산업용 로봇이 궤도에 오른 이후 인간과 공존ㆍ협조하는 지능형로봇의 실용화 및 안전기준 지침 마련에 대한 필요성이 제기되고 있다. 일본의 경제산업성은 이 같은 과제해결을 위해 ‘로봇정책연구회’를 발족하고, 연구를 진행하고 있다. 본 내용을 통해 시장화를 위한 일본의 로봇정책에 대해 살펴보도록 하겠다.
* 자료출처 : 일본로봇정책연구회(전남대학교 박종오 교수 제공)
4. 미션제공형 RT 시스템의 개발
가. 미션제공형 프로젝트에 대한 기본적인 사고방식
일본에서는 자동차와 전기전자산업 중심의 산업분야 성장과 노동력부족, 노동환경 개선 요구 등을 배경으로 1970년대 후반 이후 제조업의 생산성을 높이는 수단 중 하나로써, 산업용 로봇의 본격적인 도입이 진행되었다. 현재 일본에서는 국제적으로도 톱 레벨의 로봇기술을 가지고 있다.
한편 일본은 저출산 고령화에 의해 숙련작업자 수의 감소, 비용 경쟁력을 기초로 하는 중국 등의 아시아 지역 대두 등을 배경으로 하는 국제경쟁의 격화, 지진·설해(雪害)·수해 등의 재해에 대한 대응 등, 매우 긴급한 대응을 요하는 사회적 과제에 직면해 있다. 예를 들어 노동력감소의 경우 수년 내에 예상되는 단카이 세대의 노동시장 일제 퇴출에 의해, 제조업에는 노동력부족 뿐만 아니라 기능 단절에 의한 생산성과 제품품질의 저하가 우려되고 있다. 또한 서비스 로봇 분야에서도, 미국, 유럽, 한국 등에서도 산학관이 연대하는 연구개발과 정책제언(유럽 연구자 네트워크인 EURON의 로드맵 등)이 적극적으로 이루어지고 있다.
이런 상황에서 1970년대 후반 이후의 제조업의 고도성장을 뒷받침한 것처럼, 로봇이 가진 기본적인 특징(장시간 정확하게 빠른 움직임을 계속 할 수 있고, 무거운 것을 옮기는 등)을 잘 살릴 수 있다면 앞서 말한 과제의 해결에 이바지 할 수 있다고 생각된다.
나. 기술개발대상의 검토 시점
기술 전략맵을 토대로 전술한 과제 해결에 도움 되는 RT 개발이 요구된다. 검토에 있어 향후 RT가 활용될 수 있는 분야로는 1, 2, 3차 산업과 함께 특수환경하에서의 작업 등이 복잡하게 얽혀 있다고 볼 수 있다.
이 중 중점적으로 기술개발에 몰두해야하는 분야는 ① RT가 가까운 장래에 실제로 활용될 기대치가 높고 ② 다른분야에도 파급되며 ③ 특히 경제산업성이 대응할 수 있는 미션에 적합한 것으로서 이하의 세 가지 분야로 압축시켜 검토를 실시했다. 즉, 「제조분야」 「서비스 분야」 및 「특수환경하에서의 작업분야」이다.
단, 여기서 개발되는 RT시스템은 당해 세 분야에만 적용되는 것이 아니라 앞서 말한 다양한 분야에서 폭 넓게 파급되는 것도 생각할 수 있다. 또는 연구개발의 진행방법에 대해서도 「시장 실패」에 기초한 민관의 역할분담을 토대로 산학관의 연대, 각 부처 간의 연대 위에서 진행되어야 할 것이다.
다. 미션제공형 기술개발의 진행방식
진행과정은 ‘먼저 요소기술을 개발하고, 다음으로 그것을 결합해 로봇을 만든다’는 프로세스가 아니라, ‘과제 해결에 관계된 미션을 제공하고, 그것을 해결하는 RT시스템을 경쟁적으로 개발한다’는 프로세스가 효과적이라고 생각된다.
첫 번째 이유는 로봇은 기계기술, 일렉트로닉스기술, 재료기술, 정보통신기술 등 폭 넓은 기술의 결합 시스템이며, 개개의 제품마다 기술의 조율을 요하는 수직연대형인 점이다. 즉 일부요소기술이 우수하다고 해도 복수의 요소기술을 조합한 로봇이 전체적으로 우수한 기능을 발휘할 수 있다고는 말할 수 없다. 즉, 시스템화기술(인터그레이션기술, 환경구조화기술, RT 미들웨어기술 등)을 실제로 사용할 수 있는 로봇을 개발하는 것이 열쇠라고 할 수 있다.
두 번째는 기술개발의 불확실성이 높은 분야에서는 당해 기술의 실용화 프로세스로서 기초연구의 성과가 일직선으로 시장도입에 도달하는 것이 아니라 오히려 각 단계가 동시병행적으로 영향을 끼치며 진전하는 점이다. 즉, 기존기술이 다양한 어플리케이션에 단계적으로 적용되어, 다른 분야의 과학적 지식과 융합되면서 작은 이노베이션이 단속적(斷續的)으로 일어나고 서로 맞물리는 과정의 반복을 통해서 제품이 실용화되는 것이라고 생각된다. 따라서 요소기술개발을 끝내고 나서 실증실험을 한다는 직선적인 개발프로세스가 아닌, ‘최종적으로 목표로 하는 미션의 달성을 염두에 둔 개발 프로세스’가 적합하다고 생각된다.
세 번째 이유는 기술개발에 경쟁원리를 도입하는 것으로 인해 이노베이션을 가속하는 것이 가능하다는 점이다. 실제로 미국에서는 미항공우주국(NASA)과 미국방위고등연구계획국(DARPA; The Defense Advanced Resear-ch Projects Agency)이 연구개발에서 실제 미션 수행에 관계된 구체적이고 야심찬 개발 스펙을 명시하고, 복수 개발자에 의해 경쟁적으로 개발을 하고 있다.
DARPA가 실행한 Grand Challenge Program이 그 예이다. 여기서는 미션으로써 모하비사막에 설정된 소정의 코스를 10시간 이내에 무인주행하는 것이다. 동 프로그램에서는 2년째에 스탠포드 대학, 카네기멜론대학 등 복수 팀이 소정 코스를 완주했다. 이것은 연구개발에 있어서 경쟁원리를 도입하는 것으로 개발을 촉진한 좋은 예라고 할 수 있다.
따라서 기술개발 프로젝트의 진행방법으로써 ‘먼저 과제 해결에 관계된 미션을 제공하고, 그것을 해결하는 RT시스템을 경쟁적으로 개발하는 방법’을 검토하는 것이 적당하다고 생각된다.
라. 과제해결을 향한 7개의 키 미션
1) 제조분야의 키 미션
① 유연물도 취급할 수 있는 RT 생산 시스템
자동차나 가전제품 등의 조립공정에서 변형이 없는 부품의 자동화는 이미 실현되었지만 유연물(와이어하네스(Wire Harness) 등) 핸들링, 부착 작업은 현시점에서도 자동화가 곤란해 사람의 손에 맡기고 있다. 이 때문에 요구되는 기술과제로는 와이어하네스 등의 유연물을 대상으로 하는 부착작업을 거의 전자동으로 실현하는 RT시스템을 들 수 있다.
② 인간·로봇 협조형의 셀 생산 RT시스템
1990년대 들어 국제적인 비용경쟁력 향상 등을 배경으로 단순 생산공정의 해외이전과 부가가치가 높은 생산으로 전환이 발생하고, 일본 내에서는 다품종변량생산에 적응한 생산방식이 연구되어 왔다. 그러던 중 종래의 라인 생산방식을 대신해 셀 생산방식이 보급되어 왔다. 셀 생산방식의 경우 사람들이 많이 쓰는 것으로 다품종변량생산에 대응하고, 초기비용을 낮출 수 있지만, 한편으로는 숙련 작업자의 육성에 시간이 걸리고, 품질관리가 어려울 수 있다는 결점도 있다. 이 때문에 요구되는 기술과제는 셀 생산방식에 생산성을 높이고, 동 생산에서 작업자와 협동할 수 있는 RT시스템을 들 수 있다.
2) 서비스 분야의 키미션
① 정리작업용 매니퓰레이션 RT시스템
작업현장에서 노동력부족이라는 과제에 대응할 수 있고, 다양한 분야에 넓은 파급효과를 기대할 수 있는 기술과제로써, 일상작업에서 단순작업의 하나인 수납작업에 착안해, 종래는 사람의 손에 의해서 처리하고 있던 「정리·수납작업」을 실현하는 RT시스템을 들 수 있다.
②고령자 대응 커뮤니케이션 RT시스템
여기에 요구되는 기술과제로는 고령자를 포함한 다양한 연령층의 사람의 의도를 이해하고, 지시에 의한 단순한 작업을 대행하는 커뮤니케이션 RT시스템을 들 수 있다. 개발해야하는 기술은 다양한 연령층에 대응한 회화를 주체로 하는 커뮤니케이션기술, 물리공간행동을 수반하는 휴먼 로봇 인터랙션기술 등이 있다.
③ 인간과 공존하는 자동운반 RT시스템
사무실이나 시설 등에서 인간과 공존환경하에서 로봇이 자기위치를 인식하고, 인간과 장해물을 회피하면서, 자율적이며 안전하게 이동할 수 있는 것이 RT를 활용한 유도와 운반 서비스에 부가가치를 더하는 데에 빠질 수 없는 기능이다.
3) 특수환경하의 작업분야에서 키 미션
① 피재(被災)건조물 내에서의 이동 RT시스템
지진, 설해(雪害), 수해 등의 자연재해와 인재(人災)에 있어 피재자의 탐색·구조작업은 행정적으로 대응해야 하는 분야 중 하나이다. 피해를 입은 건조물 안(지하철, 지하로, 고층 빌딩 등)은 위험성이 높고, 피재자탐색·구조 등에 있어서 RT니즈가 높은 공간이다. 특히, 초동시에 신속한 정보수집은 구조, 긴급의료와 함께 가장 중요한 프로세스이며, 신속한 정보수집의 고효율화·고정도(精度)화가 그 후의 피해경감활동 전체의 성공을 좌우한다.
여기에 요구되는 기술과제로는 피재건조물내에서 신속한 정보수집이 가능한 이동 RT시스템을 들 수 있다. 개발해야하는 기술은 고속이동기구, 건조물내에서의 통신과 위치계측기술, GIS(Goegraphic Information System)이서 정보 맵핑 등이 있다.
② 건설계 산업폐기물 처리 RT시스템
건설폐기물을 해체·처리할 때는 재질에 따라 자원으로 재활용 가능한 것과 소각 가능한 것, 최종처분장에 묻는 것 등으로 분류하는 작업을 수반한다. 건물 해체시 노동환경의 개선의 필요성에 따라 동 공정의 자동화가 전망된다.
여기에 요구되는 기술과제로는 건설현장에서 배출되는 폐기물 삭감을 목표로 폐기물 처리공정에서, 건물해체현장에 초점을 맞춘 해체·선별작업의 효율화, 해체 중 오퍼레이터·작업원의 안전확보 등에 도움되는 RT시스템을 들 수 있다. 개발이 필요한 기술은 폐기물재질의 판정기술, 해체현장에서 사용가능하고 건설기계만큼의 내환경성을 가진 매니퓰레이션기술, 현장작업원도 사용가능한 휴먼 인터페이스 등이 있다.
5. 향후전망
지금까지의 검토 결과를 정리하면 앞으로 전개되는 「제2의 로봇보급」은 로봇도입에 효용이 있다는 것을 전제로 「로봇의 안전성 확보」를 토대로 「시장정비」와 「기술개발」과 함께 로봇시장이 새로운 영역으로 확대되어 간다고 볼 수 있다. 다음에서 그 전략을 단적으로 서술한다.
첫째, 제조분야에서는 지능화 등의 로봇 고기능화가 진행되고, 로봇이 사용되는 영역도 확대되어 간다. 또한 서비스분야에서도 기존의 로봇기술과 제품을 활용해 유저·서비스 프로바이더와 메이커가 연대한 로봇비즈니스의 사례가 계속적인 증가가 예상된다.
둘째, 로봇도입에 효과가 있음을 전제로 하는 로봇의 안전성확보를 꾀할 필요가 있다. 구체적으로 산업용 로봇 메이커, 서비스 로봇 메이커에 의한 안전대책(본질안전설계, 리스크 어세스먼트, 안전방호책 등)의 충실화가 있다.
셋째, 로봇의 도입실적 증가와 안전성확보를 토대로 산학관이 연대한 미션제공형의 기술개발에 의해 RT 이노베이션이 가속되어 한 층 더 발전한 RT를 예상할 수 있다.
이처럼 로봇의 안전성이 확보되어 「로봇도입 실적증가」와 「미션제공형 기술개발」이 양륜으로 로봇 시장이 새로운 영역으로 확대되고, RT를 활용한 풍요로운 사회만들기라는 목적의 실현이 기대된다.
가. 서비스로봇 시장창출 지원
경제산업성은 2006년부터 실제 환경하의 로봇도입에서 로봇의 안전성을 확보하는 수법개발과 모델케이스 실시를 지원하는 「서비스로봇 시장창출 지원사업」을 추진한다. 본 사업은 메이커와 유저가 공동으로 로봇의 기능·스펙·운용방법 등을 검토하고서 도입에 필요한 안전성을 확보하는 방법 개발을 지원하는 것이다.
나. 로봇 표창제도 창설
일본에서 발표된 로봇 중에서 가장 우수한 로봇을 선정해 그 개발·제조자 등을 표창하는 것으로 로봇의 성능, 품질, 안전성의 향상, 로봇 활용에 의한 과제해결(생산성·편리성향상 등)의 방법을 촉구하는 것이 효과적이다. 본 제도가 노리는 효과는 ① 로봇개발·비즈니스의 추진, ② 수요환기와 판로개척, ③ RT동향 파악 등이 있다.
다. 안정성확보의 추진거점 정비
안전성확보의 구체적인 방법을 주체적으로 검토하는 것과 정보를 수집·분석하고, 이것을 활용해 제도설계를 진행하는 「거점」의 정비가 필요하다.
거점에 요구되는 기능으로는 ① 실제 환경하에서 구체적 사례와 데이터의 수집·분석·활용, ② 제도운용을 담당하는 중핵이 되는 전문적 인재의 육성, ③ 실적에 기초해 한층 활성화가 기대되는 안전관련 기술의 국제표준화추진, ④ 「글로벌한 안전 사고방식」에 관한 실태파악과 계몽활동 등을 들 수 있다. 거점을 중심으로 중장기적인 안전성확보를 위한 계속적인 대응이 불가결하다.
라. 미션지향형의 경제적인 RT개발 프로젝트 실시
경제산업성은 2006년부터 「전략적 첨단로봇 요소기술 개발 프로젝트」를 실행하고 있다. 본 프로젝트는 종래의 시장 니즈 및 사회적 니즈가 이끌어 오고 「시장실패」 대응으로서 국가가 관여한 「미션」에 대해서, 이를 필요로 여기는 로봇시스템 및 요소기술을 개발해 활용함으로써 달성한다. 그렇기 때문에, 당해 니즈를 만족시키는데 일조하고, 로봇기술의 개발촉진책으로서 중요한 대응책이라고 할 수 있다. 미션으로서는 앞에 서술한 세 분야의 7개 미션을 들 수 있다.
