글로벌 리서치 기관인 ResearchAndMarkets가 로봇과 자동화 시장 성장에 관련된 종합적인 보고서를 발간했다. 해당 보고서는 코로나19 확산에 따른 산업 프로세스의 전환을 주목하며 소프트 로보틱스, AGV, 스마트 공장, AMH 시장 등의 성장률과 그에 따른 근거들을 명확히 제시하고 있다. 본지에서는 ResearchAndMarkets의 보고서를 요약 제공한다.
(사진. 클립아트코리아)
육체적 노동 최소화로 업무 효율 높이는 협동로봇
협동로봇(Collaborative Robot) 시장 규모는 2020년 5억 9,050만 달러로 평가됐으며 2021~2030년에는 CAGR이 12.3%로 2030년에는 902억 달러에 이를 것으로 전망된다.
협동로봇은 물리적인 공간에서 상호작용을 할 수 있는 로봇으로 인간과 긴밀하게 협력하고 높은 수준의 생산성과 이동성 및 산출물을 제공한다. 협동로봇은 작고 섬세한 물체를 다루는 능력이 뛰어나 제조업을 중심으로 광범위한 응용 분야에서 인기를 끌고 있다. 인간과 동일한 작업 영역을 공유하고 생산 환경에 자동화를 가져오도록 설계된 해당 로봇의 도입은 육체적으로 힘들고 반복적인 일을 로봇이 처리하는 반면, 사람은 관리와 같은 능률적인 업무에 집중할 수 있는 방식을 구축할 수 있도록 한다.
전 세계가 코로나19 대유행에 대응하고 있는 상황에서, 로봇 및 자동화는 생산을 늘리고, 보급품을 처리하고, 심지어 병원을 소독하는 데까지 역할을 해오고 있다. 협동로봇은 저렴한 비용과 수많은 이점 때문에 중소기업뿐만 아니라 대기업에서도 널리 채택되고 있으며 생산성과 차량의 품질을 향상시키기 위해 주요 자동차 제조사들에도 적용이 확대되고 있다.
일반적으로 작업자들은 기계를 정비하는 동안 오랜 시간 동안 기계 옆에서 시간을 소모해야 하기 때문에 생산성 저하를 불러온다. 협동로봇은 별도의 감독 없이 업무 외 시간에 기계 유지보수 작업을 자동으로 수행할 수 있으며 이는 기업의 생산성과 수익성을 크게 향상시키는데 효과적이다. 또한 은행이나 NBFC와 같은 금융 부문에서 단조로운 출납원 기능을 수행하기 위한 로봇 도입이 증가하고 있어 협업 로봇의 성장에 기여할 것으로 기대된다.
사진. ABB
다만, 협동로봇은 속도가 제한적이어서 고속 애플리케이션에 적합하지 않다는 단점이 있다. 또한, 그들 중 대다수는 자기 학습 능력이 없거나 매우 제한적인 수준의 업무만을 수행하기 때문에 독립적으로 운영할 수 없다. 이는 시장 성장을 제한할 수 있는 요인으로 지목된다.
시장 투자가 관건인 소프트 로보틱스 시장
소프트 로보틱스 시장은 2020년 10억 4,905만 달러 규모로 평가됐으며, 2026년에는 6억 3,690만 달러에 달해 예측 기간(2021~2026년) 대비 35.17%의 CAGR을 기록할 것으로 예상된다.
아직 개발 초기 단계라고 정의할 수 있는 소프트 로보틱스 시장은 기존 로봇이 보유하고 있는 기능 대비 다양한 프로세스를 구축하고 있다는 점을 기반으로, 보급은 크게 확대될 것으로 전망된다. 더욱이 최근 몇 년간 확산된 코로나19 팬데믹 현상으로 인해 인력 수급 문제와 안전이나 운영 측면에서 공장 환경의 니즈가 변화하게 되면서 이에 따른 자동화 요구가 강화됐다는 점을 상승 요인으로 꼽을 수 있다.
소프트 로봇 시장의 발전을 견인하는 요인으로는 산업 전반에 걸쳐 안전에 대한 수요 증가와 식품 가공, 전자 상거래 등의 산업에서 자동화 필요성이 증대한 것과 함께, 다양한 국가에서 연구 개발에 대한 투자/자금 조달이 증가하면서 성장을 견인했다는 점을 꼽을 수 있다.
그 예가 엑소 스켈레톤(Exoskeleton)이라고 할 수 있다. 창고 및 제조 산업에 종사하는 노동자가 무겁고 반복적인 상하차 등과 관련된 업무를 수행하면서 발생하는 어깨·허리·목통증 및 기타 부상으로부터 보호하는데 활용하는 신흥 기술인 해당 로봇 시장은 현재 국내외 다양한 연구원들이 근육의 움직임을 모방해 로봇을 개발하며 주목을 받고 있다. 2020년 4월 기준으로 제너럴 모터스는 스웨덴의 Bioservo社가 개발한 배터리 구동 외골격 장갑을 설계하는데 일조했다. ‘아이언 핸드(Ironhand)’라고 불리는 해당 장갑은 각 손가락에 센서와 모터가 장착돼 있어 장갑을 낀 사람이 물건을 들거나 잡을 때 손에 가해지는 힘의 수준에 자동으로 반응하도록 설계됐다.
한편, 인공지능(AI)을 통한 자가 학습 소프트 로봇의 등장으로 해당 시장은 예측 기간에 걸쳐 급격한 변화가 예상된다. 2020년 2월, MIT 연구원들은 감지된 피부의 움직임과 위치 데이터만을 활용해 소프트로봇 팔이 3D 공간에서 움직일 수 있도록 제작해 산업계의 뜨거운 관심을 받기도 했다. 해당 연구는 유연한 센서와 인공지능 모델을 사용해 로봇에게 3D 환경에서의 몸의 위치를 인지할 수 있도록 한 기술이 탑재됐기에 가능한 결과다.
Bioservo社가 개발한 아이언 핸드(Ironhand)(사진. Bioservo)
현재 전 세계의 많은 국가들은 코로나19의 위기 속에서도 로봇과 자동화 시장의 확산을 지원하기 위한 정책 등을 펼치고 있다. 대표적으로 중국의 ‘메이드 인 차이나 2025 전략’에 10대 핵심 산업 중 첨단 로봇이 포함돼 있는 점을 꼽을 수 있다. 이외에도 일본, 미국, 한국 등 소프트 로봇의 기술 개발에 뛰어든 스타트업 등이 늘어나고 있다는 점을 보면, 해당 산업의 성장세는 주목할 만하다.
APAC 국가가 주도하는 AGV 시장
전 세계 AGV 시장은 2021년 22억 달러에서 2026년 32억 달러로 성장할 것으로 전망되며 2021년부터 2026년까지 7.7%의 CAGR 성장이 예상된다.
AGV 시장의 성장은 ▲산업 전반의 자재 취급 자동화 수요 증가 ▲사업장에서의 안전 기준 향상 ▲전자 상거래의 인기 상승 ▲대량 생산에서 대량 주문 제작으로의 수요 이동 등으로 주도되고 있다.
특히 주목할 만한 분야는 견인차로, 해당 시장은 2021년 AGV 점유율 1위를 차지했다. 견인차는 많은 양의 짐을 싣고 장거리 배송을 자주 해야 하는 팔레트 작업에 사용되는데 이는 트럭 한 대에 비해 여러 대의 트레일러가 무거운 짐을 효율적으로 옮길 수 있다는 장점이 있어 큰 인기를 구사하고 있는 것으로 파악된다.
한편, 자동차 산업은 2020년 AGV 시장을 선점했으며 예측 기간 동안 AGV 시장에서 가장 많은 점유율을 차지할 것으로 예상된다. ▲애프터세일즈 예비부품 시장 성장 ▲차량 맞춤화 수준 증가 ▲차량 조립에 필요한 부품 필요성 증대 등이 핵심 요인으로 꼽히며, 이를 기반으로 한 자동차 업계의 AGV 구현이 확대되고 있는 것으로 풀이된다.
중국과 일본은 APAC에서 AGV 시장의 성장을 이끄는 국가이다. 중국, 인도, 한국 등 신흥국에서 자동차, 전자상거래, 식음료, 헬스케어 산업 등이 빠르게 성장한 것이 APAC이 AGV 시장 성장에 기여했다는 것을 부정할 수 없을 것이다. 현재 APAC에 소속된 정부는 점점 더 생산 현장에서 안전과 보안을 강조하고 있는데, 이는 AGV가 도입된다면, 자연스럽게 달성할 수 있는 목표로 여겨진다.
스마트 공장, 투자비용 걸림돌
세계 스마트 공장 시장은 2020년 1,946억 7,000만 달러로 평가됐으며, 2026년에는 3,395억 6,000만 달러에 달해 전망 기간 동안 약 9%의 CAGR을 기록할 것으로 전망된다.
최근의 코로나19 사태는 세계 경제에 상당한 지장을 초래하고 있으며, 많은 산업의 운영 방식을 획기적으로 변화시켰다. 재택근무가 활성화되고 온라인 채널을 활용한 화상회의의 발전이 확대됨에 따라 해당 산업에 종사하고 있는 관계자들은 온라인 프로세스에 대한 대비와 대응 전략을 재평가하고 수정했다. 이는 특히 중요한 장비와 프로세스를 모니터링하고 제어하기 위해 산업 제어 시스템(ICS)을 구현하는 산업 종사자들에게 더욱 깊이 있는 연구를 할 수 있는 시장을 형성시켰다.
자동화·최적화 등의 공정개선을 위한 스마트 시스템, 부품, 스마트 장비 등의 도입이 늘어나면서 물류 공급망과 제품 개발 등이 스마트 공장의 확대로 이어졌다. 더불어 전 세계적으로 인건비의 상승과 엄격해진 품질 요건 등도 제조업계의 변화 프로세스를 구축하는 데에 일조했다.
한편, 전 세계 자동차 제조업체들은 차세대 로봇 공학 및 자동화 기술이 생산성, 품질, 안전성 및 비용 측정 기준 측면에서 현 시대가 자동차 제조를 업그레이드할 수 있는 혁신적인 기회라는 것을 인지하고 있으며, 이를 놓치지 않기 위한 R&D투자에 열을 올리고 있다.
그 예로 SCADA, PLCs, MES와 같은 가상 머신을 이용해 플랜트 바닥의 서로 다른 위치에서 쉽게 액세스할 수 있는 프로세스는 서로 다른 산업 자동화 시스템을 하나의 물리적 서버에 통합함으로써 서버 전체 비용을 절감하고 산업 자동화 시스템 채택의 유연성을 높였다. 다만 이러한 시장 성장을 저해하는 요인이 있는데 이는 구축하는데 소모되는 비용이다. 자동화 장비에는 최첨단 기술이 적용되기 떄문에 더 많은 자본 지출이 필요한 것은 불가항력적이다. 또한, 수동 시스템에 비해 더 높은 수준의 유지보수를 필요로 하며 아직은 특정 항목 등에만 이러한 솔루션을 도입할 수 있다는 한계가 있어 시장 성장에 걸림돌로 작용할 것으로 예상된다.
AMH 도입은 기업 경쟁력으로 이어져
Automated Material Handling(이하 AMH) 시장은 2021년부터 2026년까지 예측 기간 동안 12.7%의 CAGR을 기록할 것으로 예상된다. 북미, 유럽, 아시아 태평양과 같은 주요 지역을 강타한 코로나19의 유행은 거의 모든 생산, 물류 및 창고 등을 마비시켜 2020년 동안 시장의 성장에 심각한 영향을 미쳤다. 그러나 현재 침체됐던 해당 산업이 자동화 등의 도입으로 다시 회복세에 접어들고 있으며, 이는 코로나19 대응 능력 확대에 따라 더욱 두드러질 전망이다.
ARENA2036(사진. AERNA2036)
AMH은 자재 취급 관행에서 파생된 개념으로, 제조 시설의 근로자들이 원재료를 옮기거나 완성된 제품을 보관 시설로 이동시키는 것을 돕기 위한 프로세스를 말한다.
기술의 출현과 함께, 도입된 새로운 장비는 자동화 시장을 형성하는데 일조했다. 현재 다수의 기업들은 전반적인 비용을 절감하고 타 업체보다 더 나은 경쟁력을 확보하기 위해 비즈니스 운영에 필요한 다양한 기술을 도입하는 데 집중하고 있다. 그 결과, AMH 솔루션 기업들은 전체 공정에서 다른 시스템과 원활하게 통합되는 시스템을 제작함으로써 엔드유저가 운영에 필요한 공간 및 시간 효율성을 제고할 수 있도록 지원하는 방식으로 전환했다.
예를 들어, AS/RS는 자재 처리 장비에서 가장 역동적인 솔루션 중 하나로 부상했다. 주로 창고와 물류센터에 배치돼 있는 해당 기술은 제조업에 초기 견인력을 제공했을 뿐만 아니라 식음료, 생명과학 등 다른 부문에서 공급망의 다양한 단계에 걸쳐 AS/RS를 사용하는 것이 보편화시켰다.
게다가, 인도와 같은 아시아의 개발도상국들은 AMH에 상당한 투자를 하고 있다. 위스콘신경제개발공사에 따르면 최근 국내 건설장비 산업의 약 13%를 차지하는 인도 자재 취급장비(MHE) 시장이 크게 성장했다고 밝혔다. 게다가, 슈투트가르트의 ARENA2036과 같은 곳에서 진행하는 다양한 연구 프로젝트들은 자재 처리를 위한 더 나은 시스템을 개발하는 데 초점을 맞추고 있다.
오늘날의 창고나 생산 라인에서는 가동 전 시스템에서 발생할 수 있는 문제를 사전에 예측하는 시뮬레이션이 모든 설비를 도입되고 있어 비용 절감에 일조하고 있다. 또한 원격 추적, 예측 유지보수 및 다운타임 추적과 같은 최신 개발로 보다 효율적인 물류 이동이 가능해졌다.
또한 제조업체들은 자동화된 자재 처리를 촉진하는 한편, 새로운 기술력을 보유한 노동자를 유치하기 위해 노력하고 있다. 전국제조업협회 전망조사에 따르면 응답자의 약 68.8%가 양질의 인력을 유치하는 것을 최우선 과제라고 꼽았으며, 응답자 중 약 75%는 자격요건을 갖추기 위해 고군분투하고 있으며 이에 따른 인력 수급 문제를 앓고 있다고 응답했다.
결론
로봇과 자동화 시스템의 확대는 4차 산업혁명의 핵심 과제로 부각되고 있는 만큼, 현장의 새로운 혁신을 불러일으킬 것으로 전망된다. 아울러 이러한 시장 형성으로 인해 노동의 가치와 새로운 기술력의 도입은 기업들의 하나의 경쟁력으로 자리잡을 것으로 전망된다. 새로운 장비 도입과 프로세스의 변혁 속에서 기업들이 도태되지 않으려면, 지속 가능한 인력 수급과 함께 기술 도입에 필요한 자금 조달의 명확한 철학을 보유하고 있어야 하며, 이를 기반으로 한 시장 경쟁력을 갖출 필요가 있다.
