(주)엑트엔지니어링 최영수 대표이사는 종합 기계 제조사인 시바우라머신의 국내 로봇 파트너사로 활약하면서 다양한 애플리케이션에 스카라로봇을 공급한 동시에 직접 스카라로봇을 활용해 박스커팅머신을 개발한 수요자이다. 오랫동안 수많은 스카라로봇 애플리케이션 경험한 그는, 스카라로봇 성능이 높아지면서도 가격적인 메리트가 높은 지금이 도입에 적기라고 강조한다.
시바우라머신 스카라로봇 THE400 / 사진. 로봇기술
스카라로봇과 델타로봇은 한 사이클에 0.3초대를 다투는 고속 픽 앤 플레이스 애플리케이션을 대표하는 로봇이다.
이 두 로봇은 모두 픽 앤 플레이스 작업에 최적화된 로봇들이나, 구조적인 측면에서 큰 차이를 보인다. 일반적으로 스카라로봇은 델타로봇 대비 공간 활용성 측면에서 유리하고, 설치가 간편한데다 비용 효율적이며, 병렬 구조인 델타로봇은 링크 구조인 스카라로봇 대비 속도에 강점이 있다.
장·단점 뚜렷한 델타로봇
델타로봇은 3축 이상의 서보모터를 병렬 구조로 연결해 속도를 내는 방식으로, 링크 구조의 스카라로봇 대비 관성에 의한 원심력이 적은 것이 특징이다. 이와 같은 구조는 정밀도가 높고 가속 및 감속 능력이 뛰어나 고속 작업에 특히 유리하다. 또한 천장에 주로 설치되기 때문에 박스에 물건을 담는 인케이싱 작업 시 박스 높이에 대한 제약이 적은 것도 강점이다.
반면 설치 시 로봇을 거치할 천장 역할의 별도 구조물이 필요해 현장의 층고를 고려해야 하는 등 공간적 제약이 있고, 로봇 설치 공간 대비 작업 범위가 협소하며, 작업 자세가 제한적이라는 단점이 있다.
국내 자동화 업계에서는 스카라로봇으로 대응하기 힘든 수준의 빠른 사이클 타임이 요구되는 공정에 주로 델타로봇이 적용되고 있으며, 주요 적용 산업 분야는 식품이나 전자, 제약, 화장품 등이다.
전술한 바와 같이 델타로봇은 뚜렷한 장점과 특징을 지니고 있지만, 반대로 공정 레이아웃 구성 시 고려해야 할 부분이 많아 기존 컨베이어 라인 등에 새롭게 시스템을 도입하는 것이 어렵고, 로봇과 구조물이 세트로 구성되는 만큼 설치비용 또한 스카라로봇 보다 높다.
더 넓어지는 스카라로봇 적용 영역
먼저, 본문에서 말하는 스카라로봇이란 일반적으로 업계에서 고속 픽 앤 플레이스 스카라로봇의 기준으로 삼는 0.3초대의 사이클 타임을 구현한 로봇으로 한정한다. 단순히 스카라로봇의 동작 방식만을 구현한 저가형 스카라로봇을 델타로봇과 비교 선상에 두는 것은 적절하지 않기 때문이다.
전 세계적으로 손꼽히는 스카라로봇 메이커를 다수 보유한 일본에서는 예전부터 복수의 스카라로봇을 사용함으로써 델타로봇의 단점은 상쇄하고, 사용자가 요구하는 공정 사이클 타임을 실현하는 사례가 많았다.
엑트엔지니어링이 구성한 스카라로봇 바이알 핸들링 데모 / 사진. 로봇기술
최근에는 국내에서도 스카라로봇을 사용해 델타로봇이나 다관절로봇을 대체하는 사례들이 조금씩이나마 등장하고 있다. 이 같은 움직임이 관측되는 데에는 몇 가지 배경이 존재한다.
먼저 스카라로봇의 사이클 타임이 과거에 비해 향상됐다는 점이다. 델타로봇과 스카라로봇을 구분하는 대표적인 경계선이 바로 속도였는데, 최근에는 0.3초대의 고속 사이클 타임을 구현한 스카라로봇들이 많이 출시되고 있다. 이에 따라 과거의 스카라로봇이 사이클타임 문제로 대응할 수 없어 델타로봇을 적용해야만 했던 애플리케이션에 스카라로봇이 채용되는 사례가 등장하고 있다.
스카라로봇의 스펙이 향상되는 것과 동시에 가격 경쟁력도 좋아졌다. 델타로봇 한 대와 스카라로봇 한 대를 단순 비교했을 때 델타로봇의 작업 속도가 빠를 수는 있지만 공정 전체의 관점에서 동일한 비용을 투자했을 때 단위 시간당 작업 처리량은 스카라로봇이 더 많을 수 있다. 스카라로봇의 가격이 낮아지면서 델타로봇 시스템 한 대를 설치하는 비용으로 2~3대의 스카라로봇을 투입하는 게 가능해졌기 때문이다.
사진. 시바우라머신 유튜브 갈무리
덧붙여 스카라로봇의 가반하중이 점차 높아지는 부분도 시장에서 스카라로봇의 영역이 넓어지게 된 계기 중 하나로 볼 수 있다. 여러 축을 병렬로 연결하는 델타로봇이 가반하중 측면에서 스카라로봇보다 유리하다는 것이 과거의 통념이었지만, 최근에는 주요 스카라로봇 메이커들 대부분이 가반하중 20㎏ 이상의 고중량 픽 앤 플레이스가 가능한 모델을 출시하고 있다.
가반하중이 커질수록 기구부 사이즈 부담이 커지는 델타로봇의 특성상 고중량 픽 앤 플레이스 작업에서는 높이나 공간 제약이 적은 스카라로봇의 강점이 더 두드러진다.
배터리 모듈을 핸들링하는 시바우라머신의 스카라로봇 'THE시리즈' / 사진. 엑트엔지니어링
한편 과거부터 국내 산업용 로봇 시장에서 두드러지는 경향 중 하나는 다관절로봇에 대한 선호도가 높다는 점이다. 실제로 스카라로봇을 적용했을 때 더 유리한 애플리케이션에도 다관절로봇을 적용하는 사례를 목격하기도 했다.
과거에는 현업에서 도제식 교육으로 기술이 전수되는 경우가 많았기에 로봇 오퍼레이팅 기술을 배우는 후임 로봇 엔지니어들 또한 자연스럽게 다관절로봇의 인터페이스와 조작에 익숙해지는 구조였다. 그러나 지금은 우리나라의 로봇 엔지니어 교육 체계가 과거에 비해 잘 짜여 있고, 공정 기술 수준도 높아지면서 다관절로봇과 델타로봇, 스카라로봇 등 종합적인 로봇 오퍼레이팅 역량을 보유한 로봇 엔지니어들이 증가하는 추세이다.
스카라로봇에 대한 국내 로봇 엔지니어들의 숙련도나 이해도가 높아지면서 다관절로봇만을 고집했던 일부 애플리케이션에서도 스카라로봇을 채용하는 경우가 생기고 있다. 로봇을 사용하는 현장 환경 중에는 스카라로봇이 지닌 공간 활용성이나 안정성, 또는 유연성이나 경제성이 더 유리할 때도 있기 때문이다.
검증된 스카라로봇 선택해야…
스카라로봇 성능 향상과 가격 하락이 진행되면서 스카라로봇 분야의 선두기업들은 가격과 성능을 모두 취한 제품들을 선보이고 있다. (주)엑트엔지니어링(이하 엑트엔지니어링)이 국내 시장에 공급하고 있는 시바우라머신(舊도시바머신)의 THE시리즈가 대표적이다. 시바우라머신은 고가반하중 및 고속 사이클 타임을 동시에 구현한 THE시리즈로 스카라로봇 세대 전환을 완료했다. THE시리즈는 최대 가반하중 20㎏ 모델까지 지원하며, 경제성도 갖추는 데 성공했다.
엑트엔지니어링은 시바우라머신 스카라로봇 국내 공급사이자, THE시리즈를 활용해 직접 박스커팅머신을 개발한 수요자로서 THE시리즈의 강점을 직접 체감하고 있다. 당사가 개발한 박스커팅머신은 시간 당 600개에 달하는 박스 커팅 작업을 수행할 수 있는데, 전 세계에서도 이 정도 퍼포먼스를 구현할 수 있는 스카라로봇은 드물다.
THE시리즈가 적용된 엑트엔지니어링 박스커팅머신 / 사진. 엑트엔지니어링
검증된 메이커들이 지닌 방대한 경험과 축적된 애플리케이션 경험도 중요하다. 하드웨어의 완성도는 물론 축적된 사용자 경험을 바탕으로 발전해온 소프트웨어 성능 및 편의 기능들은 사용자들이 쉽고 편리하게 스카라로봇을 다룰 수 있도록 도와준다. 시바우라머신의 스카라로봇 또한 심플한 프로그래밍과 직접 교시 기능 등 사용자들이 편리하게 사용할 수 있는 기능들로 호평을 받았다.
로봇 자동화는 결국 현장 생산성을 향상시키는 것이 목표이다. 스카라로봇이나 델타로봇이 적용되는 고속 픽 앤 플레이스 애플리케이션은 특히 생산성이 중요한 가치인 만큼, 검증된 브랜드의 스카라로봇을 선택하는 것이 중요하다.
범용 시장을 공략하는 저가형 스카라로봇들도 시중에 많이 출시돼 있지만, 고속 픽 앤 플레이스라는 스카라로봇 고유의 영역에서 생산성 향상을 추구한다면 오랜 기간 시장에서 좋은 평가를 받아온 검증된 브랜드를 선택하는 것을 추천한다.
필자
엑트엔지니어링(주) 최영수 대표이사
