한국로봇산업진흥원이 분야별 전문 청소로봇과 상용화 동향을 발표했다. 해당 기관은 최근 블루오션으로 떠오르는 청소 및 리사이클링 로봇에 주목, 세계시장의 로봇 개발 및 상용화 현황을 조사했다. 본지에서는 전문 청소로봇을 연구한 ‘KIRIA ISSUE REPORT’를 인용해 로봇기술의 발전 방향을 살펴보고자 한다.
1. 전문 청소로봇 시장 현황
지난 2018년 전문 청소로봇의 판매액은 1억 1,300만 달러 수준으로, 판매 수량은 2017년 6,200대에서 2018년 약 7,700대로 25% 증가하는 추세를 보였다. 국제로봇연맹은 향후 전문 청소로봇의 판매량이 2019년부터 2022년까지 매년 25% 증가할 것으로 예상하며, 2022년에 2억 9,100만 달러, 약 19,000대 규모가 될 것으로 보고 있다.
경제 및 노동시장 측면에서 보면, 전문 청소로봇의 전방산업인 전문 청소는 세계적으로 가장 역동적인 기업 서비스 분야 중 하나이다. 실제로 유럽에서만 71,560개 이상의 청소기업이 있으며, 이들은 약 339만 명의 직원을 고용해 지난 2014년에는 739억 유로의 매출을 달성하기도 했다. 또한 매년 9.3% 이상 꾸준하게 성장하며 높은 발전 가능성을 나타내고 있다.
한편 2010년대 중반 이후 세계적인 일손 부족, 고령화, 인건비의 급격한 상승, 기술발전에 따른 전문 청소로봇의 기능 및 안전성이 향상됨에 따라 전문 청소시장에서 로봇 도입이 본격화되고 있어, 많은 전문가와 기업은 더욱 높은 성장세를 예상하고 있다.
2. 분야별 상용화 동향
사진. Avidbots
1) 바닥 청소로봇
바닥 청소로봇은 자율주행 모바일 플랫폼과 청소 도구 및 시스템이 결합한 로봇, 청소 장비의 융합제품이다. 과거에는 바닥에 플롯(Plots)이나 케이블 등이 필요한 라인트레이서(Line-Tracer) 방식으로 로봇을 활용했으나, 최근에는 대부분 모델이 레이저 스캐너 탐색을 사용한 자율이동 플랫폼(AMR)으로 청소 작업을 수행하고 있다.
우리나라에서는 LG전자가 공항 청소로봇을 개발, 인천국제공항이 ‘스마트공항 서비스 프로젝트’의 하나로 2017년 2월부터 현장 테스트를 진행한 바 있다. 이어 2017년 7월부터 본격적인 상업용 로봇 시범 서비스를 시작했다.
해외에서는 미국의 브레인코프(Brain Corp)가 물류 창고나 쇼핑센터에 들어가는 물류 이송로봇, 바닥 청소로봇 등의 개발 및 공급에 주력하고 있다. 이 기업은 바닥 청소로봇 모델인 ‘오토-c’를 통해 지난 2017년 아칸소주 5개 월마트 매장의 야간 근무시간에 테스트 운용을 완료하고, 2018년 10월까지 78개 점포, 2019년 1월 미국 전역의 매장에 360대 자율 청소로봇을 보급한 바 있다.
또한 자율주행 청소로봇 ‘네오(Neo)’를 개발해 시장을 개척하고 있는 로봇 스타트업 애비드봇(Avidbots)은 현재 공항 및 쇼핑센터에 로봇을 설치 및 운영한 한편, 타스키 인텔리봇(TASKI Intellibot)은 ‘스윙 2000(Swing 2000)’ 모델을 통해 두바이 환승역인 유니언 메트로역에서 테스트했다.
미국의 바닥 청소로봇 도입의 주된 요인이 인건비 상승이었다면, 일본의 도입 요인은 심각한 일손 부족과 고령화에 있다. 웨어러블 로봇의 선두주자인 사이버다인의 신형 청소로봇 ‘CLO2’는 일본 대형 상업시설 다이너시티 도쿄 플라자에서 실증 테스트를 성공적으로 완료했다. 또한 소프트뱅크 로보틱스는 브레인코프의 청소로봇을 수입해 업체에 납품한 레퍼런스를 보유한 후, 지난 2018년 11월에는 브레인코프와 협력해 브레인OS를 탑재한 업무 바닥용 진공 청소로봇 ‘위즈(Whiz)’를 개발 및 출시하기도 했다.
사진. 드림씨엔지
2) 실외 노면 청소로봇
실외 노면 청소로봇은 위치 인식과 이동 기술, 각종 센서, 레이더, 카메라 등을 통한 환경 인식 기술을 바탕으로 한 자율주행 시스템과 쓸기, 세척, 진공흡입, 쓰레기 운반 등 청소시스템이 결합한 형태이다.
이 로봇은 한국, 중국 등에서 활발히 개발하고 있으며, 싱가포르는 한국 및 중국의 제품을 수입하다가 지난 2019년부터 국가 프로젝트로 개발을 서두르고 있다. 특히 중국이 가장 활발히 로봇을 개발 및 상용화하고 있는데, 이는 환경 문제 해결을 위한 환경위생 산업의 기계화, 스마트화, 무인화가 이뤄지고 있기 때문이다.
싱가포르도 무인 도로청소차(Driverless Road-Cleaning Vehicle)를 개발, 컨소시엄을 선정해 설계에서부터 개발, 시험을 진행하고 있다. 싱가포르는 무인 청소 차량의 도입이 도로 환경관리의 효율을 높이고, 기술 발전에 따른 일자리 창출과 관련 산업 발전에도 긍정적 효과가 있을 것으로 기대하고 있다.
대표적으로는 무인도로 청소로봇을 운행하는 오토와이즈에이아이, 환경위생 스마트 로봇의 중롄환경, 도시 청소로봇 우른샤오사오의 코와로봇, 무인 자율청소차의 까오셴로보틱스, 도로 청소차량 Viggo의 아이드라이버플러스, 루이칭 S19의 아이루이터, 마당쇠의 드림씨엔지, 자율주행 쓰레기 수거 트럭의 볼보 등이 있다.
3) 건물 창·외벽·태양광 패널 청소로봇
사진. Skyline Robotics
건물 창·외벽·태양광 패널 청소로봇은 주로 수직, 경사면의 유리면 등을 청소한다는 점에서는 공통점이 있지만, 기술 및 작업형태는 다소 차이가 있다.
과거 로보소프트(RoboSoft)의 루브르 피라미드, 프라운호퍼의 라이프치히 컨벤션센터와 베를린 중앙역 등에 개별 건물에 맞게 설계된 로봇이 도입됐으나, 이 로봇 중 어느 것도 아직은 산업용으로 폭넓게 수용되지는 못했다.
그러나 앞서 살펴본 바와 같이 최근 많은 로봇 스타트업이 보완된 기술과 다양한 형태로 로봇을 개발 및 상용화하고 있고, 일부는 시장에 진입한 상태이다. 먼저 권양기와 로봇 팔을 이용하는 형태의 로봇시스템 개발사로는 스카이라인 로보틱스(Skyline Robotics), ELID테크놀로지 인터내셔널, 잉싱즈능, KITE 로보틱스(KITE Robotics) 등이 있으며, 우리나라의 경우 한국기계연구원, 한양대학교, 로보프린트 등이 있다.
사진. KITE Robotics
클라이밍 방식의 외벽·창 청소로봇은 알에프(RF), 에코백스(ECOVACS), 세르봇(Serbot AG) 등이 개발 및 상용화하는 데 성공했다. 알에프는 영구자석을 내장해 전원이 차단될 경우에도 추락하지 않는 ‘윈도메이트’를 개발했으며, 세르봇은 ‘게코 파사드 로봇’을 개발해 빌딩 관리 패키지의 일부로 제공되는 대형 수직 표면용 창문 청소 시스템을 선보였다.
아울러 에코백스는 윈봇 850을 국내 출시한 이래, 무선 유리창 청소로봇인 ‘윈봇 X’를 출시하며 전원선 연결 없이 가정, 카페, 사무실 등 어떠한 유리창이든지 간편하게 부착 및 활용할 수 있도록 했다. 뿐만 아니라 에어로네스(Aerones)는 고층 건물 외벽 청소 드론을 개발했는데, 해당 기업은 이를 외벽 청소방법 중 가장 안전하고 효과적인 대안이라고 평가했다.
한편 알리온 에너지(Alion Energy)는 로버(ROVER)와 로봇 청소 솔루션인 스팟(SPOT)을 개발했으며, 에코피아(Ecoppia)는 연중 최고 수준의 패널 성능을 가능하게 하고, 균등 발전원가를 낮출 수 있는 태양광 패널 청소로봇을 개발 및 상용화했다.
4) 탱크·덕트·배관 등 청소로봇
사진. Danduct Clean
탱크·덕트·배관 등의 청소로봇 시스템은 용도에 따라 다양한 청소 도구가 장착된 이동식 로봇플랫폼과 부대설비로 이뤄진다. 세계적으로 탱크·덕트·배관 등의 청소로봇이 개발돼 일부 사용되고 있으나, 이 산업은 상대적으로 최근에 출현해 세계적인 환경 및 안전기준의 강화 등에 따라 시장은 향후 몇 년 동안 크게 성장할 것으로 예상된다. 국내의 경우 몇몇 제품의 개발이 이뤄져 현장 테스트를 완료하고 기술 검증 과정을 마쳤으나, 활용은 미미한 실정이다. 이에 국내 덕트 청소의 경우 일부 전문 청소기업이 해외의 로봇제품을 활용하고 있는 것으로 파악된다.
그러나 수자원기술의 ‘상수관망 로봇시스템’이 한국로봇산업진흥원 주관의 시장창출형 로봇보급사업에 참여해 신뢰성을 검증받았으며, 최근 한국동서발전이 국내 ‘제타크리젠’의 수중 청소로봇을 활용해 폐수처리설비인 폐수조의 퇴적 슬러지를 안전하게 준설하고 구조물 검사까지 완료한 바 있어 향후 이 부분의 시장 확대가 더욱 기대되는 상황이다.
덕트 청소의 주요 제품개발 동향을 보면 단덕트 클린(Danduct Clean)은 덕트 청소장비를 공급해 건강한 환기 위생을 보장하고, 건물의 실내 공기 질을 향상시켰다. 또한 제티로봇(Jettyrobot)은 트랙 구동로봇으로 안전하고 효율적인 고압 세척을 가능하도록 했으며, 로보틱 디자인(Robotics Design)은 덕트 등의 직경, 모양과 용도 등을 고려해 시리즈로 개발, 청소회사에 공급 중이다.
아울러 우라카미 로보틱스(Urakami Robotics)는 인프라 청소로봇을, 수자원기술은 상수관망 로봇시스템을, 제타 크리전(ZETA Crezen)은 수중 청소로봇을, 킬크라브 로보틱스(Keelcrab Robotics)는 보트 선체 청소용 로봇 장치를, 젠 로보틱스(Gen Robotics)는 하수구 청소로봇을 개발하는 데 성공했다. 여기에 한국로봇융합연구원은 산업용 저수조 수중 청소로봇을 개발한 이래 인공 저수조뿐만 아니라 농업용 저수지, 강바닥, 연근해 등 다양한 수중 환경에서도 수중청소가 가능한 다기능 수중 청소로봇 ‘PIRO-U3’를 개발 완료하고, 이와 함께 사업화를 전담하는 로보스코리아를 설립해 사업화를 진행하고 있다.
5) 리사이클링 로봇
사진. AMP Robotics
현재 개발된 재활용 분류 로봇은 카메라와 컴퓨터 시스템에 따라 매니퓰레이터(Manipulator)가 움직이고, 그리퍼(Gripper)가 재활용을 분류해 각각의 분류 박스에 넣는 방식으로 작동된다. 따라서 로봇이 폐기물을 정확하고 신속하게 분류하기 위해서는 다양한 종류를 정확하게 인식하고, 이를 능숙하게 집어서 분류 박스에 넣고, 제어할 수 있어야 한다.
특히 통(Bin)에서 물체의 위치와 형태, 재질을 인식하고 올바르게 물체를 골라내는 방법을 효과적으로 로봇에게 가르치는 ‘빈 피킹(Bin Picking)’ 기술과 다양한 재질과 형태를 갖춘 그리퍼가 개발되고 있어 재활용 분류로봇은 상당한 기술적 진보를 가져올 것으로 기대된다.
아울러 그리퍼의 정확한 인식을 위한 촉각 센서도 개발되고 있다. 현재 로봇플랫폼으로는 델타로봇, 다관절 로봇 등이 주로 활용되고 있는데, 속도를 개선하기 위한 양팔 로봇, 듀얼 암 시스템 등도 개발 및 사용 중이다.
리사이클링 로봇은 아직 개발 및 상용화 초기 단계이나 최근 일본, 중국 등이 상용화를 목표로 개발을 서두르고 있어 향후 활발한 개발과 도입이 이뤄질 것으로 예상된다.
주요 리사이클링 로봇을 개발 및 상용화하는 기업으로는 미국의 스타트업 AMP 로보틱스(AMP Robotics), 스페인의 사다코 테크놀로지스(Sadako Technologies), 수퍼빈(Soperbin), AI 인코퍼레이티드(AI Incorporated) 등이 있다.
6) 선체 청소로봇
사진. Aerowash
선박 및 선체 로봇시스템은 통상 이동 로봇플랫폼과 청소시스템 그리고 이를 원격 조정하고 제어하는 시스템을 갖춘 청소 모선으로 구성된다. 청소를 위한 선체 부착방식은 강력한 자기 또는 추진기 등에 의한 진공 부착 방식이 주로 사용되는데, LED 조명의 비전 등이 선체 표면을 인식하고 깊이 및 유압 센서 등이 수중 깊이와 청소의 방향을 인지한다.
또한 무선 또는 케이블 연결로 데이터를 전송해 원격 모니터링 및 자동 또는 반자동으로 제어할 때에는 많은 시스템에서 청소 모선을 활용한다. 이후 청소에 따른 해양 오염을 방지하기 위해 청소 잔해 필터 및 수집장치로 오염물질을 자동으로 회수한다.
청소 방법은 고압 세척, 브러시, 블라스팅(Blasting), 열충격 등 다양한 방법이 활용된다. 특히 항공기 청소는 수동 세척의 대안으로 로봇이 도입됐으며, 이 로봇이 항공기 선체에 세척액을 적용하고 로봇 유도 브러시 도구를 사용해 항공기의 동체와 날개를 청소한다. 현재 일반적으로 특수차량에 대형 다관절 로봇이 설치된 형태이며, 로봇의 끝부분에 고압 분사 노즐 또는 브러시가 장착되는 구조이다.
대표적인 기업으로는 벌티드라이브(Vertidrive)가 강철 표면에 수직, 수평 및 거꾸로 쉽게 주행해 선체를 세척 및 블라스팅하는 로봇을 개발했으며, 클린훌(CleanHull)이 선체 청소로봇을 큰 선박에 사용하도록 설계, 항구 등에서 운용하고 있다. 이 외에도 플릿 클리너의 ‘훌 클리너(Hull Cleaner) 로봇’, ECA 그룹(ECA Group)의 ‘로빙 뱃(ROVING BAT)’, 요턴 및 셈콘의 선체 청소로봇 ‘HSS’ 등이 주요 선체를 청소하는 데 활용되고 있다.
또한 프츠마이스터(Putzmeister), 에어로워시(Aerowash), 노르딕 디노 AB(Nordic Dino AB) 등은 항공기 청소로봇을 제공하며, 유연하고 효율적인 청소 작업을 수행할 수 있도록 했다.
3. 시사점
세계적으로 전문 청소로봇은 아직 전체 서비스용 로봇에서의 비중이 높지 않고 절대적인 시장규모도 적으나, 최근 활발한 개발 및 상용화 추세에 따라 성장 가능성이 큰 틈새시장(Niche Market)으로 보인다. 우리나라의 경우 전문 청소로봇 개발 기업 및 제품이 미국, 일본, 중국 등에 비해 상대적으로 부족하고, 정부나 수요처 등의 관심도 낮은 편이다. 그러나 최근 코로나 팬데믹 사태를 겪으면서, 중국 등 주요국은 무접촉, 24시간 업무, 그리고 빠른 속도를 특징으로 하는 로봇을 적극 개발 및 도입하고 있다.
아직 많은 수는 아니지만 이미 일부 해외기업이 국내에 진출했거나 준비하고 있는 상황으로, 향후 국내 로봇기업 및 시장에 큰 위협 요인이 될 것으로 예상된다. 또한 국내에서도 물류 이송로봇, 자율주행차 등을 위한 기술을 어느 정도 확보하고 있으며, 최첨단의 정보통신 인프라를 갖춰 연구개발 및 상용화를 적극적으로 시도하고 있다.
따라서 국내 전문 청소로봇을 활성화하기 위해서는 자율주행 기술을 가지고 있는 로봇기업이나 청소장비 기업이 적극적으로 전문 청소로봇 개발에 참여해야 한다. 더불어 정부 및 지자체, 공기업 등은 이러한 추세에 발맞춰 전문 청소로봇에 대한 연구 개발과 실증 등에 적극적으로 지원해야 한다.
