능을 충족시킬 수 있는 AI 및 HRI 기술 발달 등의 요인에 따라 시장 성장 잠재력이 매우 크나 아직 가격대비 요구 기능/ 성능을 만족할 수 있는 역량이 부족한 상태다.
최근 글로벌 IT 기업의 로봇산업 진출과 IT 및 AI 기술 경쟁에 돌입하면서 신규 서비스 로봇의 시장 확대 기대감이 고조되고 있다. 특히 음성기반 대화 엔진 및 감정 상호작용이 가능한 소셜 로봇이 다양하게 출시되면서 새롭게 시장을 견인할 것으로 주목받고 있다. 국내에서도 로봇시장 진출 등의 변화가 일어나고 있다.
개인서비스 로봇은 ‘인간’을 대상으로 하는 서비스 로봇인 만큼 인간과 같은 지능과 상호작용 능력이 요구되어 기술적인 장벽이 매우 높다. 따라서, 단기적으로는 안내, 접객, 엔터테인먼트 등 특정 영역, 전문분야에 특화된 서비스 및 콘텐츠를 강화해 상호작용 및 지능에 대한 사용자의 기대치를 낮출 필요가 있다.
장기적으로는 인간의 행동을 이해하고 이에 대응하기 위한 클라우드 및 빅데이터 기반 로봇의 학습 기술, 실내 이동 및 조작이 가능한 동작기술, 인간과 직접 접촉하여 물리적인 도움을 줄 수 있는 소프트 로봇 기술 등의 개발로 현재 기술의 한계를 극복함으로써 저출산 고령화 시대에 개인을 보조하는 도우미로서 다양한 역할을 수행할 것으로 예상된다.
로봇부품
로봇부품은 센서, 구동기, 제어기 등 로봇 완제품의 성능과 신뢰성을 좌우하는 핵심 요소 기술로 로봇 완제품(시스템)의 디자인, 가격, 성능을 결정하며 제품 경쟁력에 차지하는 비중이 절대적이다. 2015년 기준 전 세계 주요 로봇 부품시장은 센서 9.5억불, 액추에이터 7.4억불, 로봇근육 및 관절부품 11.8억불, 제어기 15.6억불 규모로 시장 규모를 형성하고 있으며 평균 12.4%의 성장세가 예상되나, 주요부품의 국산화율은 저가형 개인서비스 로봇을 제외하고 30%에 미치지 못하고 있다.
제조용 로봇은 부품 모듈화에 의한 경량/저가화가 시장에서의 제품경쟁력으로 자리매김 하고 있으며 전문 서비스 로봇의 경우 특정 외산 부품에 대한 의존도가 높고, 개인서비스 로봇은 로봇 지능기술에 외산 저가 부품을 연계해 탑재하고 있는 상황이다.
국내 로봇 부품기술은 성능대비 가격 경쟁력 확보에 어려움을 겪고 있으며, 이로 인한 외산부품 의존도를 낮추기 위한 부품-시스템 기업 간 국내 로봇 제품-부품 생태계 육성이 필요하다.
제조용 로봇부품은 가격경쟁력을 가지면서도 외산제품 이상의 성능수준을 낼 수 있는 구동기, 제어기의 국산화개발 및 고신뢰성 확보가 필요하며, 전문 서비스 로봇용 부품은 물류서비스 로봇, 사회안전 로봇 등의 시장진출에 따른 관련부품 개발이 요구된다.
개인서비스 로봇 역시 소셜 로봇 및 정리정돈 로봇, 빨래정리 로봇 등 가사도우미 로봇의 시장진출이 예고되고 있어 이에 대한 부품 대비도 해야 한다.
미래 제조용 로봇은 전통적인 자동차, 전자 분야에서 식품가공, 이송/준비공정, 전문 서비스 로봇은 의료·재활, 전문 간호, 국방·농업, 개인서비스 로봇은 헬스케어 로봇, 경량 머니퓰레이션 기반의 가사작업 로봇 도입 등 다양한 분야 로봇의 활용이 확대될 전망이므로 이에 따른 전용·공용 부품 개발 및 생태계 구축을 위한 지원이 병행되어야 할 것이다.
로봇 소프트웨어 및 지능
로봇 소프트웨어는 로봇과 로봇 기술기반의 자동화 기계장치를 구동하거나 유지보수 하는 것을 지원하는 소프트웨어로서, 로봇 기구를 조작하고 이동시키기 위해 제어하는 전통적 역할에서 인공지능, 클라우드, 빅데이터, IoT 등의 IT 기술들이 융합되어 지능화된 작업, 이동, HRI, 판단, 통합제어 등에 활용되는 방향으로 발전하고 있다.
전 세계적으로 개발도구와 시뮬레이터를 포함하는 로봇 소프트웨어에 대한 중요성은 높아지고 있으나, 아직까지 로봇 소프트웨어 시장은 활성화되지 못한 실정이다.
국내에서는 로봇 소프트웨어를 독립된 제품이 아닌 상용 로봇에 의존하는 부속품으로 여기는 경향이 있고 개발 회사조차 자체 개발 노력이 미흡해 글로벌 경쟁력을 갖춘 로봇 소프트웨어 전문 업체가 부족한 상황이다.
ISO와 IEC 등의 국제 표준단체는 협동 로봇을 포함한 로봇 및 자동화기계 등에 대한 안전기준을 제시하고 있으며, 이를 충족할 수 있는 소프트웨어 개발이 활발히 진행중이다.
특히, 로봇 지능화 소프트웨어의 경우에는 전 세계적으로 비정형화된 작업 환경에 적용할 수 있는 이동 및 작업 지능을 위한 인공지능 융합 연구가 진행되고 있다. 국내에서도 서비스로봇과 제조업용 로봇이 인공지능 기반의 원천기술 확보를 위한 중장기적인 연구개발이 시급하다.
로봇 자동화 소프트웨어의 도전목표로 국내 로봇산업에서 활용성이 더욱 커질 것으로 기대되는 “디지털 가상생산 기반의 로봇 OLP 소프트웨어” 분야와 로봇 제품의 신뢰성과 성능을 높여줄 수 있고 다양한 로봇 및 자동화 기계장치에 활용 가능한 “SW 모듈화, 로봇 미들웨어 및 인공지능 프레임워크 기술”에 대한 지원이 필요한 시점이다.
로봇 지능화 소프트웨어의 도전목표로 제조업용 로봇을 위한 “집단 학습과 학습 결과의 전이가 가능한 인공지능 소프트웨어 프레임워크 기술”과 동작환경의 복잡성과 불확실성이 존재하는 다양한 비정형화된 환경에서 서비스로봇이 스스로 단독 임무수행이 가능하도록 하는 기술, 서비스 로봇이 비정형 환경을 이해하고 객체를 인식하기 위한 전략 학습과 추론 가능한 기술 개발이 필요하다. 또한 로봇의 시각정보를 기반으로 대화를 생성하고 지식을 스스로 구축할 수 있는 “로봇 시각대화 소프트웨어 기술 개발”도 생각해 봐야 할 문제다.
표준화
로봇기술에 대한 표준화는 미국, 영국, 독일, 일본, 한국 등의 개발이 경쟁적으로 진행중이다. ISO 중심으로는 어휘, 안전성, 성능과 같은 일반적인 표준이 개발되고 있으며, IEC에서는 청소 및 잔디깎기 로봇, OMG에서는 로봇 미들웨어, ASTM에서는 구조용 로봇의 표준을 개발하고 있다. 국내 표준은 국가기술표준원을 중심으로 ‘13년 한국로봇산업협회가 표준개발협력 기관(COSD)으로 지정되어 43종의 로봇표준을 제정하였고, 2005년부터 지능형 로봇표준포럼(KOROS)에서 120여종의 다양한 포럼표준을 개발하였다.
산업용 로봇은 협동로봇 안전표준(ISO TS 15066)에 대한 준비와 현재 개발 진행 중인 Loading/Unloading과 End-Effector의 안전요구 조건에 대한 대응이 필요하며, 의료로봇은 수술로봇 안전과 재활로봇 안전표준에 대한 적극적인 대응과 필수 성능에 관한 표준을 선점할 수 있도록 준비가 필요하다.
개인지원로봇은 ISO 13482를 기반으로 한 CE 인증 등에 대한 국내 기업의 준비와 검증 및 확인 시험방법 관련 기술 확보가 시급하며, 모듈(HW/ SW)의 호환성은 기계·전기적 인터페이스와 SW 인터페이스 관련 표준화와 안정성에 대한 대비가 필수다.
청소로봇의 Energy Labeling/Eco-design 규제 기준 제정 작업 대응과 가정용 이동 로봇의 성능평가 표준화에 대한 선점 또한 필요하다.
