뿌리산업은 자동차ㆍ조선ㆍ전자 등 우리나라 주력 제조업의 근간을 이루는 기반 산업이다. 하지만 고위험 작업 환경, 낮은 임금체계, 종사자의 고령화 현상 등으로 인력 부족 현상이 심화되고 있다. 주력 제조업이 국제경쟁력을 잃지 않기 위해선 로봇자동화 시스템의 도입을 통해 뿌리산업의 경쟁력을 제고하는 게 절실하다는 목소리가 커지고 있다.

산업통상자원부는 지난 2019년 발표한 ‘제3차 지능형 로봇 기본계획’에서 근무 환경이 열악한 뿌리산업을 비롯해 섬유·식음료 등 3대 제조업을 중심으로 제조로봇 보급 확산 계획을 발표했다. 이 기본계획에 따라 산업통상자원부는 뿌리산업 등 3대 제조업을 중심으로 로봇 도입이 필요한 108개 공정을 우선 선별해 업종별·공정별 표준공정모델 개발하고, 실증사업을 추진하고 있다.

뿌리분야의 경우 한국생산기술연구원이 총괄주관이 되어 표준 공정모델 개발과 제조로봇 선도보급 실증사업을 진행하고 있다. 뿌리산업의 제조로봇 선도보급 실증사업의 의미와 현황, 그리고 실증 사례에 대해 3회에 걸쳐 소개한다(편집자)

(기획 순서)

① 뿌리산업 제조로봇 선도보급 실증 사업 개요

② 뿌리산업 표준공정 모델과 실증 사례

③ 실증 사례

뿌리산업 무엇이 문제인가

뿌리산업은 주조, 금형, 용접접합 등을 통해 소재를 부품으로, 또 부품을 완제품으로 생산하는 기초 공정 산업을 의미한다. 생산기반의 핵심이자 제조업의 원천이라고 할 수 있다.

뿌리산업의 대표적인 공정은 용접공정, 주조/가공공정, 머신텐딩공정, 표면처리공정이다. 이들 공정을 일반적으로 ‘4대 뿌리공정’이라고 부른다. 이들 산업은 자동차, 조선, 전자, 기계 등 우리나라 대표적인 제조업의 근간을 이룬다.

하지만 작업 환경이 열악하고, 임금도 낮아 인력 부족이 심화되고 있다. 노동자의 고령화 현상이 심해지고 있어 전문 기술의 세대간 전승이 제대로 이뤄지지 않을 가능성도 높아지고 있다. 게다가 근로시간 단축도 뿌리산업에는 위기로 다가오고 있다. 뿌리산업의 1인당 부가가치는 국내 제조업 평균을 밑돌고 있으며, 수작업 위주의 공정 여건을 개선하지 못하고 있다는 분석이 나오고 있다.

뿌리산업의 대표공정 중 하나인 용접공정을 예로 들면, 용접기업 인력의 56%가 기능직으로 구성되어 있으며 수작업 비중이 매우 높은 실정이다. 게다가 대표적인 3D 업종으로 인식되면서 젊은층의 기피 현상이 높아 노령층 비율이 점점 높아지고 있다. 30대 이하 종사자 비율은 전체의 40%에 그치고 있다. 또한 용접기업의 34.8%는 연매출이 50억원 이하로 로봇자동화에 대한 선제적인 투자에 어려움을 겪고 있다. 이들 용접기업은 매출액의 66% 이상을 기계, 조선, 자동차, 전자 산업 등 우리나라 핵심 4대 제조업 분야에서 거둬들이고 있다.

뿌리분야 제조로봇 보급 선도사업의 의미

최근 국내 제조기업의 로봇 자동화 수요시장은 고령화로 인한 노동인구의 감소, 고임금화, 근로시간 단축, 외국인 근로자의 한계 등 노동시장이 위축되면서 로봇자동화에 대한 수요가 크게 증가하고 있는 상황이다.

뿌리산업 역시 마찬가지다. 기존의 수작업 및 3D 작업환경을 개선하고 생산성을 향상하기 위해선 뿌리공정의 로봇자동화 추진이 시급하다.

▲ 뿌리산업의 제조 환경과 로봇 자동화의 필요성(자료=한국생산기술연구원)

하지만 뿌리산업계가 로봇자동화 시스템을 도입하려고 해도 녹록치 않은 게 현실이다. 로봇 자동화 수요가 있는 뿌리기업의 대부분이 영세 기업 또는 중소기업의 범주를 벗어나지 못하고 있어 로봇자동화에 대한 투자 비용을 부담스럽게 생각하는 경향이 강하다.

또한 로봇자동화 전환을 위한 제작 기준이 미비해 어려움이 가중되고 있다. 기업들은 자동화 설비의 적정성과 유효성을 판단하는 능력이 부족해 로봇자동화 전문기업이나 SI기업의 결정에 많이 의존하고 있다.

게다가 국내 로봇공급기업(또는 SI기업)은 해외 선진기업에 비해 투자 여력과 고급 인력이 부족하고, 연구 프로세스 또한 체계적이지 못해 급성장하는 로봇자동화 수요를 흡수하지 못하고 있다는 게 전문가들의 일반적인 진단이다.

한국로봇산업진흥원에 등록된 로봇 및 로봇SI기업은 전국적으로 41개에 달하지만 100억 이상 매출규모를 갖고 있는 기업수는 많지 않다. 또한 석박사 이상의 고급 인력이 턱없이 부족해 독자적으로 높은 수준의 공정 자동화시스템을 개발하는 데는 한계가 있다. 그동안 외산 로봇을 활용하거나 공정의 체계적인 표준화 작업이 이루어지지 않아 국산로봇 보급·확산 효과와 사업 성공률이 떨어지는 사례도 다수 발견되고 있다.

뿌리산업 제조로봇 선도보급 실증사업은 이 같은 로봇자동화 추진에 따른 제반 문제점을 극복해보자는 의도에서 추진되고 있다.

금속/플라스틱 분야 4대 뿌리공정(용접,주조,가공,표면처리)에서 이미 개발된 로봇 활용 대표 공정 모델의 제조로봇 보급·실증을 통해 제조로봇 확산 및 시장 확대와 뿌리산업 제조 경쟁력을 강화하자는 것을 목표로 하고 있다. 로봇 자동화 공정을 표준모델로 패키지화하고 상품화해 시스템 구축 기간을 단축하고, 시스템 설치 및 유지보수 비용을 절감해 자동화 경쟁력을 확보하겠다는 전략이다.

▲ 뿌리산업 표준 공정 모델 실증 절차

뿌리산업 로봇활용 공정모델은 수작업 공정을 분석해 업종별, 공정별, 자동화 수준별로 분류하고 유사뿌리공정을 묶어서 모듈화/표준화/패키지화를 통해 로봇활용도를 극대화할 수 있도록 했다.

검증된 표준 모듈을 조합해 전체 시스템을 완성하면 자동화 구축 기간을 단축할 수 있다. 또 표준 모듈을 공용화함으로써 전체 시스템 단가를 낮추는 효과도 거둘 수 있다. 표준 모듈을 개별 상품화하면 SI기업의 수익 구조가 개선되고 규모 있는 기업으로 성장할수 있는 토대가 마련된다. 아울러 신뢰성이 확보된 표준 모듈 적용으로 유지보수 비용도 절감할 수 있다.

뿌리산업 제조로봇 선도보급 실증 사업 어떻게 추진하고 있나.

뿌리산업 제조로봇 선도보급 실증 사업(1차)은 지난해 6월 15일 시작해 올해 3월 31일까지 약 10개월간 진행되고 있다. 정부 출연금 33억 4천만원, 민간 매칭 13억 1천만원 등 총 46억 5천만원의 예산이 투입되고 있다. 이 사업의 목표는 뿌리 분야 2개 공정 모델(저항용접, 머신텐딩)의 실증 25건을 추진하는 것이다.

▲ 뿌리산업 제조로봇 선도보급 실증사업 추진체계(자료:한국생산기술연구원)

뿌리산업 제조로봇 선도보급 실증 사업의 총괄추진기관은 한국생산기술연구원이다. 머신텐딩공정에 21개 세부주관기관과 7개 참여기관(7개)이 사업을 진행하고 있으며, 저항용접공정에 4개 세부주관기관과 2개 참여기관이 사업을 진행하고 있다. 올해 3월부터는 2차 실증사업이 본격 추진될 예정이다.

▲ 뿌리산업 로봇 선도보급 사업의 사회적, 경제적 효과(자료=한국생산기술연구원)

<인터뷰> 한국생산기술연구원 융합기술연구소 남경태 수석연구원​

한국생산기술연구원에서 뿌리산업 제조로봇 선도보급 실증사업을 총괄하고 있는 남경태 수석연구원을 만나 실증사업의 현황과 향후 계획, 이 사업의 의미에 대해 들어봤다.

◇ 현재 뿌리산업 표준 모델 공정 진척 상황과 향후 계획을 말씀해주십시요?

작년 6월에 시작해 올해 3월 완료 예정인 1차 사업은 2개 표준공정 모델(저항용접, 머신텐딩)을 개발해 24개 뿌리수요기업과 9개 로봇SI기업을 지원했습니다. 올해 3월쯤 개시되는 2차 사업은 4개 표준공정모델(아크용접, 머신텐딩후 측정, 주조후 처리가공, 도장)을 중심으로 13~14개 뿌리수요기업을 지원할 예정입니다. 2차 사업에 대한 사업공고는 이달 마지막주 이뤄질 예정입니다. ​

◇ 표준 공정모델을 도입한 이후 수요기업인 뿌리산업계의 반응은 어떻습니까?

뿌리기업은 고령화, 최저임금 상승, 주52시간 근무 제한과 코로나 팬데믹으로 사면초가의 상황에 빠져있습니다. 뿌리산업 분야의 로봇 수요기업들은 실증사업이 뿌리기업의 생존을 위한 또 하나의 돌파구가 되고 있다고 보고 있습니다. 산업계의 반응이 긍정적이어서 실증사업을 추진하는 기관의 입장에서도 큰 힘이 되고 있습니다.

◇ 선도보급 사업의 경제적·사회적 파급 효과는 무엇입니까?

사회적 측면에선 비숙련 인력으로 고품질 제품을 제조할 수 있는 환경을 구축할 수 있으며, 기업의 매출 증가로 종사자의 임금 수준 향상과 양질의 일자리 창출이 가능해질 것이라고 봅니다. 경제적인 측면에선 제조산업의 가격 경쟁력, 생산성 향상을 통해 국내 주력산업의 신성장 부품 및 제품의 지속적인 매출을 기대하고 있습니다. 환경적으로는 환경친화적인 제조환경을 구축할 수 있습니다.

◇ 향후 제조로봇 선도 보급 실증사업의 발전 방향은 무엇입니까?

뿌리분야 제조로봇 선도보급사업은 신생 로봇기업의 다양한 로봇 비즈니스모델을 만들어 로봇사업 진출을 가속화하고 중소 로봇SI기업을 중견기업으로 육성하는 데 목적이 있습니다. 로봇 SI산업을 육성해야한다는 목소리가 높아지고 있는데 이런 방향으로 실증사업이 발전할 수 있기를 기대합니다.

또한 이 사업으로 뿌리기업의 제조경쟁력도 한층 강화할 수 있을 것이라고 판단하고 있습니다. 한국생산기술연구원은 제조로봇 선순환 생태계조성을 위한 자양분 역할을 하겠다는 생각을 갖고 있습니다. 로봇산업계의 많은 성원을 기대합니다.