자동화와 로봇공학은 인류 역사상 비교적 최근에 등장했지만, 이미 우리 일상 업무의 필수적인 부분이 되었습니다. 자동문부터 수술용 로봇까지 이 기술은 거의 모든 산업에 스며들어 있습니다. 자동화 장비는 특히 제조업에서 흥미로운데, 최신 시스템이 더 포괄적인 자동화 솔루션을 제공하기 때문입니다. 제조업에서 로봇의 미래를 둘러싼 기대를 이해하려면 산업 자동화의 의미, 발전 과정, 현대 제조업에 제공하는 가치를 알아야 합니다.
포드자동차의 엔지니어링 매니저 D.S. 하더가 1946년 자동차 생산라인에서 인간이 하던 일을 기계가 완수하는 것을 설명하며 '자동화(automation)'라는 용어를 만들었습니다. 이 용어는 시간이 지나며 '피드백에 반응해 사람의 개입 없이 특정하고 미리 정해진 공정을 수행하는 기술'을 뜻하게 되었습니다. 자동화는 흔히 기계화(mechanization)와 혼동되는데, 기계화는 기계가 인간 노동을 대체하는 것을 말하며 자동화는 보통 기계화를 수반합니다.
제조업에서 산업 자동화는 컴퓨터나 로봇 기반 제어 시스템을 이용해 제조 현장에서 공정을 완수하는 것을 의미합니다. 자동화 제조 시스템은 공장 내부에서 작동하며 자재 이송, 가공, 조립, 검사 등의 작업을 수행합니다. 각 업무는 다음과 같습니다:
제조업에서 로봇 자동화의 핵심은 사람의 개입을 줄이며 광범위한 작업을 커버한다는 점입니다. 산업용 로봇 시스템이 더 발전할수록 그 시스템 내 사람의 참여는 더 적어집니다.
자동 장치의 아이디어는 수세기 전부터 존재했습니다. 기원전 1세기 그리스 공학자 헤론(Heron of Alexandria)이 증기 동력 시스템을 이용한 자동문 아이디어를 처음 기술했습니다. 이 설계는 주목받지 못했으나, 9세기 바그다드의 칼리프가 '독창적 메커니즘의 과학(The Science of Ingenious Mechanisms)'이란 편찬서에 이 아이디어 등을 담았습니다. 이 책은 아랍 세계가 이후 수세기 동안 자동화 가능성을 탐구하는 기초가 되었으나, 암흑기에는 많은 진전이 잃어버렸습니다.
르네상스 시대에는 자동화에 대한 관심이 되살아났고, 칼리프의 책이 이 주제 탐구의 토대가 되었습니다. 이 책은 레오나르도 다빈치 등 많은 르네상스 과학자와 사상가들에게 영감을 주었고, 18세기 스위스 장인들에 의한 오토마타(자동인형) 창조로 이어졌습니다. 이 오토마타들은 주로 오락과 심미적 매력을 위한 움직이는 인형에 불과했지만, 현대 자동화를 향한 첫 디딤돌이었습니다.
다빈치 등 르네상스 과학자들의 아이디어는 산업혁명기 발명가들에게 더 큰 영감을 주었습니다. 이들은 늘어나는 생산 수요에 대응해 기계를 도입하고 자동화 가능성을 탐구했습니다. 그중 가장 유명한 발명가는 니콜라 테슬라로, 로봇 보트 등 많은 로봇 모델을 발명했습니다. 하지만 이러한 아이디어가 산업 현장에서 완전히 결실을 맺은 것은 20세기에 들어서였습니다.
20세기 로봇 탐구의 첫 시도는 예술 분야였습니다. 1921년 프라하에서 '로섬의 유니버설 로봇(Rossum's Universal Robots)'이란 연극이 초연되었는데, 인간 일을 하던 로봇이 반란을 일으켜 지구를 멸망시키는 내용이었습니다. 이 연극은 오늘날까지 지속되는 로봇 공포를 심어주었습니다. 하지만 이는 다른 이들이 아이디어를 더 발전시키는 것을 막지 못했습니다. 가장 유명하게는 아이작 아시모프가 로봇공학의 광범위한 사용이 미칠 잠재적 함의를 광범위하게 저술하며 오늘날까지 쓰이는 로봇공학의 기본 법칙을 정립했습니다. 사실 아시모프의 작품이 최초의 자동화 산업용 로봇을 개발한 발명가들에게 영감을 주었습니다.
조지 찰스 데볼(George Charles Devol)이 1954년 최초의 산업용 로봇을 발명했고, 아시모프 팬이자 기업가인 조셉 F. 엥겔버거(Joseph F. Engelberger)와 손잡고 로봇 기업 유니메이션(Unimation)을 설립했습니다. 이들이 만든 '유니메이트(Unimate)'는 단순한 단일 암 로봇이었습니다. 1961년 제너럴모터스 트렌턴 공장에 다이캐스팅 머신으로 처음 설치되었습니다. 이후 로봇 암은 여러 산업으로 퍼져 기본적인 자재 이송과 가공을 수행했습니다.
산업용 로봇 암은 1960~70년대 컴퓨터와 집적회로 같은 신기술과 함께 진화했습니다. 이 로봇들은 무겁고 위험하거나 단조로운 작업에서 인간을 대체할 수 있었고, 1970년대 말에는 로봇공학 탐구와 투자가 급증했습니다. 1980년대에는 부적절한 설치, 제조 오류 등으로 여러 공장이 피해를 입으며 로봇 도입이 크게 둔화되었습니다. 결국 로봇 활용이 다시 활기를 띠었고, 센서의 발명과 통합으로 21세기에는 로봇이 널리 보급되었습니다.
자동화는 많은 산업 현장에 채택되었고, 그 이유는 명확합니다. 자동화 솔루션은 제조 기업에 다양한 이점을 제공합니다. 주요 이점들을 자세히 살펴보겠습니다.
가장 생산적인 근로자도 한계가 있고, 수면과 휴일, 가족과의 시간이 필요합니다. 로봇은 그렇지 않습니다. 인간 직원으로 24/7 가동하려면 3교대가 필요하지만, 로봇은 교대나 휴식 없이 같은 일을 해냅니다. 또한 로봇은 피로나 주의력 저하 없이 하루 종일 높은 속도와 정확도를 유지합니다. 이러한 요인들은 기업이 산업 자동화 솔루션을 제조 공정에 도입함으로써 생산성을 크게 높일 수 있음을 의미합니다.
자동화는 고객 주문부터 제품 배송까지 소요 시간을 줄여줍니다. 인간 노동자가 처음부터 끝까지 공정을 완료하기를 기다리는 대신, 자동화 기계가 같은 작업을 더 짧은 시간에 완료합니다. 이는 기업이 경쟁사보다 우위를 점하게 해줍니다.
인간 노동자를 고용하면 인적 오류는 항상 문제입니다. 인간은 정확성에 한계가 있고 피로와 주의력 저하로 하루 종일 높은 정밀도를 유지하기 어렵습니다. 로봇은 이런 문제가 없습니다. 공정을 자동화하면 기업은 생산 정확도와 균일성을 높여 전반적인 제품 품질을 개선할 수 있습니다.
높은 정확도는 실수 감소로 이어지고, 실수 감소는 스크랩 감소로 이어집니다. 인간 노동자가 실수하면 부품이 폐기되거나 자재가 낭비됩니다. 자동화 로봇 장비는 그런 실수를 하지 않아 폐기물이 줄어듭니다. 이는 자동화 장비를 사용하는 기업의 자재 비용 절감에도 도움이 됩니다.
조립라인 공정이 변경되면 인간은 상당한 재교육이 필요할 수 있습니다. 작업자가 새 공정을 빨리 익힌다 해도 교육에 하루 수시간이 소요돼 생산성 손실이 발생합니다. 반면 로봇은 프로그래밍 변경만으로 공정을 바꿀 수 있습니다. 결과적으로 자동화는 제조 공정을 훨씬 더 유연하고 변화에 적응하기 쉽게 만듭니다.
현대 로봇공학과 제어 장비는 필수 공정에 자동화된 데이터 수집을 구현하기 시작했습니다. 이러한 데이터는 제조사가 주요 생산 정보를 수집해 공정을 유지·개선하는 데 큰 도움이 됩니다. 이러한 데이터 모니터링은 기계가 어려움을 겪어 유지보수가 필요할 때를 파악하는 데 도움이 되며, 제조 공정의 병목 지점을 식별하는 데도 유용합니다. 요컨대 데이터 수집은 의사결정자에게 사실을 제공해 공정에 대한 정보에 입각한 결정을 내리게 합니다.
일반적으로 산업 자동화는 반복적이거나 위험하거나, 위험하거나 다루기 힘든 공구를 사용하는 작업을 수행하는 데 쓰입니다. 이 모든 요소가 작업자 위험을 높입니다. 반복 작업은 작업자를 지루하게 해 주의력을 떨어뜨리고 중요한 안전 단계를 놓치게 만들며, 무겁고 다루기 힘든 공구는 떨어뜨리거나 잘못 다뤄 부상을 입힐 가능성이 높습니다. 산업 자동화는 이러한 유형의 작업을 대신함으로써 생산라인을 직원에게 더 안전하게 만듭니다. 이는 1970년 미국 산업안전보건법(OSHA)이 작업자 안전을 모든 기업의 최우선 과제로 삼은 점에서 특히 중요합니다. 사실 OSHA는 산업 현장에서 자동화 채택의 주요 동인 중 하나입니다.
인간 노동은 비용이 많이 듭니다. 직원 교육, 의료비, 산재보상, 보너스, 연금, 유급휴가, 휴일 등 직원 한 명당 기업이 부담하는 비용이 상당합니다. 양질의 인재 투자는 항상 필요하지만, 자동화를 통해 인건비를 줄이거나 재분배할 수 있습니다. 자동화가 시간 많이 드는 반복 작업을 효과적·효율적으로 처리해 인간이 그런 일을 맡을 필요를 줄여줍니다. 결과적으로 기업은 더 적은 직원으로 운영하거나 직원을 다른 부서나 전문 분야로 재배치할 수 있습니다.
휴일, 질병, 경제적 요인으로 인한 인력 부족은 공장 인력에 의존하는 많은 기업의 심각한 문제입니다. 로봇은 아프지 않고 회사를 떠나지도 않습니다. 따라서 자동화 기계를 사용하는 기업은 더 일관된 인력 가용성을 확보할 수 있습니다.
위 이점들이 종합되어 자동화를 사용하는 기업의 수익 개선과 운영비 절감으로 이어집니다. 인건비와 자재비 절감으로 생산 간접비가 줄어드는 반면, 제품 품질과 생산량 향상으로 더 많은 양질의 제품이 생산·판매됩니다. 맞춤형 자동화 기계의 정기 유지보수 비용을 고려하더라도, 자동화 기계가 제공하는 비용 절감과 수익 개선에 비하면 미미한 수준입니다.
이러한 이점들은 제조업에서 자동화 솔루션을 매우 매력적인 옵션으로 만듭니다. 하지만 인상적인 이점들 이면에는 단점으로 고려될 요소들도 있습니다:
산업용 로봇이 현대 제조업에서 필수적 역할을 수행하는 지금도 관련 기술은 계속 발전하고 있습니다. 예를 들어 인공지능(AI)은 산업용 로봇의 역량을 한 단계 끌어올릴 차세대 혁신 기술로 기대됩니다. AI는 로봇이 학습하고, 추론하고, 문제를 해결하고, 심지어 언어를 이해하게 할 것입니다. 이러한 AI는 제조 로봇이 의사소통하고 고수준 지시를 받아들이며 음성 명령까지 수행할 수 있게 할 것입니다.
자동화는 현대 세계의 길이며, 특히 제조업에서 그렇습니다. 자동화 기계가 제공하는 수많은 이점은 많은 제조 기업에 논리적인 다음 단계이며, 기존 자동화를 가진 기업들도 경쟁력을 유지하기 위해 고급 옵션을 모색하고 있습니다. 하지만 기업의 성공적인 자동화 통합의 열쇠는 맞춤형 솔루션입니다. 귀사가 제조용 맞춤형 자동화 장비에 관심이 있다면 RG Group이 도와드릴 수 있습니다.
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자동화 제어 시스템
생산 확대를 원하는 중소기업이든 인건비 절감을 목표로 하는 대형 공장이든, 자동화의 이점은 명확합니다. 하지만 자동화 기술을 비즈니스에 통합하는 과정을 어떻게 시작해야 할지 명확하지 않을 수 있습니다. 많은 노력과 마찬가지로 성공의 비결은 올바른 파트너를 찾는 데 있습니다. 이 경우 자동화 파트너, 즉 업계에서 말하는 로봇 통합 업체(robotics integrator)를 식별하는 것이 중요한 단계가 될 수 있습니다. 자본을 잠식할 수 있는 심각한 재정적 약속을 섣불리 하기 전에, 귀사의 필요에 맞는 올바른 로봇 통합 업체를 찾는
유선 연결이 효율성을 제공합니다(Wired Connections Offer Efficiency) 5G 혁명이 기술 부문에 새로운 속도와 능력을 가져올 것으로 예상됩니다. 그러나 케이블 연결 유지가 핵심입니다. 왜냐하면 유선 연결은 기업이 전용 대역폭을 사용할 수 있게 하기 때문입니다. 이점에는 더 빠른 정보 전송, 네트워크 전송 중단 위험 감소, 연결 중단 가능성 감소 등이 포함되며, 이는 효율성에 의존하는 산업에 필수적입니다. 연결 중단은 특히 자동화가 사용되는 곳에서 생산 공정을 중단시킬 수 있습니다. 부담스러운 비용과 손실된
