- 자동화 속도 가속화로 2021년 글로벌 산업용 로봇 수요 2017년 대비 81% 증가 전망 -

- 인간과 로봇의 협업의 효율성과 안전성, 상호작용, 최적의 협업 조건 등에 한 연구 개발이 한창 -

- 한·독 인공지능 관련 개방형 협업 기회 마련 -

 

 

 

□ 글로벌 산업용 로봇, 2021년 380만 대로 2017년 대비 81% 증가 전망

 

  ㅇ 독일의 산업용 로봇 밀도, 한국과 싱가포르에 이은 3위

    - 통계 기업 Statista에 따르면 글로벌 산업용 로봇의 글로벌 재고가 2017년 210만 대에서 2021년 380만 대로 증가할 것으로 추정된다고 함.

    - Statista에 따르면 독일은 2017년 직원 1만 명당 322대의 로봇을 보유해 산업용 로봇 밀도가 한국, 싱가포르에 이어 3위를 차지하고 있으나 여전히 일본보다는 앞선 것으로 나타남. 동시에 독일 기업은 상대적으로 일자리 손실이 적기를 기대하고 있으며, 기계가 인간을 대체하지 않을 것으로 가정하고 있다고 함.

    - 독일 한델스블라트·보스턴컨설팅의 설문에 따르면 국가별로 향후 3년 고성능 로봇을 설치하고자 하는 비중과 관련해 독일은 인도(97%), 폴란드(96%), 중국(96%)에 이어 프랑스와 공동으로 92%를 나타내고 있음.

    - 이를 이어 오스트리아, 이탈리아, 멕시코, 미국, 영국, 캐나다, 일본 등의 순으로 산업용 로봇 수요가 있을 것으로 나타남.

 

향후 3년 내 국가별 산업용 로봇 설치 전망

(단위: %)

자료: Handelsblatt·BCG(보스턴 컨설팅)

 

    - 산업 분야별로 볼 때 고성능 로봇 설치 수요는 현재 평균적으로 44%로 나타나고 있는데 이는 향후 3년 86%까지 확대될 것으로 전망됨.

    - 분야별로 볼 때 현 시점에서는 운송 및 물류와 기술·자동차 분야에서 로봇 설치 비중이 높은 것으로 나타나며, 향후 3년 내에는 기술분야가 91%로 가장 높고 이를 이어 운송 및 물류, 자동차, 가공산업, 건강(의료), 상품 생산, 소비재 등의 순으로 수요가 발생할 것으로 전망됨.

 

분야별 고성능 로봇 설치 현황 및 3년 내 설치 수요 전망

(단위: %)

자료: Handelsblatt·BCG(보스턴 컨설팅)

 

  ㅇ 자동화 속도 가속화와 더불어 인간과 기계 협업의 효율성 및 안전성에 관심도 증가

    - 생산공장에서의 인간과 기계의 협업은 더 이상 생소한 일만은 아니며, 자동화 수준이 지속적으로 높아지고 있고 로봇이 보다 자율적이고 점점 더 많은 사람들과 함께 일하는 작업에 투입되면서 인간이 작업 현장에서 로봇을 받아들이는 것은 점점 더 중요한 문제로 부각되고 있음.

    - 이에 따라 인간·로봇 협업의 효율성 또는 안전 문제 및 상호작용, 미래 코봇(Cobots)과의 협업 조건 등을 중심으로 한 연구에 관심이 집중되고 있음.

 

디지털 혁명

자료: Handelsblatt

 

□ 현 연구 트렌드, 인간과 로봇 간 협업의 효율성과 안전·상호작용·최적의 협업 조건 등에 초점

 

  ㅇ 인간과 기계 간 협업의 효율성 증진을 위한 연구

    - 독일 켐니츠(Chemnitz)에 소재하는 한 자동차 부품 공장에는 로봇 팔이 부착된 기계가 조립 공정에 투입돼 있는데 이 기계는 다른 로봇 팔과 크게 다르지 않게 자동차 부품을 조립, 태양광 패널 완성, 분류, 톱질, 용접할 수 있음.

    - 그러나 이 로봇 팔에는 새로운 기능이 있음. 이 로봇은 인간을 이해하는데 도움을 줄 수 있다고 함.

    - 독일 프라운호퍼 공구기계 및 성형기술연구소(IWU) 연구소에 따르면 이 로봇 팔에 모든 종류의 센서와 마이크, 동작감지센서를 부착해 로봇 팔이 동작을 측정하나 무엇보다 함께 일하는 사람들의 감정 즉, 흥분·스트레스·불안 등 기계 앞에서 인간이 가지는 두려움* 등을 측정할 수 있다고 전함.

    주*: 이러한 로봇포비아(Robotphobia)는 현재 프라운호퍼 IWU 연구소에서 진행 중인 프로젝트 주제임. 프라운호퍼 IWU 연구소 로봇기술부장인 모하마드 비디(Mohamad Bdiwi)는 거의 12년 동안 인간과 기계의 협업에 종사해왔으며, 거의 1년 반 동안 로봇포비아(Robotphobia)에 대한 연구에 몰두하고 있는데 독일 내 최초로 포괄적인 종합 연구를 수행 중에 있음. 그와 25명의 직원으로 구성된 팀은 약 75명의 피험자를 켐니츠 공장에서 로봇 팔과 함께 일하게 함.

    - 이 연구팀은 피험자의 반응, 기분, 표정 및 스트레스 수준을 측정함. 여기에서는 이제까지 대개 일반적이었던 설문조사뿐만 아니라 로봇 팔과 로봇 주변의 모든 센서로 이를 측정하고 인간 신체에서도 측정한다고 함.

    - 이를 통해 추출한 데이터는 사람과 기계 사이의 협력을 향상시키는 데 도움이 된다고 함. 이 프로젝트는 아직 진행 중이며 향후 반년 안에 완료될 예정이라고 함.

 

  ㅇ 인간과 로봇간 상호작용 연구도 한창

    - 한편 MIT 공대의 달링(Kate Darling)은 실험에서 인간이 생명체가 아니라는 것을 알더라도 이들이 자율적으로 보이게 되면 생명체를 사물에 투영하도록 생물학적으로 프로그램화돼 있다는 사실을 발견했다고 함.

    - 두이스부르크-에센 대학 연구소 역시 실험자가 작은 로봇이 작동을 켜 놓기를 애걸했을 때 로봇을 끄는 것을 망설이거나 전혀 끄지 못한다는 것을 실험을 통해 보여줌.

    - 뮌헨 공과 대학 로봇 공학, 인공 지능 및 실시간 시스템 학과 크놀(Alois Knoll) 교수는 “시스템은 내부 상태를 인간에게 전달할 수 있어야 한다”고 밝히고 “이는 이용자를 통한 수용을 뚜렷이 향상시킨다”고 전함. “간단한 예로 로봇 관절의 표시등이 빨간색 또는 녹색으로 깜박이는데 우리 인간은 우리와 같은 사람들을 찾고 있다. 시스템에 더 많은 지능을 부여할수록 인간의 상호 작용을 기대할 가능성이 높으며, 시스템이 단순할수록 기대치가 낮아진다”고 함.

    - 크놀 교수는 연구 개발은 아직 초기 단계에 있으며, 사람과 기계 사이의 진정한 대화는 여전히 매우 드물다고 말함.

    - 인간은 많은 미묘한 움직임, 자세, 표정을 해석하기 때문에 사람의 얼굴만해도 얼굴 표정을 나타내는 20쌍의 근육이 있음. 국가마다 차이*가 있기 때문에 로봇이 로봇이 모든 것을 해석한 다음 적절하게 대응하기는 어렵다고 함.

    주*: 머리를 앞으로 끄덕이는 것은 모든 문화권에서 승인을 나타내는 것이 아님.

 

  ㅇ 로봇 제조 스타트업 기업 마가찌노(Magazino), 인간이 로봇을 받아들일 수 있는 작업 환경 테스트

    - 독일 뮌헨 소재 로봇 제조기업 마가찌노(Magazino)는 매일 기계와 함께 생활하고 작업할 수 있음을 보여주는데 물류 로봇은 독일 유통기업인 짤란도(Zalando) 신발 매장에서 신발 상자를 수집하고 분류해 매일 사람들과 함께 일해나가고 있음.

    주*: 이 스타트업 기업은 2018년도 한델스블라트와 맥킨지(McKinsey)의 독일 디지털상 ‘The Spark’상을 수상함.

    - Magazino의 공동 설립자이자 CEO인 브란트너(Frederik Brantner)는 로봇이 눈에 띄는 이익을 가져다 준다면 직원들은 비교적 빨리 로봇과의 협업을 받아들일 것이라고 함. 브란트너는 직원들이 로봇을 알고 로봇에 익숙해지는 것이 중요하다고 강조함.

    - 해당 사는 그 때문에 처음 사내 식당에 로봇을 설치했는데 직원들은 로봇을 만지고 작동방식을 볼 수 있게 됨. 그 이후 우선적으로 모든 오류가 해결되고 직원들이 작동 기능을 알 때까지 일종의 모래상자처럼 창고의 특수한 보안 영역에서 투입됨.

    - 한편 브란트너는 로봇이 약점도 가지고 있는 것이 중요하다고 함. 이 역시 사람들이 받아들이는데 도움이 되기 때문임.

    - 또한 브란트너는 안전은 로봇에서 항상 중요한 역할을 하는데 만약 로봇 앞의 울타리를 제거한다면 이 것이 사람에게 안전한지 확신해야 한다고 함. 기계는 주변 환경을 인지하는 경우에만 안정적으로 작동한다고 하는데 이를 개발하는 것이 원래 실질적으로 어려운 작업이라고 함.

 

  ㅇ 코봇과의 협업 미래, 최적의 협업 조건 연구

    - 프라운호퍼 IWU 연구원들의 비전은 바로 자율 중부하 작업 로봇과의 협력을 사회적으로 인정받을 수 있게 하는 것이라고 함. 이는 알려지지 않은 기술에 대한 불확실성을 해소하고 동시에 이를 받아들이고 신뢰를 구축하며, 더 나아가 미래의 일자리 창출에 관련된 사항임.

    - 왜냐하면 소형 로봇은 사람들에게 동정심이나 혐오감을 불러 일으킬 수는 있지만 산업용 중형 로봇은 심지어 두려움을 유발할 수 있다고 가정하기 때문임. 결국 자신의 신체 가까이에서 움직이지 않고 보이지 않는 로봇 팔의 무게는 2.5t에 이름.

    - 이러한 협동 코봇(Cobots)은 동료가 돼야 하는 기계임. 보쉬(Bosch), ABB, 쿠카(Kuka) 등 다수의 제조사가 이미 이러한 코봇을 제공하고 있고 BMW나 Audi와 같은 기업은 이미 사용 중임. 또한 다양한 연구소와 대학에서도 이러한 주제로 연구 중임.

 

코봇(Cobots): 보쉬(Bosch)의 APAS, ABB의 유미(Yumi), 쿠카(Kuka)의 LBR

자료: 각 기업 홈페이지

 

    - 실제로 코봇 사용에 대한 ISO 표준 ‘ISO TS 15066’이 이미 존재함. 이는 로봇이 사람을 신체적으로 다치게 하지 않도록 하는 점을 우선시 함.

    - 프라운호퍼 IWU 연구소의 생산 시스템 및 기계 부서 책임자인 파이퍼(Marko Pfeifer)는 과거에 직원들이 리프팅 보조 장치와 같은 기계 설비를 수용하지 않은 사례가 항상 있었다고 말함. 이는 너무 성가신 것으로 인식되거나 직원들은 혼자서 일 처리를 하고자 했다고 함. 이로써 기업에는 시간이 지남에 따라 문제가 생겨나는데 결국 로봇은 사람들의 건강을 보호해야 한다고 함.

    - 파이퍼는 “로봇의 자율성이 증가하자마자 직원은 자신이 어떻게 반응하게 되는지에 대해 잘 평가할 수 없게 되는데 이는 협력에 큰 영향을 미친다”고 함. 인간과 기계가 서로 긴밀히 협력할 때까지 약 10년이 걸릴 것이라고 전망함.

    - 비디는 기계가 인간을 아마 오랫동안 100% 이해하지 못할 것이라고 말함. 그러나 그것이 중요한 것이 아니라 기계가 작동할 수 있고 사람이 제한을 느끼지 않도록 최적의 협업을 위해 얼마나 많은 커뮤니케이션이 필요한지 알아내는 것이 중요하다고 함.

 

□ 독일 인공지능연구센터(DFKI), 한국과 인공지능 연구 개발 협업 프로젝트 추진 중

 

  ㅇ 독일 인공지능연구센터(DFKI)에 따르면 해당 연구소는 다양한 인공지능 프로젝트를 추진 중이며, 현재 연구의 핵심 주제는 ‘인간과의 협업’이라고 함.

 

  ㅇ 해당 연구소는 독일교육연구부(BMBF)의 지원 하에 3년 기한으로 한국과도 협업 중인 프로젝트(‘WALLl-ET: Warehouse Autonomous Lean Logistics Entity for Transportation(물류 운송 작업을 위한 자율 로봇 유닛)’)를 추진 중임.

    - DFKI의 관계자 Mr. K에 따르면 현재 창고 내 주변 환경이나 상황, 행동의도를 인식할 수 있는 인지 능력을 갖춘 로봇을 개발하고 있으며, 이를 통해 의미 있는 방식으로 인간의 업무를 지원할 수 있도록 하는 데 의의를 두고 있다고 함.

    - 2019.4.1.~2022.3.31.까지 수행되는 해당 프로젝트의 규모는 약 100만 유로이며, 독일 측 분담금은 50만 유로라고 함.

 

  ㅇ 로봇 플랫폼 자체는 한국의 연구파트너인 한국기계연구원(KIMM)에 의해 개발 및 구축되고 있으며, 독일인공지능연구센터(DFKI)는 독일 자르브뤽켄(Saarbruecken)에 위치한 KIST(한국과학기술연구원) 유럽과 함께 시스템에 필요한 정보*를 제공한다고 함.

    주*: 음성 상호작용, 다중 모드 대화 및 활동과 인식을 위한 소프트웨어 모듈

 

  ㅇ 개발된 플랫폼은 독일의 대형 슈퍼마켓인 글로부스(Globus)와의 협력 하에 테스트될 예정이며, 한국 측에서는 개발된 로봇 시스템을 사무용기기 기업 동아의 대전 소재 물류창고에 테스트 될 예정이라고 함.

    - 글로부스와의 협업을 통해 슈퍼마켓 고객은 최신 혁신을 경험할 수 있게 되며, 더 나아가 이러한 스마트 로봇 시스템은 특히 신체 장애를 가진 사람을 돕기 위해 일상생활에서도 사용될 수 있을 것으로 예상되고 있음.

 

□ 향후 전망 및 시사점

 

  ㅇ 글로벌 로봇산업 수요는 2021년 총 380만 대로 증가할 것으로 전망되며, 독일 역시 1만 명의 322대의 로봇을 보유해 세계 3위의 위치를 확보하고 있으며, 향후 3년 고성능 로봇을 설치하고자 하는 비중 면에서도 선도적인 위치를 보이고 있음.

 

  ㅇ 독일은 인공지능 분야 기술 리더십을 유지하기 위해 다양한 선도 기술 관련 연구를 추진 중임. 특히 프라운호퍼 IWU 연구소 및 두이스부르크-에센 대학 연구소를 위시해 로봇 제조 스타트업 기업 등을 중심으로 인간과 로봇의 협업의 효율성과 안전성이나 상호작용, 코봇(Cobots)과의 협업 조건 등을 중심으로 한 연구개발 프로젝트가 한창인데 이 연구 성과는 궁극적으로 인간과 기계의 협업을 향상시키는데 일조할 수 있을 것으로 기대됨.

 

  ㅇ 또한 한국-독일 협업 하에 진행되고 있는 인공지능 프로젝트도 있는데 이는 공동기술개발을 통해 개발된 기술을 공유할 뿐만 아니라 미래 신 산업 분야에서의 협업 기회를 증진하고 향후 또 다른 협업 기회 창출을 위한 개방형 협업의 토대를 다진다는 점에서 큰 의의를 지님.

 

 

 자료: Handelsblatt, 프라운호퍼 공구기계 및 성형기술연구소(IWU), 독일 인공지능연구센터(DFKI), 관계자 인터뷰, 각 기업 홈페이지및 KOTRA 프랑크푸르트 무역관 자료 종합