제조 자동화의 미래: 이미 시작된 혁신

미래 제조 시설은 AI와 표준화된 소프트웨어·하드웨어 인터페이스로 지원되는 매우 사용하기 쉽고, 안전하며, 유연하고, 저렴한 자동화를 배치할 것입니다. 이를 가능하게 하는 변혁적 기술들은 이미 제조 부문 내부의 수요에 힘입어 여러 핵심 측면에서 현실화되고 있습니다. 이 기술들은 제조 자동화의 미래를 엿보게 합니다.

제조업의 관점: 노동력 위기와 자동화 수요

제조업은 장기화될 숙련·비숙련 노동력 위기에 직면해 있습니다. 미국만 해도 2030년까지 최대 210만 개 일자리가 미충원되어 1조 달러 경제적 손실이 예상됩니다(딜로이트·제조연구소 연구). 이는 전 세계적 현상으로 자동화 도입 증가를 견인합니다. 2021년 딜로이트 글로벌 회복력 보고서에 따르면 제조 응답자의 57%가 첨단 기술로 업무 과제를 재설계했으며, 수작업 자동화가 포함됩니다.

동시에 전자상거래 호황으로 제품 수요가 늘고, 고객 맞춤화 추세로 유연하고 신속하게 재프로그래밍·재배치 가능한 자동화 수요가 증가합니다. 고품종 소량 생산(high-mix/low-volume) 트렌드도 이미 도래해 향후 확대될 것입니다.

과거에서 미래로: 협동로봇(코봇)이 연 길

20년 전만 해도 전통적 산업 자동화만이 유일한 선택지였고, 비용과 복잡성 탓에 대기업만 이용 가능했습니다. 전통 자동화는 저품종 대량생산에 적합하고, 고가 전문가가 프로그래밍해야 하며, 큰 설치 면적이 필요하고, 작업자 보호를 위한 광범위한 안전 울타리가 필수였습니다.

전통 자동화가 여전히 세계 산업용 로봇 시장의 최대 부문이지만, 가장 빠르게 성장하는 부문은 협동로봇(cobots)입니다. 사용 편의성, 저렴한 초기 투자, 작은 설치 면적, 유연성, 인간 옆 안전한 작동이 특징인 코봇과 경량 산업용 로봇의 등장으로 중소기업(SME)도 처음으로 자동화 혜택을 누리게 되었습니다. 이는 모든 자동화 기업에 안전성, 사용성, 유연성 솔루션 제공의 중요성을 일깨웠습니다.

코봇이 초고속·중하중이 필요한 모든 문제를 해결하진 못하며, 여전히 산업 자동화 시장의 틈새 부문입니다. 하지만 경제성, 사용성, 안전성, 유연성 장벽을 허무는 코봇의 변혁적 효과는 모든 로봇 유형에 파급되어 미래 자동화 지형을 형성하고 있습니다.

핵심 특징: 안전성, 사용성, 표준화, 유연성, 지능화, 서비스화

안전성: 이미 현재진행형

라이트 커튼, 근접 센서 등 현 기술로 거의 모든 자동화 셀을 인간 곁에서 안전하게 운용 가능(위험 평가 전제)합니다. 즉, 안전성은 코봇만의 전유물이 아니며 전통 산업용 로봇 셀의 안전한 배치도 포함됩니다. 안전한 운용 면에서 미래는 이미 와 있습니다.

사용성: 직관적 소프트웨어와 플러그앤플레이 하드웨어

로봇 애플리케이션 붐이 예상되지만, 배포 시간을 최소화하려면 자동화를 더 쉽게 배치해야 합니다. 소프트웨어 측면에서는 최소 교육으로 조작자가 배포 가능한 직관적 인터페이스, 하드웨어 측면에서는 플러그앤플레이 기능과 다양한 로봇·부품 간 쉬운 상호운용성, 원클릭 엔드이펙터 교체, 60개 나사로 고정하던 툴링의 종말을 의미합니다.

이미 즉시 사용 가능한 '원스톱 숍' 자동화 부품이 다양한 산업용 로봇에 배포 가능하지만, 아직 예외적입니다. 미래에는 이것이 표준이 될 것이며, 하드웨어·소프트웨어 양쪽 표준화 확대가 핵심 촉매제가 될 것입니다.

표준화: 통합업체의 부담 경감과 비용 절감

통합업체가 맞춤 솔루션으로 바퀴를 재발명할 필요 없이 표준화 제품을 구매하면 됩니다. 표준화 자동화는 구성요소 간 광범위한 상호운용성, 스크래치 설계 대비 저비용, 통합업체가 로봇 배치와 애플리케이션 가동에 집중할 수 있게 합니다.

오늘날 더 많은 통합업체가 표준화 제품으로 패키지 딜을 진행 중이며, 이는 제조 고객의 설치·유지보수 비용 절감으로 이어집니다. 표준화가 확산되면 오늘 5개 프로젝트 설치하던 통합업체가 곧 50개 설치 가능해져 설치 단가 하락, 자금 부족한 중소기업도 자동화 접근 가능, 통합업체 수익 증대라는 선순환이 일어납니다.

유연성: 통합업체 역할의 변화

유연성이란 생산을 린(lean)하고 민첩하게, 신속히 재배치·변경 가능하게 만드는 도구 모음입니다. 미래 제조 자동화는 제조 기업 고객의 맞춤화 수요를 충족하는 유연한 자동화, 쉽게 커스터마이징 가능한 생산 셋업, 프로그래밍과 (재)배치가 쉬워 다운타임과 공정 전환 비용을 최소화하는 자동화를 의미합니다.

제조사가 유지보수와 프로그래밍을 포함한 배포를 직접 제어하게 되면 엔드유저에게 권한이 부여됩니다. 사용성 향상으로 엔드유저 권한이 커짐에 따라 통합업체 역할도 변화합니다. 통합업체는 애플리케이션 설계·프로그래밍보다 자동화 배치에 더 집중하게 될 것입니다.

지능화 증대: AI의 전면적 통합

모든 로봇과 엔드이펙터를 포함한 전체 생산 라인에 AI 기능이 더 많이 통합될 것입니다. AI는 인더스트리 4.0을 지원하는 데이터 수집·분석 과정의 핵심 인에이블러입니다. 이미 원격 모니터링에 AI를 활용해 로봇 작동 이슈를 투명하게 파악 가능하며, 향후 이는 모든 설치의 표준 구성요소가 될 것입니다. AI 지원 원격 모니터링, 원격 유지보수, 비전 기반 검사 애플리케이션의 대폭 성장이 예상됩니다. 결국 프로그래밍은 모든 로봇에 쓰이는 범용 소프트웨어 인터페이스 위에 구축된 AI 플랫폼이 수행하게 될 것입니다.

자동화-as-a-Service: 진입 장벽 완전 해체

'서비스형' 비즈니스 모델이 발전하면서 오늘날 보이는 RaaS(Robots-as-a-Service), FaaS(Fixtures-as-a-Service)를 넘어, 우버 같은 스마트폰 앱으로 생산 공정 특정 부분 자동화에 필요한 기술을 주문하는 시대가 옵니다. 부품당 생산 단위로 자동화 비용을 지불하면 초기 자본 투자 불필요, 비용 관리 용이, 자동화 도입 장벽 추가 제거가 가능합니다. 향후 수년간 As-a-Service 제공이 폭발적으로 늘어 중소기업의 자동화 솔루션 도입을 더욱 뒷받침할 것입니다.

결론: 미래는 이미 부분적으로 와 있다

제조 부문 자동화의 미래가 이미 와 있는가? 예도 아니고 아니도 아닙니다. 코봇, 경량 산업용 로봇 팔, 일부 엔드이펙터·엔드오브암툴링에서 그 면모를 엿볼 수 있습니다. 하지만 표준화 노력 등에서 자동화 부문의 상당한 노력이 더 필요합니다. 확실한 것은 제조와 자동화 부문 간 시너지가 강화되어 기술 발전과 생산성 향상, 수익 증대를 이끌 것이라는 점입니다.

본 글은 OnRobot 미주 총괄 매니저 크리스티안 훌가드(Kristian Hulgard)가 작성했습니다. 자세한 정보는 여기를 방문하세요.