국내 중소제조업체들이 위기를 맞고 있다. 인건비 상승, 고령화 사회 진입, 중국·일본 등 경쟁국가 기업들의 위협 등으로 경영 환경이 갈수록 악화되고 있다. 중국과 일본은 제조업 경쟁력 강화의 방안으로 '로봇혁명'을 국가적 어젠더로 선정해 급변하는 제조산업 환경에 대응하고 있다. 국내 중소제조기업들도 생산공정에 로봇 자동화 시스템을 도입해 경쟁력을 회복하는 게 급선무다. 산업통상자원부가 추진하고 있는 '중소제조 취약공정개선 로봇보급사업'은 저하된 중소제조업체들의 경쟁력을 끌어올리기 위한 사업으로 성과를 인정받고 있다. 중소제조 취약공정 개선 로봇보급사업의 현황과 우수 도입 사례를 3회에 걸쳐 살펴본다.

[특집] 중소제조 취약공정개선 로봇보급사업<게재순서>

①로봇보급 사업 현황과 올해의 과제 ②로봇 자동화 선도 사례(푸른기술·웰탑테크노스) ③로봇자동화 선도 사례(로봇밸리·로봇플러스)

중소제조 취약공정개선 로봇보급사업은 중소제조기업의 취약공정을 로봇시스템과 창의적인 고부가가치 제조 공정으로 혁신해 중소제조기업의 경쟁력을 강화하고 국산 제조로봇의 보급 및 확산을 촉진하기 위해 추진하는 사업이다. 여기서 ‘중소제조 취약공정’이란 중소제조업 분야 중 산업비중(중소기업 수, 매출액 규모 등), 인력고용 비중(종사자 수, 생산직 비율 등)은 높지만 생산성(노동 한 단위당 부가가치, 총 요소생산성 등)이 낮아 공정 혁신에 의한 경쟁력 강화가 필요한 분야의 제조공정을 말한다.

중소제조 취약공정개선 로봇보급사업은 산업통상자원부가 ‘지능형 로봇 보급 및 확산’을 위해 추진해왔으며 한국로봇산업진흥원이 전담기관, 한국생산기술연구원이 주관기관으로 참여하고 있다.

▲ 중소제조 취약공정 개선 로봇보급 사업 추진 체계

◇중소제조 취약공정개선 로봇보급 사업 추진 배경

중소제조 취약공정 개선 로봇보급사업은 중소제조기업의 운영환경 악화 해소, 열악한 작업환경 개선, 생산성 향상 문제를 효과적으로 해결해 줄 수 있는 최적의 방안을 모색하기 위해 추진되고 있다. 우리 중소기업들은 사업체수와 종업원수 기준으로 국내 경제에서 높은 비중을 차지하고 있으나 경영 여건은 악화일로를 걷고 있다. 특히 중소기업의 노동생산성(종업원 1인당 실질부가가치 기준)은 대기업과 비교해 30%선까지 하락했다. 저출산, 고령화로 인한 인력난 및 3D 작업 현장 기피로 중소제조기업의 운영 환경은 더욱 악화될 전망이다. 게다가 중소제조기업들은 설비투자 감소, 열악한 작업환경으로 산업재해가 지속적으로 발생하고 있다. 이 같은 중소제조업 현실을 타개하기 위해선 로봇 자동화의 필요성이 높다.

▲ 로봇 보급사업의 필요성

로봇 도입을 통해 국가경제에서 차지하는 중요성이 큰 중소제조기업의 품질력과 경쟁력을 향상시켜 제품의 고부가가치화와 국가경쟁력의 제고를 꾀하겠다는 게 취약공정 개선 로봇보급사업의 중요한 목표다. 중소제조기업에 로봇을 도입 및 적용하면 새로운 시장 창출을 통해 내수 및 수출 시장을 크게 확대할 수 있다. 또한 로봇 도입을 통한 생산설비 자동화는 중소제조업의 인력난 해결 방안의 실질적 솔루션으로 자리잡을 가능성이 높다. 저출산, 고령화로 인한 인력난 및 3D 작업 현장 기피로 인한 중소제조기업의 운영환경 개선을 기대할 수 있는 것이다. 특히 로봇기반 공정혁신을 구축함으로써, 중소제조업의 경쟁력 향상과 관련 제품의 고부가가치화를 구현할 수 있다.

◇추진 방향과 적용 분야

높은 수작업 비율, 낮은 생산성, 열악한 생산공정 등 중소제조기업의 기존 취약공정을 로봇시스템 기반 혁신공정으로 표준화 및 규격화하는 데 우선적인 목표를 두고 있다. 로봇 및 주변장치(작업 툴, 센서, 지그, 컨베이어, 공정설비 등 주변장치)들을 공정별, 맞춤형으로 설계 유도하여 단위 제조 공정의 경쟁력 강화, 제조 로봇 수요 증가 및 제조원가 경쟁력 확보를 꾀하겠다는 계획이다.

또한 생산성 혁신을 위한 공정 고도화 추구 및 품질 향상으로 인한 제품의 부가가치를 극대화하고, 생산 패러다임 변화에 따라서 진화되고 있는 공작기계 등과 같은 다양한 생산기계와 로봇을 연계 구축하는 방향으로 사업을 추진할 계획이다.

▲ '제조공정 스마트화'의 개념

로봇 도입을 통해 효율성을 높일 수 있는 중소기업 취약공정 분야를 보면 우선 섬유의류, 전기장비, 전자부품, 식음료, 기계/장비, 자동차부품 등을 들 수 있다. 이들 중소제조업 분야는 산업비중과 인력고용 비중이 높은 분야이기도 하다. 로봇 도입에 따른 시너지 효과가 클 것으로 예상된다. 금속가공 제품분야의 경우 뿌리산업분야가 로봇 도입 효과가 높을 것으로 보인다. 인쇄, 가구, 목재, 의료/정밀/광학기기/시계 등 기타 중소제조업 분야의 경우도 공정 개선을 통해 생산성 향상, 제품 경쟁력 강화를 꾀할수 있다.

제조업용 로봇의 용도별로는 이적재용 로봇, 공작물 제조업용 로봇의 용도별로는 이적재용 로봇, 공작물 탈착용 로봇, 조립분해용 로봇, 가공용/표면처리 로봇, 용접용 로봇의 국내 생산 및 수입 비중이 높은 것으로 나타났다.

◇로봇 보급 사업 추진 실적

지난 2012년부터 올해 3분기까지 실적을 공급처 매출 기준으로 보면 총누적 매출액이 599억 2000만원에 달한다. 연도별로 보면 2012년 45억 6000만원, 2013년 189억7000만원, 2014년 215억9000만원, 2015년 3분기 현재 148억원 등으로 나타났다. 2011년부터 2015년까지 로봇자동화 시스템을 도입한 기업은 총 63개이며 연도별로 보면 2011년 24개, 2012년20개, 2013년 6개, 2014년 6개, 2015년 7개 등이다.

보급 사업 이후 인력수급의 불안정문제가 해소되고 제품 품질의 향상 및 균일화가 가능해졌다. 불량률 감소와 생산량 증대 효과도 거뒀다. 작업 환경이 개선되면서 산업재해 예방과 근무조건 향상도 도모할 수 있었다. 지난 2014년 이 사업을 통해 로봇을 도입한 (주)디엔비의 신영이 대표는 “로봇의 도입으로 올해 매출이 전년대비 30% 증가할 것으로 예상하고 있다”고 밝혔다. 로봇 도입의 구체적인 효과가 입증된 셈이다.

올해는 정부 출연금 15억 8천만원을 포함해 총 23억 9천만원의 자금이 투입되었다. 이 사업은 공급기업과 수요기업이 컨소시엄을 구성해 참여하는 형태로 진행되고 있다. 사업비는 로봇시스템 도입 및 설치 비용(로봇, 제어기, 전장품, 센서시스템 등), 작업기능 구축 비용(작업 툴, 센서시스템 구축, 운용프로그램 작성 비용 등), 로봇시범시스템의 성능 평가(신뢰성, 시험 평가 등) 비용, 초기 운용 및 사용자 교육 비용 등에 사용된다. 사업기간은 올해 5월부터 2016년 4월까지다. 2015년에는 4개 컨소시엄에 자금이 지원됐다.

<2015년 컨소시엄 현황>

(1)컨소시엄1(주관: 로봇밸리, 수요: 금성열처리, 흥국, 경남금속): 고주파 열처리 공정, 블라스팅 공정 등 뿌리산업 공정 로봇 자동화시스템을 적용하여, 근골격계 질환과 안전사고에 노출된 작업환경을 개선하고, 생산성 및 품질 향상과 동시에 인력 고용촉진이 가능한 '뿌리 산업 공정 로봇 자동화시스템 적용'을 최종 목표로 하고 있다.

(2)컨소시엄2(주관:㈜로봇플러스, 수요:㈜에나인더스트리) : 자동차의 차체와 프레임을 연결 및 고정하고 자동차에 가해지는 충격을 완화시켜주는 장치인 바디 마운트(Body Mount) 부분을 자동으로 조립하고, 마킹, 검사하는 자동화 시스템을 구축하는 것이다.

(3)컨소시엄 3(주관: ㈜웰탑테크노스, 수요: ㈜천지산업):왁스트리 및 런너 제조 공정에서 취약공정의 핵심이 되는 왁스용탕 및 자동공급기술, 왁스주입기술, 왁스금형 이송기술에 대하여 로봇 시스템 개발 및 공정 최적화를 수행한다.

(4)컨소시엄 4(주관: 푸른기술, 참여: 로엔, 수요: 상아제지, 경창산업): 핸드타월 정렬 및 인케이싱 시스템(상아제지), 방탄 헬멧의 수전사 인쇄 시스템(경창산업) 등을 로봇이 수행하는 것이다. 핸드타월 정렬 및 인케이싱시스템은 원단의 커팅 및 비닐 실링 후 투입되는 제품을 정렬후, 정렬된 제품을 동시에 여러개 취출하여 박스 안으로 정해진 수량을 인케이싱 후 박스 포장 하는 공정이다. 방탄 헬멧의 수전사 인쇄시스템은 긴 도장라인을 간소화하고 숙련된 작업자의 정밀함을 요하는 수전사 인쇄를 7축 로봇의 작업으로 대체하여 생산의 효율성 및 정밀함을 높여 불량을 최소화하는 데 목표를 두고 있다.

<인터뷰>생산기술연구원 이상무 수석 연구원-중소제조 취약공정 개선 로봇보급 사업 총괄 책임자
▲중소기업 취약공정 개선 로봇보급 사업 추진 배경은.

-주요 선진국들은 글로벌 금융위기 이후 지속가능한 경제 발전을 위해서 제조업의 중요성에 주목하고 제조업 경쟁력 강화 전략을 추진하고 있다. 우리나라도 제조환경과 국제 산업‧기술동향을 고려해 한국 경제의 근간인 제조업의 부흥을 위해 중소 제조업의 재도약을 위한 전략 수립과 실행이 필요한 시점이다.

국내 중소제조기업들은 운영환경 악화 해소, 열악한 작업환경 개선, 생산성 향상 문제를 효과적으로 해결해 줄 수 있는 최적의 방안을 모색하고 있지만 기업 자체적인 투자를 통해 제조공정 혁신을 하기에는 역부족이다. 따라서 중소제조기업의 운영환경 악화 해소, 열악한 작업환경 개선, 생산성 향상 문제를 효과적으로 해결하기 위해 정부 지원이 필요하다.

▲로봇 보급 사업의 성과와 개선 효과가 있다면.

-지난 2011년부터 2015년 현재까지 총 63개 수요 기업에 로봇자동화 시스템을 공급했다. 공급처 측면에서 보면 누적 매출이 총 599억2천만원에 달한다. 생산성 향상과 매출 증대 등도 빼놓을 수 없는 성과다. 특히 기존에 근로자들이 기피하던 열악한 공정에 로봇이 투입되면서 평균적으로 생산성이 20% 이상 향상된 공정이 많은 것으로 파악되고 있다. 로봇에 의한 균일한 작업이 가능해지면서 불량률 감소 효과도 크다. 로봇도입을 통한 생산설비 자동화는 중소제조기업의 고질적인 문제점인 현장 인력난 해결, 제품 생산의 저생산성 문제 해결, 미숙련자에 의한 불량률 증가 문제 해결을 위한 실질적 해결방안을 제시했다.

▲우리 중소기업에 꼭 필요한 공정 기술은 무엇이라고 보십니까

-공정의 다양성과 현장 상황의 다양성으로 특정 공정기술을 언급하기는 곤란하다. 다만 중소기업이 공통적으로 느끼는 애로사항 중 하나가 공정을 진단하고, 개선점을 찾고, 자동화시스템을 구성하는 기술이다. 이러한 애로사항을 반영하여 중소기업을 지원하고자 하는 것이 바로 엔지니어링 서비스이다.

▲올해 성공 사례를 꼽는다면 무엇이 있습니까.

-푸른기술(주)의 경우 자체 기술로 개발된 국산 여유 자유도 로봇 플랫폼을 발굴해 현장 적용 사례를 만들었다. 향후 안전 개념을 도입한 국산 수직다관절 로봇 보급을 위한 출발점이 될수 있다고 본다.

▲로봇 보급 사업을 진행하면서 애로 사항이 있었다면.

-로봇 보급사업으로 수혜를 입은 수요기업 중 일부 기업의 경우, 자체 투자 여력이 미흡해 추가 로봇 보급 등을 정부의 지원에 지나치게 의존하는 경향이 있다. 납품처 의존도가 큰 중소기업의 특성상 수요처의 요구와 경영 상황 변화에 따라 공정 변경 등이 발생할 여지가 크다는 문제점도 있다. 이럴 경우 기존에 설계한 공정 자체를 수정해야 하는 어려움이 있다. 앞으로 업계와 협의해 개선방안을 찾아나가야할 것이다.

▲로봇 보급사업의 구체적인 개선방안이 있다면 말씀해주십시요.

-현재 시스템 설치후 소유권이 3년간 정부에 있는데 이 기간을 단축해 시스템 설치후 1~2년 후에 소유권을 민간(시스템 설치 기업이나 수요기업)으로 이관할 필요가 있다. 소유권이 기업에 있어야 기업이 더 적극적으로 시스템을 활용할 수 있는 길이 열린다.

중소제조 취약공정개선 로봇보급사업을 통해 중소제조기업의 공정개선을 지원하고 있으나, 중소기업은 자체적으로 로봇기반의 생산 솔루션 기술 확보에 어려움이 존재한다. 중소제조기업, 중소로봇 SI 기업은 규모가 작고 고급엔지니어 부족으로 고부가가치 제조로봇 공정기술 확보 및 중소기업 로봇 보급확산이 곤란하다. 중소 제조공정 혁신을 통한 중소제조업 경쟁력 향상을 위하여 클러스터링, 엔지니어링 서비스 수행을 위한 중소제조 로봇엔지니어링센터 설립 등 종합적인 지원체계 수립 및 체계적인 지원방안 수립이 필요하다.

이와 함께 국내외 제조로봇 전문가 그룹 및 기관간 협업체계 구성을 통해 중소제조 수요자 집단과 로봇 솔루션 연구개발 공급자 집단 간 클러스터링이 필요하다. 중소제조기업의 로봇공정 분석, 개선사항 도출, 신뢰성 향상 방안 도출 등을 통해 중소제조 기업의 경쟁력 향상을 위한 로봇엔지니어링 서비스 지원도 마련되어야 한다. 2016년부터는 기존 로봇보급사업의 틀에서 벗어나 ‘로봇활용 중소제조 공정혁신 지원사업’이 로봇보급사업과 별도로 진행될 예정이다.

▲중소제조기업 경영자들에게 로봇 도입에 관해 조언한다면.

-로봇을 활용한 자동화시스템이 제조공정의 문제점을 모두 해결해 주는 것은 아니다. 공정에 적합한 로봇시스템을 구성해 효율적으로 운영하는 것이 중요하다. 또 인력난 해소를 위해 로봇 도입이 필요하지만, 막상 로봇으로 인해 일자리가 줄어드는 것이 아닌지 우려하는 경영자들이 적지 않다. 하지만 실제로 로봇을 도입하신 중소기업 경영자들은 구하기 어려운 인력을 로봇으로 대체했다며 전반적으로 만족스럽게 생각한다. 게다가 매출 증대 효과도 있다. 실패를 두려워하지 말고 로봇 도입 성공 사례를 보고, 적극 투자했으면 한다.

▲국내 산업용 로봇 업체들에게 한마디 해주십시요.

-아직까지 국내 산업용 로봇이 일본 제품에 비해 신뢰성이 부족한 면이 있다. 개발된 로봇의 현장 적용을 통해 지속적으로 성능을 개선해야한다. 로봇 개발 이후 현장의 의견에 귀를 기울이는 것도 중요하다. 수렴된 의견을 로봇 개선에 반영하는 노력이 지속적으로 이뤄져야한다.

▲로봇 보급 사업을 추진하면서 개인적인 보람 있다면 무엇입니까?

-지능형 로봇이 본격적으로 육성되기 시작하면서, 서비스 로봇에 지나치게 몰입되는 경향이 있었는데 이 사업을 통해 실질적으로 중소기업에 도움이 되는 로봇은 제조업용 로봇이라는 인식이 확산된 것에 보람을 느낀다. 또한, 협업로봇, 보급형 로봇 등 제조업용 로봇의 중요성에 대한 인식이 개선되고 있는 부분도 긍정적으로 생각한다. 무엇보다도 중소제조로봇 보급사업의 수혜기업 매출이 향상되고, 기업이 성장하고 있다는 것을 알게 되었을 때 가장 기쁘다.