- 자동화와 Physical AI 도입의 필요성 가속화

- 전체공정의 orchestration을 제공하는 통합 솔루션 필요

- 경쟁력 확보와 안전성을 위한 실제 도입 활발

미국 제조업의 디지털 전환 가속화와 공급망 재편 등 산업구조 변화에 대응한 제조자동화 세미나가 지난 5월 21일 조지아주 귀넷 상공회의소(Gwinnett Chamber of Commerce)에서 개최됐다. 이번 세미나는 주 애틀랜타 총영사관이 주최하고 KOTRA 애틀랜타무역관이 주관한 행사로 미 동남부 제조자동화 환경 및 산업 동향에 대한 이해를 높이고, 제조자동화 기술의 현장 도입 사례와 적용 경험을 공유함으로써 우리 기업들의 진출과 운영을 지원하기 위해 마련됐다. 이날 행사에는 미 동남부 진출기업 37개사에서 60여 명이 참석했으며, 제조자동화 전문가의 미국 제조 환경 변화와 자동화 필요성, 제조자동화 최신 기술 및 트렌드에 관련한 세미나와 현지 진출기업의 실제 자동화 시스템 도입 사례 발표가 이어졌다.

 

산업 현장에서의 Physical AI 도입의 필요성과 방향

 

세미나의 첫 발표를 담당한 EY의 Global Robotics and Physical AI Leader팀에서 근무하고 있는 최영준 박사는 미국 제조환경은 인력 부족과 비용 상승, 공급망 불확실성, 안전 기준 강화 등 복합적인 변화로 인해 자동화와 Physical AI 도입의 필요성이 가속화되고 있다고 설명했다. 2025년 이 분야의 벤처캐피탈 투자금이 30억 달러에 이르며 전년 대비 2배가 늘어났을 만큼 실제 투자와 도입이 활발하게 이뤄지고 있다. 자동화는 제조 현장에서 비용 절감을 위한 수단뿐만 아니라 작업 안전과 정밀도, 운영의 탄력성, 서비스 품질 향상 등을 위해 필요한 단계다. 

또한 최 박사는 피지컬AI의 현장 도입이 단순히 로봇을 구매하는 문제가 아니라 데이터 연결과 디지털 기반을 선행으로 구축한 뒤 단계적으로 확장해야 하는 전사적 전환 과제임을 강조했다. 따라서 우선적으로는 디지털 트윈 구축, 실시간 데이터 흐름 확보, 자동화 도입을 위한 워크플로우 설계, 전략적 파트너십과 기술 로드맵 수립이 이루어져야 한다. 그 다음 단계에서 기능간 통합 표준화를 통한 상호운용성 확보, 규제 및 통제 체계 수립, 인간과 로봇의 협업 프로토콜 정립 등이 이루어져야 한다. 이러한 과정을 통해서 개별적인 로봇이나 자동화 설비가 아닌 제조 현장과 물류 네트워크 전체를 연결하고 운영하는 체계를 설립하는 것이 중요하다.

 

시장조사기관 MarketandMarket에 따르면, 글로벌 AI 로봇 시장의 가치는 2025년 약 61억 달러 규모에서 2030년에는 약 334억 달러로 연평균 40.4%의 성장이 전망된다. 그러나 제조 현장에서 실제 가동 로봇 수는 제한적이며, 현장 도입 및 확장을 준비하는 기업에서는 어떻게 시작해야 하나 막막한 경우가 많다. 이번 세미나에서 두 번째 발표를 담당한 빅웨이브 로보틱스의 김민교 대표는 이처럼 제조화 도입에 어려움을 갖고 있는 기업들에게 실질적인 제조 자동화 도입 방향을 제시하는 시간을 가졌다. 

 

Physical AI의 필요성을 공감하면서도 현장에서는 자사 공정에 어떠한 Physical AI가 적합한지 진단하고 판단할 수 있는 전문 인력이 부족하다. 또한 실제로 로봇을 도입할 경우 로봇과 소프트웨어를 어떻게 연결할 것이며 현장에 투입된 로봇을 어떻게 지속적으로 모니터링하고 성능 고도화를 유지할 것인가 하는 어려움을 가지고 있다. 특히, 여러 로봇을 하나의 현장에서 어떻게 융합할 수 있는 것인가에 대한 고민을 가진 기업들이 많다. 현장의 이러한 고민을 해결하기 위해서는 하드웨어 설계와 소프트웨어 개발은 물론, 산업 현장을 이해할 수 있는 전체 공정의 Orchestration을 제공하는 서비스가 필요하다. 

 

최근 RaaS(Robot as a Service)가 주목받고 있는 이유와 상통한다. RaaS는 로봇 설치 및 유지보수, AS, 소프트웨어 업데이트까지 토탈 관리 서비스를 제공하는 것이다. 이를 통해서 로봇 기업, AI 기업, 비전 솔루션 기업, 시스템 통합 기업으로 나뉘어 있는 분야를 통합적으로 이해하는 End-to-End 역량을 갖추는 것이 제조 자동화 서비스 기업의 주요 전략이다. 

 

한편, 김 대표는 Dark Factory라 부르는 완전 무인화 공장을 실현하는 것은 대규모 자본투자가 가능한 일부 기업 이외에는 현실적으로 당장의 실현이 어려우므로, 제조 자동화를 고민하는 기업에서는 공정 단위별로 로봇을 도입하고 이들 로봇 간의 통합을 이루는 것이 현실에 맞다고 조언했다.

 

제조자동화 현지 도입 사례

 

현대자동차 그룹과 LG 에너지솔루션이 합작해 조지아주 서배너 지역에 설립한 HLBMA 공장은 올해 4월에 준공하고 본격적으로 EV 배터리 양산에 돌입했다. 43억 달러 규모의 투자로 이뤄진 배터리 제조 시설에는 설계 단계에서부터 지능형 자동화 도입을 계획하고 건설한 대표적인 스마트팩토리다. 이번 세미나에서는 HLBMA의 김형원 전극 기술 담당이 참석해 EV 배터리 제조 현장에서 스마트 자동화가 어떻게 작동하고 있는지 직접 설명하며, 앞으로 자동화를 도입하고자 하는 기업들과 질의응답을 하는 시간도 마련됐다. 그는 중국 제조사를 포함한 타사와의 치열한 경쟁 구도에 대응하기 위해서 배터리 공정 자동화의 고민이 시작되었으며, 완벽한 품질 안정성을 가진 기가팩토리급 양산 라인을 조기 안착하기 위해서 자동화 솔루션은 필수적이었다고 설명했다. 

 

현재 이 공장에서는 배터리 핵심 제조 공정인 전극 공정, 조립 공정, 활성화 공정, 물류 단계에 이르는 전 공정에서 자동화 솔루션을 사용하고 있다. 예를 들어, 양∙음극판 제조 및 코팅이 이루어지는 전극 공정에서는 텐션 정밀 제어와 검사 및 셀 추적, 실시간 자동 보정까지 지능형 정밀 제어 시스템을 통해 숙련공의 개입 없이도 생산이 가능토록 하는 환경을 구현했다. 또한 물류 단계에서는 전 공정에 AMR(Autonomous Mobile Robot)을 사용해 사람의 개입을 최소화하고 클린룸 오염을 방지할 수 있도록 했다. 

 

특히, 고정식 컨베이어에서 벗어나 셀단위의 독립적 이송이 가능한 AMR을 구축함으로써 필요에 따라 공정 가변성을 확보했으며, 화재 시 셀을 긴급하게 격리하고 자동 소화 시스템과 연동될 수 있는 안전성도 확보했다. 이처럼 컨베이어 대신에 AMR을 사용함으로써 제조 공간의 활용도뿐만 아니라 깨끗한 환경과 안전성이 높아지는 효과를 보게 됐다. 김형원 담당은 미국의 경우에는 컨베이어 설치 비용이 높기 때문에 AMR 설치로 인한 ROI가 성공적이었다고 언급해 참석한 기업들의 스마트 팩토리에 대한 관심도를 더욱 높였다. 

 

세미나에 참석한 한국 진출기업 M사의 S 상무는 KOTRA 애틀랜타무역관과의 인터뷰에서, “현재 400여 대의 로봇을 이미 제조 현장에서 운영하고 있으며, 향후 자동화 확대를 검토하는 과정에서 관련 정보를 얻기 위해 이번 세미나에 참석했다”라고 밝혔다. 또한, 그는 “기존에 부분적으로 자동화가 구축된 생산 라인을 추가로 고도화할 경우, 전체 공정을 한 번에 전환하기에는 투자 부담이 크고, 반대로 개별 공정 중심의 자동화를 지속할 경우 시스템 통합 및 운영 효율성 측면에서 한계가 발행할 수 있어 딜레마 상황”이라고 언급하며, 이번 세미나는 이러한 고민에 대한 방향성을 모색하고 제조자동화 추진 전략을 점검할 수 있는 기회였다고 평가했다. 

 

 

시사점

 

미국 동남부 기업들의 제조자동화 움직임은 단순한 자동화 설비 도입을 넘어 Physical AI, 데이터 분석, 디지털 전환을 결합한 스마트 제조 체계 구축이 빠르게 확산되고 있음을 이번 세미나를 통해서 확인할 수 있었다. 특히 자동차, 배터리, 물류, 식품 가공 등 동남부 지역의 주요 산업을 중심으로 인력 부족과 생산성 향상, 환경 및 안전에 대한 요구가 지속되면서 산업용 로봇, 협동 로봇, 자율 이송 장비, 머신비전, 예지보전 솔루션 등에 대한 수요가 확대되고 있다. 우리 기업들은 단순 장비 판매보다 하드웨어와 소프트웨어, 제조 현장과의 orchestration을 통합적으로 제공하는 자동화 솔루션 역량을 강화할 필요가 있다. 현지 산업별 수요에 맞춘 맞춤형 솔루션 개발과 함께 현장 실증 사례 확보, 설치뿐 아니라 운영 및 업그레이드를 포함한 유지 보수 등의 통합적인 서비스 역량을 확보해 미국 제조업의 디지털 전환 수요를 적극 공략할 때라고 보인다.

 

출처. Bigwave Robotics, EY, Gartner, HLBMA, Market and Market, 

USA Today, KOTRA 애틀랜타무역관 자료 종합