올해 4월은 빽빽한 산업전시회 일정으로 산업계 종사자들의 걸음이 바빴다. 시작은 SIMTOS 2024였다. 4월 1일(월)부터 5일(금)까지 일산 킨텍스에서 열렸던 SIMTOS 2024는 바로 전 주에 열렸던 SF+AW 2024와는 또 다른 로봇 관련 소식을 접할 수 있었던 자리였다. 이에 본지는 SIMTOS 2024 내 로봇 관련 업계 동향을 취재했다.
사진. 심토스 홈페이지
SIMTOS 2024 관전 포인트 #1. 협동로봇
SIMTOS 2024서 본 협동로봇 산업 동향
SIMTOS(이하 심토스)는 국내에서 유일하게 단일 주최로 킨텍스 전관을 아우르는 생산기자재 전문 전시회로서, 한국공작기계산업협회가 2년마다 주최한다. 이 전시회의 가장 큰 특징은 기계 메이저 기업들이 대거 참가한다는 점으로, 현대위아나 한화정밀기계, DN솔루션즈, 화천기공, SMEC 등 내로라하는 국산 메이커는 물론 DMG모리, GROB, 마키노와 같은 유명 외국계 메이커들도 참가하고 있다.
심토스는 공작기계 메이커들의 참가가 두드러지는 만큼 협동로봇 산업 동향 정보를 얻기가 가장 용이한 전시회이기도 하다. 공작기계에 소재를 투입하고, 가공 완료 후 가공물을 꺼내는 머신텐딩 애플리케이션은 협동로봇 분야에 있어 아주 매력적인 시장이기 때문에 여러 협동로봇 메이커 및 SI파트너들이 심토스에 참가해 자사의 경쟁력을 어필하기 때문이다.
다인정공은 올해 레인보우로보틱스와 파트너 계약을 체결했다. / 사진. 로봇기술
올해 심토스를 찾은 대표적인 글로벌 로봇메이커 쿠카(KUKA)와 화낙(FANUC)이 협동로봇을 부스 전면에 내세운 이유도 이러한 관점에서 분석해 볼 수 있다.
한국화낙은 예전부터 로봇과 공작기계, 사출기라는 화낙의 제품 라인업을 모두 소개할 수 있는 전시회에 주로 참가했다. 대표적으로는 홀수 해 개최하는 인터몰드코리아와 짝수 해 개최하는 심토스가 여기에 속한다. 반면 쿠카로보틱스코리아는 5년 만에 국내 산업전시회에 참가하면서 이번 심토스 2024의 가장 큰 이슈로 부상했다. 두 회사는 협동로봇 라인업을 보유한 전 세계에서 손꼽히는 종합 산업용 로봇 메이커라는 공통점이 있다.
이 밖에, 중국 협동로봇 판매량 1위로 알려진 아우보와 협력해 국내에 아우보 수준의 협동로봇 제조 공장을 구축 중인 영현로보틱스와 지난해 로보월드에서 처음 협동로봇을 선보이면서 큰 관심을 모았던 현대위아, 그리고 협동로봇 시스템을 공급하는 다양한 시스템 파트너들도 심토스 2024 현장을 찾았다.
현대위아의 협동로봇. 현대위아가 큰 규모의 프로젝트나 전략적인 수요를 담당하고, 푸른기술이 일반 산업 분야에 대응할 것으로 보인다. / 사진. 로봇기술
협동로봇 경쟁 요인, 가반하중 다음은 가격
협동로봇이 처음 등장했을 때 메이커들은 작업자의 안전을 위해 가반하중을 제한했다. SG서비스&컨설턴시의 컨설턴트이자 노드보로보틱스의 자문위원인 쉐민 갓프레슨(Shermine Gotfredsen)은 유니버설로봇 APAC 지사장으로 근무했던 지난 2016년 당시 본지와의 인터뷰에서 더 높은 가반하중의 협동로봇 출시 의향에 대해 협동로봇이 무거운 물건을 핸들링하게 될수록 작업자의 안전 측면에서 고려해야 할 부분이 많기 때문에 조심스럽다는 입장을 전한 바 있다. 실제로 당시 유니버설로봇은 10㎏ 이하 가반하중을 요구하는 자동화 애플리케이션에 집중했다. 이후 유니버설로봇을 필두로 다양한 협동로봇 메이커가 등장하고, 또한 용접, 팔레타이징, 디팔레타이징, 머신텐딩과 같은 분야에서 수요가 증가하면서 협동로봇의 기술 트렌드는 작업자의 안전에 더해 보다 높은 가반하중의 작업까지 수행하는 방향으로 변화했다.
최근 유니버설로봇이 출시한 가반하중 30㎏의 UR30은 시장에서 뜨거운 반응을 얻고 있다. / 사진. 로봇기술
최근까지 가반하중 25㎏ 이상 협동로봇의 보유 유무가 협동로봇 메이커의 시장 확장성을 평가하는 지표였다면, 이제는 협동로봇 시장, 그중에서도 하이엔드급 협동로봇 시장에서 본격적인 가격 경쟁이 일어날 것으로 예상된다.
지금까지 국내 협동로봇 시장은 성능 중심의 고가 외산 제품군과 가성비가 우수한 국산 제품군이 주류였다. 그중 스탠다드 기종 기준 3천만 원대 이상의 하이엔드급 협동로봇 시장은 극소수의 협동로봇 전문 메이커들 간에 경쟁하는 시장이었으나 로봇 산업 분야의 전통적인 강자인 쿠카와 화낙이 강력한 양산 능력을 앞세워 파격적인 가격으로 경쟁에 뛰어들었다. 이 두 메이커는 전 축에 관절토크센서를 탑재한 협동로봇을 전류제어 타입 협동로봇과 경쟁할 수 있을만한 가격대로 시장에 제안하기 시작했다.
쿠카로보틱스코리아 부스. 스카라 로봇과 함께 협동로봇 LBR iisy를 전면에 내세웠다. LBR iisy는 각 축에 관절 토크센서를 탑재하면서도 전류제어 방식인 유니버설로봇 수준으로 가격을 낮췄다. / 사진. 로봇기술
이번 쿠카로보틱스코리아 전시 부스의 메인 협동로봇 모델인 LBR iisy는 이전 LBR iiwa 모델 대비 소비자가격이 약 절반 수준이다. LBR iisy 6㎏ 모델을 예로 들면 유니버설로봇의 UR5와 큰 차이가 나지 않는 것으로 알려졌다.
한편 한국화낙의 경우 팔레타이징 등에 적합한 가반하중 25㎏ 모델과 같은 일부 기종은 오히려 유니버설로봇의 동급 모델보다 비용 효율적으로 시스템 구성이 가능할 것이라는 분석도 나온다.
전통적인 종합 로봇 메이커의 이 같은 가격 정책은 소비자의 입장에서 환영할 만한 일이다. 특정 메이커가 시장에서 장기간 독점적 지위를 유지할 때 대체할 제품이 없다면 제품의 비용 상승은 필연적이다. 이때 비슷한 그레이드에서 경쟁할 수 있는 제품의 존재는 소비자에게 더 다양한 선택지를 제시한다. 이제 국내 협동로봇 소비자들은, 하이엔드급 협동로봇을 도입함에 있어 이전에 가격 때문에 포기했던 몇몇 요소들을 다시 고려할 수 있게 된 셈이다.
한국화낙의 협동로봇 체결 자동화 데모. 화낙은 협동로봇 생태계 확장을 위해 비전, 그리퍼, EOAT, 툴 등 다양한 서드파티와의 협업을 추진하고 있다. / 사진. 로봇기술
중국 1위 협동로봇 생산 기술, 한국에 상륙한다
올해 처음 심토스에 참가한 영현로보틱스 부스에는 연일 방문객의 발걸음이 이어졌다. 올해 임기를 마무리한 정만근 한국무역협회 상근부회장 겸 현직 한국산업연합포럼 회장을 비롯해 소위 ‘조 단위’ 매출을 바라보는 쟁쟁한 업체 관계자들이 발걸음했다. 이 회사의 전시부스를 채운 것은 중국 아우보의 협동로봇 데모들이었다.
중국에는 한국만큼이나 많은 협동로봇 메이커가 있다. 내수 시장 규모는 비교도 할 수 없다. 2022년 기준 중국 내 협동로봇 판매량은 아우보, 자카, 페어로보틱스, 두봇, 엘리트 순으로 조사됐다. 이 상위 5대 메이커의 2022년도 중국 내수 출하량만 집계해도 13,000대를 넘어섰다. 한국 협동로봇 내수 시장의 10배 수준이다.
중국 협동로봇 메이커들은 탄탄한 내수 시장을 바탕으로 성장세를 유지하고 있지만 글로벌 시장에서의 성적표는 기대에 미치지 못하는 상황이다. 중국에서 가장 먼저 누적 판매량 1만 대를 달성하고 부동의 선두를 유지하고 있는 아우보의 경우 지난해 BYD로부터 7,500대 규모의 협동로봇 수주 소식을 알렸다. 2022년 700대에 이어 추가로 얻어낸 수주 소식이다. 그럼에도 불구하고 한국시장, 나아가 한국산 협동로봇이 성과를 거두고 있는 미주나 유럽 등의 지역에서 경쟁에 뒤쳐지는 모습을 보이고 있다.
영현로보틱스가 전시한 IP68 등급 방수 협동로봇 / 사진. 로봇기술
아우보는 이전부터 국내에 파트너사를 두고 한국 시장에 진출했지만, 아직까지 연간 출하대수가 세 자릿수를 돌파하지 못하는 상황이다. 그럼에도 이번 영현로보틱스 전시부스가 로봇 사용자들로부터 뜨거운 관심을 모았던 이유는 영현로보틱스와 아우보 간의 전략적 협력이 일반적인 디스트리뷰트 계약과 궤를 달리하기 때문이다.
두 회사가 목표로 하는 지점은 중국 내 아우보 협동로봇 자동화 생산 공정 DNA를 영현로보틱스에 심어 ‘Made in Korea’ 버전의 협동로봇을 만드는 데 있다. 영현로보틱스는 80% 이상 자동화 공정을 실현한 아우보 협동로봇 제조 라인을 국내에 구축하고, 판매 대리점이 아닌 메이커로서 국내는 물론 세계 각국에 로봇을 공급할 것으로 전망된다. 아우보의 핵심 기술을 이전받았지만 신규 디자인 적용부터 공급망 구축, 서비스에 이르기까지 오롯이 영현로보틱스가 책임지면서 브랜드를 만들어나간다는 계획이다.
영현로보틱스가 아우보의 기술을 기반으로 만든 협동로봇 YH시리즈 / 사진. 로봇기술
SIMTOS 2024 관전 포인트 #2. 애플리케이션
기계 산업 전반을 아우르는 애플리케이션
심토스의 매력적인 부분 중 하나는 공작기계뿐만 아니라 절단, 절곡, 용접과 같은 기계 산업 전반의 기술을 킨텍스라는 한 공간에서 살펴볼 수 있다는 점이다. 이는 곧 다양한 산업 분야의 여러 로봇 애플리케이션을 접할 수 있다는 의미와도 상통한다.
심토스 2024에서도 이 매력은 여전했다. 특히 올해는 일광폴리머와 한양로보틱스, 아비만엔지니어링 등 사출성형 분야의 선두 기업들이 참여하면서 금속 가공뿐만 아니라 플라스틱 성형 관련 기술도 살펴볼 수 있었다.
로봇으로 금속 가공 유휴시간 ZERO 실현
서암기계공업의 APS(위) 및 공작기계 내부에서 APS를 촬영한 이미지(아래) / 사진. 로봇기술
머시닝센터 작업 시 지그에 워크피스를 세팅하는 시간은 기계가 가동하지 않는 유휴시간이다. 이 유휴시간을 최소화하는 자동화 시스템이 바로 APS(Automatic Pallet System)로, 서암기계공업은 올해 심토스 2024에 참가해 수직 머시닝센터 APS 사업이 본격적인 궤도에 올랐음을 알렸다. 초정밀 기어를 비롯한 각종 기어류 제품군과 초정밀 인덱스 장치의 핵심부품인 커빅 커플링, 공작물 클램프 장치인 척과 실린더 등 제조하는 서암기계공업은 지난해 인터몰드코리아 2023에서 처음 APS를 공개한 바 있다. 올해는 더 큰 팔레트 사이즈를 지원하는 APS A1300α 모델을 새롭게 출시하면서 A650α, A850α, A1000α, A1300α의 4가지 라인업을 구축했다. 이 시스템은 화천, DN솔루션즈, 현대위아, SMEC를 포함한 모든 공작기계 메이커의 모델에 설치가 가능하다.
이번 전시회에서 서암기계공업은 APS와 한화로보틱스 협동로봇을 이용해 수직 머시닝센터가 쉬지 않고 연속적으로 가동될 수 있는 자동화 시스템과 터닝머신 작업 시 파레트 척을 자동으로 교체해가며 다품종 생산을 유휴 시간 없이 이어갈 수 있는 APC 등 로봇 기반 자동화 시스템을 전면적으로 선보였다.
서암기계공업의 APC / 사진. 로봇기술
서암기계공업 최훈식 소장은 “이번 전시회에서 머시닝센터와 터닝센터 작업 시 유휴시간을 야기했던 부분을 로봇으로 자동화한 APS와 APC를 선보였다”라며 “서암기계공업은 연구소 및 로봇 자동화 인력을 지속적으로 확장하면서 설치, 시운전부터 사후 관리까지 모두 담당하고 있다. 인공지능과 로봇이 제조업계의 중요한 트렌드로 부상하는 만큼, 로봇 제어 인력을 포함해 자동화 전문 인력풀을 강화하고 있으며, 앞으로도 자동화 시장 확장에 더욱 집중할 계획이다.”라고 설명했다.
형강 가공을 위한 로봇 자동화 시스템
경남 김해에 소재한 알엔티는 각종 단면을 지닌 긴 봉 모양의 형강을 로봇으로 절단하는 형강 절단 로봇 시스템을 심토스 2024에서 소개했다.
알엔티의 형강 절단 로봇 시스템과 프로그램 인터페이스 / 사진. 로봇기술
알엔티는 이미 10여 년 전에 형강을 로봇으로 자동 절단하는 시스템을 표준화해 조선, 건설/플랜트, 제관 등 각종 산업 분야에 공급하고 있다. 이 회사는 하드웨어와 함께 작업자들이 손쉽게 조작할 수 있는 조작 프로그램까지 자체적으로 개발 및 업그레이드하고 있다. 앵글, 챤넬, H빔, 파이프 등 절단하고자 하는 형강을 프로그램에서 선택하고, 수치를 입력하면 자재 손실률을 최소화할 수 있는 절단 작업 경로를 생성해 로봇이 플라즈마 절단 작업을 수행한다. 작업자는 형강 원자재를 컨베이어에 투입만 하면 되며, 필요할 경우 원자재 투입까지 보조해주는 공급 장치와 세트를 이룰 수도 있다.
코시스의 로봇 코핑&드릴 복합기 / 사진. 로봇기술
국산 형강 가공 설비 전문 기업 코시스는 로봇으로 코핑과 드릴 작업을 수행하는 로봇 코핑&드릴 복합기를 전시했다. 절단부터 홀 가공에 이르기까지 다양한 형태 가공이 가능하며, 드릴, 탭, 절단, 베벨 등 복합적인 가공 기능도 보유하고 있다. 플라즈마 마킹으로 용접선을 마킹할 수 있고, 6축 다관절로봇의 자유도를 기반으로 여러 가공 형상을 구현할 수 있는 것이 특징이며, 로봇과 캐리지의 동기 제어를 통해 절단 길이를 구현할 수 있다.
로봇 그라인딩 작업을 위한 힘 제어 툴
폴리싱이나 그라인딩, 마스킹과 같이 곡면이나 울퉁불퉁한 표면에 공구를 맞닿아 진행하는 작업을 단순히 로봇 프로그래밍만으로 해결하기란 쉽지 않다. 이때 필요한 것이 힘 제어 기술로, 로봇에 힘을 느낄 수 있는 감각을 부여하고 실시간으로 피드백해 로봇의 동작을 제어한다.
SC하이테크의 마스킹 애플리케이션 / 사진. 로봇기술
용접 자동화 전문 기업으로 시작해 현재는 그라인딩 자동화 분야까지 영역을 넓힌 SC하이테크는 오스트리아 페어로보틱스(FER ROBOTICS)의 EOAT로 관련 애플리케이션을 공급하고 있다. SC하이테크 이상철 대표는 “당사는 용접 자동화를 중심으로 다양한 로봇 애플리케이션을 공급해온 로봇SI 전문 기업이다. 용접 작업 시 발생하는 스패터의 그라인딩 자동화를 위해 페어로보틱스의 그라인딩 툴을 도입하게 됐으며, 지금은 그라인딩과 폴리싱, 마스킹 등 힘 제어가 필요한 여러 로봇 자동화 애플리케이션을 공급하고 있다.”라고 소개했다.
SC하이테크의 연마 애플리케이션 / 사진. 로봇기술
이 애플리케이션에서 특히 중요한 부분은 실시간성이다. 이상철 대표는 “힘 센서로 대응할 수 없는 높은 수준의 실시간성이 힘 제어 로봇 자동화 성패의 열쇠이다. 실제 현장에서 그라인딩 작업을 로봇으로 자동화하려면 밀리세컨드(㎳)가 아닌 마이크로세컨드(㎲) 수준의 실시간 피드백이 가능해야 하는데, 페어로보틱스의 EOAT는 다수의 현장에서 그 능력을 검증받았다.”라고 전했다.
SIMTOS 2024 관전 포인트 #3. NEW TECHNOLOGY
엔지니어의 창의력을 자극하는 ‘국소 사출’
플라스틱 사출성형 시스템은 독립적인 사출기와 생산 원료의 투입, 배합, 용융, 냉각 등의 과정을 담당하는 여러 주변기기들, 그리고 제품 생산을 위해 맞춤 제작한 금형으로 구성된다. 생산 제품의 크기에 따라 금형의 사이즈 또한 커지게 되며, 어떤 경우에는 금형의 무게만 수천 톤에 이르기도 한다. 이 금형을 걸고 형체력(금형을 조이는 힘)을 유지하려면 그만큼 사출기 또한 대형화돼야 하므로 시스템 구축비용 부담이 더 커진다.
사출성형 기법 중 인서트 사출이라는 것이 있다. 금형 내에 플라스틱과 다른 소재의 인서트 부품을 미리 위치시켜놓고 사출성형을 진행하는 방식으로, 플라스틱을 사출하고 이후에 다시 조립하는 여러 과정을 사출성형 한 번으로 처리할 수 있다. 다만 넓은 판재나 부피가 큰 이종 소재의 일부분에 플라스틱이 적용되는 사출물의 경우 금형의 크기가 커지고 이에 따라 대형 사출기를 사용해야 하므로 설비 투자비용과 필요 공간이 크게 증가한다.
일광폴리머와 한양로보틱스가 선보인 애니브리드의 이동형 로봇 사출성형 시스템 / 사진. 로봇기술
일광폴리머는 이러한 애플리케이션에서 워크피스의 국소적인 부분에만 사출이 가능한 독일 애니브리드(ANYBRID)의 로봇 사출기를 국내 시장에 독점적으로 공급하기 시작했다. 다관절로봇에 소형의 사출기를 마치 스폿 용접 건처럼 달아 원하는 곳에 포인트 사출이 가능하다. 현재 지원하는 금형 사이즈는 최대 15×15㎝까지이다.
로빈(ROBIN)이라고 불리는 이 이동형 로봇 사출기는 독일 애니브리드가 10여 년 전부터 다관절로봇의 자유도를 활용하면서 필요한 부분에만 소량의 사출을 할 수 있는 콘셉트로 개발해왔다. 로봇에 장착하는 C프레임을 탄소섬유로 제작해 경량화하면서도 사출성형 시 발생하는 압력을 견딜 수 있도록 설계한 것이 특징으로, 약 3년 전부터 공식적으로 판매를 시작해 현재 국내에서는 총판인 일광폴리머가 한양로보틱스와 협력해 시장을 개척하고 있다.
애니브리드 이동형 로봇 사출기로 사출한 샘플 제품들 / 사진. 로봇기술
일광폴리머 이명주 과장은 “합성수지 계열이라면 사출 후 압력을 가해 쉽게 접합이 가능하며, 금속이나 나무 등 접합력이 비교적 약한 비플라스틱 계열에서는 홀을 뚫거나 워크피스의 표면처리를 통해 접합력을 높일 수 있다. 현재 판재와 판재 간 홀을 뚫어 플라스틱으로 조인팅하는 아이디어를 검증하는 프로젝트를 진행 중인데, 이처럼 우리가 미처 생각하지 못했던 아이디어를 고객사가 제안해 같이 연구하는 사례도 많다.”라고 밝혔다.
한편 일광폴리머는 올해부터 한양로보틱스 본사에 데모 장비를 두고 소재 테스트나 시연 등 고객이 직접 로빈을 경험할 수 있도록 기회를 제공한다.
물류 자동화 최신 기술 플래너모터
캐나다에 본사를 둔 플래너모터가 지난해 9월 국내 기업 KC인더스트리얼과 파트너 계약을 체결하고 이번 심토스 2024 현장에서 보다 상위 레벨의 물류 자동화 시스템을 공개했다.
KD인더스트리얼이 소개한 플래너모터 / 사진. 로봇기술
플래너모터는 크게 플라이웨이(Flyway)라고 불리는 고정자 플랫폼과 그 위에서 물체를 이송하는 이송 모듈인 엑스봇(XBot), 제어 모듈인 PMC로 구성된다. 6자유도를 지닌 이송 모듈은 플라이웨이 위에 자기로 부상한 상태에서 비접촉으로 이동하므로 소음과 분진이 없고, 전 방향 평면 주행뿐만 아니라 틸트나 회전 등과 같은 움직임도 가능하다. 기존의 컨베이어나 리니어모터와 달리 공정에 필요한 여러 모션 구현이 가능해 설비의 단순화, 소형화가 가능하며, 1마이크론 수준의 매우 정밀한 위치반복정밀도를 구현한다.
이송 모듈 하나당 최대 14㎏의 무게까지 들 수 있으며, 여러 이송 모듈을 동기 제어하는 것도 가능하다.
여러 이송 모듈을 동기 제어하거나 살짝 띄우는 모션(왼쪽) 및 회전 모션(오른쪽) 등 다양한 모션을 구현할 수 있다. / 사진. 로봇기술
기존 리니어모터 대비 시스템 비용이 높지만, 그만큼 독보적인 강점을 지니고 있다는 점에서 주목할 만한 제품으로, 국내에서는 배터리, 반도체 등 일부 산업 분야에서 테스트를 진행하고 있는 것으로 알려졌다.
