서비스 로봇의 부상에도 불구하고 산업용 로봇은 여전히 로봇 시장의 주류를 형성하고 있다. 산업계는 노동력 부족과 생산성 향상 등을 목적으로 산업용 로봇을 적극 도입하고 있다. 실제로 산업용 로봇의 시장 전망은 낙관적이다.

국제로봇연맹(IFR)은 지난 2020년부터 2022년까지 3년간 전 세계적으로 200만대에 달하는 산업용 로봇이 새로 도입될 것으로 예측했다. 산업용 로봇의 폭발적인 증가와 함께 IFR은 ‘단순화(Simplication)’, ‘협력(Collaboration)’, ‘디지털화(Digitalization)’ 등 3가지 트렌드를 로봇산업의 핵심 키워드로 제시했다. 새로운 소비자 트렌드, 다양한 상품에 대한 수요, 무역 장벽 등에 대처하기 위해선 스마트 로봇 및 자동화의 도입이 필수적이란 진단이다. 새로운 로봇기술과 솔루션의 도입은 생산 현장의 유연성을 높이는데도 큰 영향을 미칠 전망이다.

산업 현장에 불고 있는 새로운 로봇 트렌드

인공지능, 클라우드, 5G 등 첨단 기술이 로봇과 결합하면서 로봇 시장의 지형도가 바뀌고 있다. 국제로봇연맹(IFR)이 올해 로봇산업의 주요 흐름을 정리한 ‘2021년 로봇 트렌드 톱5’에 따르면 인공지능과 로봇 기술의 진화가 로봇산업계의 변화를 이끄는 핵심 동력이다.

전통적인 산업용 로봇은 단순 동작을 반복적으로, 그리고 고속으로 수행하는 데 특화되어 있다. 하지만 이제 로봇은 사람처럼 ‘학습하는 로봇’으로 진화하고 있다. 인공지능이 컴퓨터비전 및 센서 기술과 결합하면서 똑똑해진 로봇들이 생산 현장의 변화를 주도하고 있다. 똑똑한 로봇들은 기존의 산업용 로봇이 할 수 없던 힘든 과업을 수행하는 게 가능하다. 대표적인 작업이 ‘빈 픽킹(bin picking)’이다. 능숙한 손놀림을 자랑하는 인간 작업자만 할 수 있었던 빈 피킹 작업을 이제는 로봇이 수행할 수 있다.

신세대 로봇들은 스마트 팩토리 환경에서 동작한다. 로봇 설치 및 프로그래밍은 예전보다 용이해졌고, 로봇들은 점점 더 네트워크 안으로 포섭되고 있다. 산업용 사물인터넷(IIoT)의 도입 확산과 통신 프로토콜의 진보는 로봇들을 자동화와 인더스트리 4.0 전략의 우산 속에 ‘끊김없이(seamless)’ 통합하고 있다. 산업용 로봇을 비롯해 자율이동로봇(AMR), 무인운반로봇(AGV) 등 다양한 형태의 로봇이 네트워크 안에 한데 묶이면서 스마트 팩토리를 구축하게 된다.

산업 현장에는 최신 내비게이션 기술을 채택한 모바일 로봇들이 속속 유입되고 있다. 이들 로봇들이 조화롭게 작동하는 새로운 산업 현장은 전통적인 생산라인과 비교해 훨씬 유연한 특성을 지닌다. 자동차 생산라인에서 차체(body)는 무인운반로봇에 의해 생산라인을 이동하며, 자율이동로봇은 생산라인의 흐름과는 별도로 독자적인 작업을 처리한다. 자동차 생산 모델이 변화하더라도 생산라인은 해체되는 것이 아니다. 제조업체들은 로봇과 AMR을 재프로그래밍하는 방식으로 유연 생산체제를 구축한다. 또한 인간-로봇 간 협력 작업이 새로운 흐름으로 부상하면서 펜스 없이 인간 작업자와 로봇이 함께 일을 하는 모습을 생산라인에서 목격하게 된다.

로봇 적용 분야가 기존의 제조 산업에서 식음료, 의류, 목재, 플라스틱 산업까지 확대되고 있는 것도 주목할만한 현상이다. 산업계의 디지털전환(DX)은 생산자들이 과거보다 훨씬 쉽게 상품을 다각화하고, 완전히 새로운 사업 모델을 구상하는 게 가능하도록 하고 있다. 스마트 팩토리 환경에서 로봇은 동일한 생산장비를 이용해 서로 다른 상품을 조립할 수 있도록 한다. 더 이상 전통적인 의미의 생산라인은 존재하지 않는다.

아울러 ‘탄소중립’이 산업계의 이슈로 부상하면서 ‘탄소 발자국을 절감하는 로봇’의 개발 및 보급이 절실한 상황이 되었다. 최신 산업용 로봇들은 에너지 효율적인 특성을 갖고 있기 때문에 생산과정에서 에너지 소비를 절감시킨다. 또한 고정밀 로봇 기술의 도입으로 반품률은 줄어들고, 연료전지나 태양광발전과 같은 재생에너지 기반의 장비에 대한 관심도 점점 높아지고 있다.

코로나 팬데믹은 전 세계 공급망의 취약성을 고스란히 드러냈다. 제조업체들은 완전히 다른 시각과 비전으로 공급 측면을 관찰하는 기회를 갖고 있다. 로봇 자동화를 통해 제조기업들의 생산성이 빠른 속도로 개선되면 선진국의 제조업체들은 고임금 국가에선 불가능했던 생산의 유연성을 자국에서 구축할 수 있다. 과거 중국과 동남아 등으로 생산기지를 이동했던 선진국 제조기업들의 리쇼어링은 점점 확산될 것이다. 결국 로봇 자동화는 제조산업에 생산성 제고뿐 아니라 유연성과 안전성도 제공한다.

산업용 로봇 시장의 확대 양상 뚜렷해

물류 분야를 중심으로 서비스 로봇 시장이 급부상하고 있지만 여전히 산업용 로봇 시장은 매력적이다. 이는 산업용 로봇의 보급대수에서 확인할 수 있다. 화낙, 쿠카, 야스카와, ABB 등 전통적인 산업용 로봇 강자들은 산업용 로봇 시장에서 건재함을 과시하고 있다. 협동 로봇이 산업용 로봇 시장의 주류로 부상하기 위해선 좀 더 시간이 필요해 보인다.

국제로봇연맹(IFR)이 지난해 발표한 ‘월드 로보틱스, 산업용 로봇 2020’ 자료에 따르면 2019년 현재 산업용 로봇 누적 설치대수는 272만2000대에 달한다.

자동차 산업과 전기/전자 산업은 산업용 로봇 시장을 견인하고 있는 쌍두마차다. 산업별 로봇 보급 현황을 살펴보면 자동차산업(10만5000대), 전기/전자(8만8000대), 금속 및 기계(4만4000대) 등으로 나타났다. 자동차와 전기/전자산업이 산업용 로봇 시장에서 강세를 이어가고 있다.

특히 코로나 팬데믹 이후에도 자동차 산업계의 로봇 자동화 수요는 여전히 높은 것으로 파악되고 있다. IFR은 “지난 2008년 금융위기 이후 경기 호전에 따라 GM, 포드, 피아트-크라이슬러, 테슬라 등 자동차 기업들이 로봇과 자동화에 광범위하게 투자하고 있다”며 “로봇자동화가 코로나 팬데믹 이후의 회복과 성장 및 발전을 위한 열쇠가 되고 있다”고 강조했다. 실제 2019년 기준 미국 자동차산업의 로봇밀도는 근로자 1만명당 1287대로 역대 최대 수치를 기록했다. 자동차 산업의 국가별 로봇밀도는 독일(1311대), 일본(1248대), 중국(938대) 등 순이다. 전기/전자 분야 로봇 도입도 자동차와 마찬가지로 강세를 유지할 전망이다.

자동차, 전기/전자 이외 산업에서도 로봇자동화에 대한 관심은 지속적으로 높아지고 있다. 실제로 미국에선 지난해 처음으로 비(非)자동차 산업부문의 로봇 주문이 자동차 산업부문을 추월한 것으로 나타났다. 생명과학 분야 로봇주문은 72% 늘었으며, 음식 및 소비재 상품, 플라스틱 및 고무 산업도 각각 60%와 62% 증가한 것으로 나타났다.

협동 로봇 시장 언제 개화하나?

산업용 로봇 시장의 새로운 변수는 협동 로봇이다. 협동 로봇 시장은 과연 언제쯤 개화될까? 시장 조사기관의 시장 전망은 낙관적이다.

ABI리서치는 올해 발표한 협동로봇 시장(제목:Cobots for Flexible Automation) 보고서에서 지난해 협동 로봇 시장이 4억7500만달러(약 5282억원)에 달했으며, 올해는 6억달러(약 6673억원) 규모로 성장할 것으로 내다봤다. ABI리서치는 이 시장이 연평균 32.5%의 성장률을 기록, 오는 2030년 80억달러(약 8조8972억원)에 달할 것으로 예상하고 있다.

인터액트 애널리시스(Interact Analysis) 역시 지난 2019년 전 세계 협동 로봇 매출액이 총 6억6990만달러(약 7479억원)로 2018년 대비 15.6% 증가했으며, 전년대비 출하량이 18.8% 증가한 2만2459대를 기록했다고 밝혔다. 또한 오는 2028년 협동로봇의 매출액이 전체 로봇 시장의 15.7%인 19억4000만달러(2조1660억원)에 이를 것으로 예상하고 있다.

ABI리서치는 “협동로봇이 인간과 협력할 수 있는 능력을 갖고 있다는 점 보다는 상대적으로 용이한 사용법, 향상된 인터페이스, 상이한 작업을 위한 로봇의 재배치 등 요인이 장점으로 부각되고 있다”고 분석했다. 협동로봇이 갖고 있는 유연성에다 유지보수 비용이 크게 들지 않고 점진적인 자동화가 가능하다는 게 중소기업들의 협동 로봇 도입을 부추기고 있다는 분석이다.

이 같은 시장 상황에서 협동 로봇 전문기업인 유니버설 로봇에 이어 화낙, 야스카와, 가와사키, 미쓰비시, ABB 등 산업용 로봇 기업들이 속속 협동 로봇 시장에 진입하고 있는 형국이다.

코로나19 팬데믹 위기로 전 세계 제조기업들이 타격을 받았음에도 불구하고 중소기업을 중심으로 협동 로봇 수요가 확산되고 있다는 게 전문가들의 지적이다.

협동 로봇과 산업용 로봇 간 장벽이 무너지고 있다는 분석도 있다. 산업용 로봇과 협동 로봇을 동시 지원하는 ‘듀얼 모드’ 로봇이 등장하고 있으며, 협동 로봇의 가반하중(페이로드)이 커지면서 산업용 로봇과의 간극이 좁혀지고 있다는 지적이다.

실제로 시장조사기관의 전망치처럼 협동 로봇이 괄목할만한 성장세를 보일 지는 두고 봐야 할 것 같다. 협동 로봇에 대한 안전 요구, 아직은 미흡한 산업 애플리케이션, 제조업체들의 협동 로봇 도입 의지, 협동 로봇의 공급가격 등은 여전히 협동 로봇업체들이 해결해야 할 과제다.