4차 산업혁명 시대, 종합 로봇 기업으로 변모 중…협동 로봇, 도서관 로봇도 나온다
[한경비즈니스=이현주 기자] 한국은 산업 현장 로봇 밀도가 세계 1위다. 노동자 1만 명당 716대의 로봇을 활용해 산업용 로봇의 강국으로 손꼽힌다. 제조 현장에서 사람처럼 일하는 산업용 로봇은 최근 정부의 정책적 지원과 맞물려 향후 성장이 기대되는 분야다. 국내 1위 산업용 로봇 메이커, 현대로보틱스 대구 본사를 찾아 산업용 로봇의 미래에 대해 들어봤다.
6월 26일 방문한 현대로보틱스(현대중공업지주의 사업부문) 대구 본사 공장에서 ‘로봇이 로봇을 만드는’ 현장을 볼 수 있었다. 이곳은 산업용 로봇 기술을 활용해 스마트 공장을 구현해 놓은 것으로 유명하다. 35년 역사의 현대로보틱스는 이제 미래 먹거리로 스마트 팩토리 분야를 정조준하고 있다.
서유성 현대로보틱스 사업 대표는 “최근 주52시간 근무제와 최저임금 상승 등 사회적 변화로 일반 산업 분야에서 로봇 자동화 시스템에 대한 관심과 수요가 점차 증가할 것”이라며 “신성장 동력으로 표준화된 로봇 시스템 ‘하이 패키지(HI! Package)’와 최적의 공장 설비 운영을 지원하는 사물인터넷(IoT) 기반의 스마트 팩토리 플랫폼을 제공할 계획”이라고 말했다.
지능형 생산 공장 스마트 팩토리 구축
최근 한국 제조업을 다시 끌어올릴 성장 전략으로 정부와 기업들이 스마트 팩토리에 주목하고 있다. 산업용 로봇 진영에서도 로봇을 활용한 스마트 팩토리 구현에 팔을 걷어붙이는 추세다.
산업용 로봇 글로벌 톱 메이커들인 일본 화낙, 독일 쿠카, 스위스 ABB, 일본 야스카와, 일본 가와사키 가운데 상위 3개사가 모두 스마트 팩토리 사업에 뛰어들었다. 세계 6~7위, 국내 1위 산업용 로봇 메이커인 현대로보틱스도 2023년, 스마트 팩토리 역량을 보유한 ‘글로벌 5대 로봇 종합 기업’으로의 포부를 밝히고 있다.
이를 위한 전진기지가 이곳 대구 공장이다. 2017년 현대중공업 로봇사업부서에서 분사하면서 기존 울산 공장과는 완연히 다른 모습으로 준공됐다. 전체 7만93382여㎡(2만4000평) 회사 부지 중 공장은 2만3100여㎡(7000평) 규모다.
전체 콘셉트는 ‘지능형 생산 공장 스마트 팩토리’다. 문을 열고 들어선 공장 한쪽엔 ‘사람과 로봇이 함께하는 활력 넘치는 한국경제!’라는 플래카드가 붙어 있다. 또 상단의 모니터엔 각종 수치가 적혀 있다. 조립·도장·외배·시운전·출하 등 공정에 따른 일계획과 현재 목표, 달성률 그리고 전체 가동률을 한눈에 파악할 수 있다.
스마트 팩토리의 주요 특징은 ‘통합 데이터 관리’다. 생산을 지휘하는 서범석 현대로보틱스 상무는 “오늘 목표에서 실제 몇 퍼센트를 달성했는지 공정별 진행 상황을 실시간으로 표시해 준다”며 “물류·공정·품질 등에서 전반적인 생산 운영 시스템(MES)을 통해 모든 일정 관리를 하고 있다”고 말했다.
즉 자재 구입에서 생산 공정을 거쳐 제품 출하에 이르는 전체 공정상 발생하는 데이터를 수집, 분석하는 것이다. 이를 위해 협력사와 자재 관리 협업 환경을 구축하고 각사의 시스템을 공유하며 JIT(just in time) 자재 수급을 하고 있다. 또 모든 자재는 바코드를 기반으로 관리한다. 각 로봇에 무선 인식(RFID) 센서를 부착해 작업별 실시간 생산관리를 하는 것도 스마트 공정의 일환이다. 이렇게 쌓인 정보를 바탕으로 데이터의 패턴을 분석해 로봇의 품질을 자동 검사하고 출하 여부를 결정한다. 공장 한쪽에는 통합관제센터가 있어 생산 설비 가동 현황, 생산 상황과 공정 정보를 실시간 모니터링하고 있다.
스마트 팩토리를 구축하기 위해 전 공정에 자동화 컨베이어 시스템을 적용했다. 로봇이 직접 로봇을 조립하면서 공정 간 이동을 하는 식으로 자동화 라인을 구축하고 있다. 대구 공장의 라인은 크게 세 개로 나뉜다. 1라인은 주력 모델 생산 라인에 해당한다. 2라인은 준주력 모델, 3라인은 로봇 운반용 대차 회수 라인으로 부른다. 전체 산업용 로봇의 약 70%에 해당하는 주력 모델 HS220이 1라인에서 생산된다. 작은 부품에서 시작해 공정을 거칠 때마다 형태를 갖춰 가며 완제품 로봇으로 조립되는 과정이다.
산업용 로봇은 6축 다관절 구조를 이루고 있고 사람과 비교하면 상체·몸통·하체로 구분된다. 가장 밑단인 하부 축에서부터 기초 부품을 올려놓고 모터와 감속기 등 주요 부품을 조립해 나가는 공정을 거친다. 주력 생산 모델을 만드는 1라인은 전체 공정이 크게 네 단계로 간소화돼 있고 자동화율이 약 70%에 이르는 게 특징이다.
현대로보틱스는 규모에 비해 높은 생산성을 자랑한다. 281명 직원들의 1인당 매출액이 9.5억원에 육박한다. 영업이익률은 2015년 0.5%에서 2016년 5.4%로 껑충 뛰어 2017년 8.7%, 2018년 12.8%를 기록하고 있다. 기계 설비업계에서 5%대의 영업 이익률은 꽤 괜찮은 수준으로 통하는 것과 비교하면 동종업계 대비 높은 수준이다.
생산 자동화, 부품 모듈화 전략을 통해 원가 경쟁력을 확보한 게 비결이다. 기존에는 100여 개의 크고 작은 부품을 직접 수급하고 조립했다면 노동집약적인 부품 모듈 조립을 외주화하면서 모듈화를 달성했다. 그렇게 중간 부품들을 협력사로부터 받아 오면서 공정 또한 단순화할 수 있었다.
동시에 로봇이 로봇을 생산하는 자동화 라인 도입으로 생산성을 더 끌어올렸다. 첫째 공정에서는 모터와 같은 작은 부품이 있는 반면 둘째 공정에 들어가면 로봇의 무게는 약 100kg으로 늘어난다. 사람이 작업하기에는 무겁고 또 위험할 수 있다. 이때 두 대의 로봇이 투입되면서 한쪽에서 쇳덩어리를 들어 올려 위치 제어를 하면 다른 한쪽에서 볼팅 작업을 한다.
서범석 상무는 “사람이 할 수도 있지만 시간이 많이 걸리고 또 위험한 만면 로봇은 한 번에 세 개의 볼팅 작업을 동시에 하면서 시간을 단축할 뿐만 아니라 볼트를 체결할 때 일정한 압력으로 조이면서 로봇의 품질을 높이는 데 기여한다”고 설명했다. 이때 볼트의 토크 값은 모두 데이터로 기록되면서 품질관리와 애프터서비스를 지원한다. 한 단계 한 단계 공정을 거칠 때마다 새로운 데이터들이 쌓이면서 전반적인 효율적인 생산관리가 가능해진다.
조립이 완료된 로봇은 페인트칠을 하는 도장 전처리 공정을 거치게 된다. 이후 열풍 건조 공간에서 건조를 마친다. 기존 울산 공장에서 자연 건조했던 것과 비교하면 시간이 평균 8시간에서 한 시간으로 크게 줄었을 뿐만 아니라 품질도 균질해지는 효과를 얻었다. 비가 오거나 눈이 와도 날씨의 영향을 받지 않고 고객이 원하는 시점에 맞춰 제품을 선보일 수 있게 됐다.
마지막 배선 공정에선 비로소 로봇의 역할이 주어진다. 수요가 많은 용접용 로봇은 고무호스를 달고 있다. 열기를 식힐 냉각수가 필요하기 때문이다. 또 공통적으로 전기신호를 받기 위한 파워 선을 장착하게 된다. 이와 같은 배선 공정을 거쳐 비로소 하나의 완제품 로봇이 탄생한다.
완성된 로봇은 AGV라는 이동 장비에 올라타게 된다. 공정 간 자동 이송하는 AGV는 메인 서버와 통신하면서 스스로 시운전 펜스의 빈자리를 찾아간다. 울산 공장에선 지게차와 크레인을 통해 이동이 이뤄졌다면 AGV를 운영하면서 안정성이 크게 개선됐다고 한다.
현대로보틱스는 지난해 9월 중국 하궁즈넝과 연간 최대 2만 대 규모를 생산할 수 있는 산업용 로봇 합자회사 설립 협약을 체결하는 성과를 냈다. 이는 스마트 팩토리 수출로서 의미 있는 성과로 기록된다. 현대로보틱스가 구현해 놓은 스마트 팩토리와 생산 설비를 통째로 옮겨 심는 것으로, 로봇뿐만 아니라 단위 공정과 전 라인을 수출하게 됐다. 현대로보틱스는 이와 같이 로봇 생산 공정에 스마트 팩토리 기술을 적용해 포화 상태에 이른 산업용 로봇 시장의 돌파구를 마련할 계획이다.
이와 함께 액정표시장치(LCD)용 로봇을 통해 기술 차별화를 시도하고 있다. 기존 산업용 로봇이 제조업 현장, 특히 자동차 산업에서 주로 쓰인다면 LCD용 로봇은 디스플레이 산업에 특화된 로봇이다. 청정 환경에서 LCD 패널이 제작된다는 점에서 클린용 로봇이라고 부른다. 이 LCD용 로봇은 일반 산업용 로봇 대비 높은 기술력을 요구하는 분야다. 청정 환경에서 작동하는 로봇으로 제작돼야 할 뿐만 아니라 대형 패널을 운반하는 동안 흔들림 없이 이송해야 하는 점에서 그렇다.
현대로보틱스는 2007년 LG디스플레이와 함께 LCD용 로봇을 공동 개발한 이후 다양한 모델로 확장하면서 글로벌 산업용 로봇 플레이어들과 차별화를 시도했다. 글로벌 톱5 중 LCD용 로봇을 만드는 곳은 현대로보틱스가 유일하다. 2018년 기준 현대로보틱스의 전체 매출액에서 LCD용 로봇은 34%로, 산업용 로봇 57%에 이어 매출 비율이 높다.
현재 개발 중인 협동 로봇은 지난 3월 레드닷 디자인 어워드 2019년 제품 디자인 부문에서 최우수상을 수상했다. 로봇 제품이 제품 디자인 부문 최우수상을 수상한 것은 2014년 독일 쿠카의 협동 로봇 이후 둘째이며 국내 로봇 중에서는 최초다.
또한 인공지능(AI) 로봇 개발에도 박차를 가하고 있다. 현대로보틱스는 네이버랩스·KT와의 사업 협력을 통해 모바일 서비스 로봇도 본격적으로 개발, 사업화를 추진할 계획이다. 빅데이터·IoT·AI 분석 등 소프트웨어 기술을 로봇에 접목해 스마트 팩토리 사업을 확장해 나갈 계획이다. 현재 개발을 완료한 서비스 로봇 M1과 어라운드, 엠비덱스는 호텔·병원·학교 등에서 안내 서비스 분양에 활용될 수 있다. 우선 도서관에서 ‘도서관 로봇’으로 활약할 것으로 보인다. M1이 부착된 센서를 통해 도서관 지도를 그리면 어라운드가 그 지도에 따라 반납된 도서들을 제 자리에 가져다 놓는 식이다.
서유성 대표는 “1984년 로봇 사업을 시작해 35년간 다양한 분야에 대한 로봇 사업을 수행하면서 구축한 기술 개발 역량과 고객으로부터 신뢰받고 있는 애프터서비스 대응력을 주요 경쟁력으로 삼고 다양한 분야에 대해 사업 다각화 전략을 펴 나갈 것”이라며 “소프트웨어 플랫폼과 애플리케이션 역량을 강화해 4차 산업혁명을 선도하는 종합 스마트 팩토리 솔루션 업체로 거듭날 것”이라고 말했다.
“종합 로봇 기업으로 로봇 자동화를 선도할 것”
서유성 현대로보틱스 사업 대표는 현대로보틱스의 산업용 로봇 경쟁력을 강화하는 한편 제조업을 뛰어넘어 서비스업 분야로의 진출도 앞당기겠다고 강조했다.
현대로보틱스가 규모에 비해 생산성이 높은 비결은 무엇인가.
“산업용 로봇 제조업은 기계·전기·전자 등 다양한 기술의 융합 산업으로 기구·제어 기술력을 바탕으로 하고 있다. 현대로보틱스가 지난 35년간 사업을 수행해 오면서 관련 기술의 내재화를 통한 부가가치 창출에 노력해 왔던 결과라고 생각한다. 또한 부품 생산 모듈화를 통해 생산 인력을 조립·시운전·검사·서비스 요원 중심으로 효율화하고 사내외 협력사와의 긴밀한 협력 관계를 구축해 생산성을 제고하면서 상호 윈-윈하는 전략이 주효했다. 향후에도 지속적으로 스마트 팩토리의 고도화를 통해 국내와 해외 생산기지에서 세계 최고의 생산성을 갖춘 로봇 시스템 회사가 될 것이다.”
최근 4차 산업혁명으로 제조 공장에도 변화의 바람이 불고 있다. 현시점에서 현대로보틱스가 공략하는 주요 무대는 어디인가.
“기존에는 주로 자동차 산업을 중심으로 로봇 자동화가 추진돼 자동화율이 상당한 수준으로 향상됐고 이 과정에 산업용 로봇의 역할이 중요하게 작용했다. 최근에는 전 세계적으로 임금 인상과 노동력 부족으로 인해 자동차 산업에서 전기전자·기계가공·식품·제련·일반산업 등 제조업 전 분야로 로봇을 기반으로 한 자동화가 확산되고 있다. 이러한 흐름은 품질과 안전 측면에서도 그 필요성이 확대될 것으로 본다. 이러한 배경에서 그동안의 로봇 단품 판매 전략에서 벗어나 로봇 중심의 제조 시스템 설계와 우리 고유의 하이 팩토리 플랫폼을 활용한 스마트 팩토리 구축 사업에 매진할 계획이다. 또한 중국 시장에 본격 진입하기 위해 중국에 판매 법인을 설립하고 용접 자동화 시스템 통합(SI) 회사로는 선두 업체와 합자법인을 설립해 생산 공장을 구축하고 있다.”
현대로보틱스 로봇 인공지능(AI) 실험은 어느 정도 진척이 있나.
“현재는 학습 제어 기술(Iterative Learning Control)을 활용해 로봇의 제어 기술을 고도화하고 있고 머신 러닝 기술을 비전 기술에 적용해 비정형 물체 인식과 검사용으로 활용하기 위해 개발을 진행하고 있다. 또한 로봇과 같이 공급되는 HRMS(Hyundai Robot Management System)를 통해 취득된 로봇 데이터를 빅데이터 분석 기법과 AI 기술을 활용해 고장 예지뿐만 아니라 생산 제품의 품질 진단과 가장 효율적인 생산 프로세스를 도출하는 기술 개발에 주력하고 있다.”
향후 서비스용 로봇 시장에도 진출할 계획인가.
“네이버랩스는 우수 연구 역량을 기반으로 다양한 서비스용 로봇을 파일럿 개념으로 개발하고 있는 상황이었고 이에 대해 제품 양산 역량을 보유한 업체와의 협력을 통해 서비스용 로봇 제품의 사업화에 대한 니즈가 강했다. 이에 따라 네이버랩스·KT와의 협력을 통해 안내·배송 서비스 로봇을 상품화해 양산 판매하기 위해 연내 시장 출시를 목표로 개발 중이다. 향후 협동 로봇과 모바일 로봇을 활용해 다양한 분야로 진출할 계획이다.”
특히 유망 분야는 어디인가.
“산업용 로봇을 활용한 자동화가 자동차 분야에서 전기전자·일반산업 등 다양한 분야로 확산되고 있는 시점이다. 산업용 로봇을 기반으로 한 스마트 팩토리 사업이 성장할 것으로 예상하고 이에 대응하기 위해 산업용 로봇의 제품 라인업과 응용 기술을 확대하는 중이다. 또 협동 로봇은 기존 산업용 로봇과 달리 사람과의 공동 작업이 가능하게 함으로써 로봇의 적용 영역을 기존 자동차 의장 분야는 물론 소비재·식품·의약품 산업 등 다양한 분야로 확대할 수 있다는 장점이 있다. 향후 큰 폭으로 시장이 확대될 것으로 전망된다. 특히 택배 물류 시스템과 농업 분야 등이 유력한 시장이 될 것으로 생각한다.”
현대로보틱스로서는 물류가 신개척 분야가 될 것 같다. 어떤 전략을 앞세우고 있나.
“택배 산업만 하더라도 집하·보관·분류·운송 등에 많은 인력과 노동시간을 필요로 한다. 이런 분야는 정말 로봇이 잘할 수 있고 또 그렇게 돼야 하는 분야라고 생각한다. 반복적이고 힘든 노동이 필요할 뿐만 아니라 24시간 가동이 필요하다는 측면에서 더욱 그렇다. 현대로보틱스는 이 분야에 대해 기존의 산업용 로봇에서 쌓아 온 핵심 역량을 바탕으로 AGV·모바일·비전 기술 등 다양한 하드웨어와 물류 시스템 전반의 운영 관리 기술을 접목함으로써 사업 영역을 확대해 나갈 계획이다. 특히 공장에서 운영되는 로봇 상태를 실시간으로 모니터링할 수 있는 현대 로봇 관리 시스템(HRMS : Hyundai Robot Management System)을 통한 적기의 유지·보수 시점 안내와 점검 등의 ‘비포 서비스’ 강화로 고객사의 원활한 공장 운영에 기여할 것으
로 본다.”
charis@hankyung.com
[본 기사는 한경비즈니스 제 1231호(2019.07.01 ~ 2019.07.07) 기사입니다.]
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