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Date 2021/07/07 17:43:18
Name 리자몽
Subject [일반] 현장에서 체험한 협동 로봇(collaborative robot)에 대한 장단점 분석글
오늘따라 장맛비가 미친듯이 퍼붓고 있어서 몸도 안좋고 집중도 안되서

몇년간 스마트 팩토리 과제를 수행하면서 현장에서 구르면서 체험한 협동 로봇의 장담점에 대해 몇 자 적어봅니다



먼저 협동로봇이란 무엇일까요?

산업용 로봇 이름 들어보신 분들은 많겠지만 협동로봇에 대해 들어보신 분들은 산업용 로봇과 협동 로봇이 무슨 차이인지 잘 모르는 경우를 많이 보았습니다

가장 큰 차이점은 사람 작업자와 로봇이 협동해서 업무를 수행할 수 있는가 입니다

야스카와로 대표되는 산업용 로봇은 애초에 사람이 운반할 수 없는 고중량 부품을 옮기거나 조립하는 용도로 사용되므로 산업용 로봇이 들어가는 공정은 보통 자동화 되어 있고 사람 접근이 금지되어 있고,

반대로 유니버셜 로봇으로 대표되는 협동 로봇은 태생부터 사람과 협업이 가능한 로봇을 만드는게 목표로 제작되었습니다

여러 산업 중 전 공정 자동화가 가능한 업종은 극히 제한적이고 대부분의 산업에서는 여러가지 현실적인 이유로 부분 자동화 및 작업자의 협업 또는 작업자들에 의해 작업이 수행되고,

사람이 기피하는 공정이나, 사람의 인지오류가 많이 발생하는 공정 등 일부 공정에서 사람 대신 협동 로봇이 투입되어 작업을 수행합니다

협동 로봇이 사람 대신 작업을 수행하기 위해서는 협동 로봇 단독으로도 가능하나, 복잡한 공정을 수행할 때는 로봇의 눈이 되는 비전 시스템이 필요한 경우가 종종 발생합니다

그래서 협동로봇 끝단에 비전 카메라를 장착하여, 비전을 통해 사물을 인식하고 분석 후 프로그래밍 된 작업을 단독 또는 사람과 협업하여 수행하는 케이스가 꽤 많습니다

(이런 이유로 머신비전 산업은 협동로봇 산업과도 밀접한 연관성이 있습니다)

또, 협동 로봇은 가반하중이 10kg 이하인 제품이 대부분이고 상대적으로 가격이 산업용 로봇보다 저렴하여 기존에 산업용 로봇을 도입할 엄두를 내지 못했던 산업군에서도 도입여부 검토가 가능합니다



지금까지 설명한 협동 로봇에 대해 들어보면 산업용 로봇과 작업자 사이의 틈새 시장을 노린 제품이고, 사람과의 협업을 통해 생산성을 증가할 수 있겠다는 생각이 드실텐데 현실적인 문제가 몇 가지 있습니다

먼저 협동로봇의 가격으로, 유니버셜 로봇사의 대표 로봇인 UR3, UR5가 정확하지는 않지만 대략 4~5천만원 정도이고, 카피 제품들의 가격도 최소 2천만원 이상입니다

그리고 로봇을 움직이기 위해 티칭 시스템 (별도의 프로그램 없이 작업자가 로봇을 직접 움직여 move point 설정)으로 세팅하거나, 또는 복잡한 공정이나 비전 시스템을 이용할 경우 별도의 프로그래밍이 필요합니다

또, 비전 시스템과 연동 작업 시 비전 시스템을 구입해야하고, 해당 공정에 맞는 비전 프로그램을 설계해야 하므로 추가 비용이 듭니다

위 과정을 통해 세팅된 협동 로봇이 물체를 들고 움직이거나 작업을 수행하기 위해서는 운송할 부품 재질/형상에 적합한 그리퍼가 필요한데,

보통 진공 그리퍼, 손가락 3개 모양의 그리퍼 등이 주로 사용되고 있고, 부품 재질/형상에 따라 다양한 그리퍼를 필요로 하고, 그리퍼의 가격도 종류에 따라 천차만별입니다

그리고 협동 로봇과 작업자와의 사이클 / 택 타임을 맞추기 위해서는 생산 관리 시스템(MES)과 연동 또는 최소한 MES와 비슷한 시스템과 연계가 되어야 전체 공정을 수월하게 컨트롤 가능합니다

최근에는 협동로봇을 AGV(무인운반차)에 장착하여 이동이 가능한 제품도 출시 중입니다

(이 제품의 경우에도 협동로봇의 이동으로 인한 원점 변경 등의 문제가 있습니다)



위에서 언급한 이유들 및 현업에서 겪은 문제들을 종합해보면 협동로봇을 구입 후 잘 사용하기 위해서는

1) 제품 생산 공정이 크게 변하지 않고, 부품의 종류도 크게 변하지 않는 산업
    (제품의 형상 및 필요 부품이 자주 변하는 곳에서는 작업자가 작업하는게 더 효율적임)

2) 협동로봇으로 운반이 용이한 부품 재질/형상
    (ex. 금속 박판, 플라스틱 부품 등 운반이 용이한 부품)

3) 협동로봇을 생산공정에 투입 후 사람 작업자와 사이클/택타임과 맞출 수 있는 MES 또는 유사 MES 시스템을 준비/가동중인 기업

4) 협동로봇 컨트롤 및 가벼운 수리까지 할 수 있는 프로그래머가 최소 1명 이상 필요
    (비전 시스템까지 직접 프로그래밍 가능하면 매우 좋음)

5) 협동로봇 및 부가 제품의 가격을 감당할 수 있는 고부가가치 산업군 또는 중견기업 이상급 대형 기업

조건을 만족해야 합니다

물론 한, 두가지는 만족하지 않아도 도입 및 사용이 가능하지만 1번은 개인적으로 거의 필수라고 생각하고 (이 부분이 만족 안되면 배보다 배꼽이 커짐)

최소 3개 이상 만족하는 회사에서 이런 요건들을 잘 분석해서 도입 여부를 신중하게 결정하신 후 도입해야 협동로봇을 잘 사용할 수 있다고 봅니다

(실제로 일하면서 이리저리 알아보니 협동로봇 도입해놓고 잠깐 쓰다가 안쓰는 업체도 많았습니다)



요즘 나오는 협동 로봇 자체의 성능은 괜찮은 제품이 참 많은데 이걸 해당 산업에 그대로 적용하는건 또 다른 문제라서

협동 로봇의 산업 자체는 꾸준히 증가세일 것으로 예상되지만 하루아침에 폭발적으로 성장하기는 어렵고,

로봇이 아닌 다른 문제들 때문에 생각보다 빨리 한계에 도달할 수 있을 것으로 예상됩니다



요즘 소프트웨어 단독으로는 SF 시대가 도래한 것 처럼 느껴지는 수많은 좋은 프로그램 및 앱이 존재하지만

기존 하드웨어가 존재하는 산업에 소프트웨어를 적용하기는 여전히 넘어야 할 변수가 많은거 같습니다

이상 제가 현장에서 구르면서 겪은 협동 로봇에 대한 장단점 분석글이니 일부 틀린 부분도 있을 수 있으니 그 점 유념해서 가볍게(?) 읽어주시면 감사하겠습니다

p.s. 협동로봇과 작업자의 협업에 대해서는 내용을 적다가 말았는데 저희 쪽에서는 협업이 아닌 작업 대체용으로 사용해서
      HMI에 대해서는 아는게 거의 없어서 생략했으니 양해 부탁드립니다

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HA클러스터
21/07/07 17:50
수정 아이콘
산업용 로봇은 사람이 못하는 일을 해주는 로봇이고 협동 로봇은 사람이 기피하는 공정을 대신 해준다라.
조금 틀어 생각해보면 사실 거의 모든 업무가 아닌가요. 다들 일하기 싫어하시잖아요. 크크
AI가 두뇌 노동, 협동 로봇이 육체 노동을 대신해줄수 있게 조금만 더 발전하고 값이 내리면 자본가들이 골치아프게 노동자 고용할 필요가 없군요.
제발 내가 은퇴한 뒤에 그 세상이 오길.
리자몽
21/07/07 17:52
수정 아이콘
산업용 로봇은 테슬라 공장에서 열일하는 로봇을 생각하시면 됩니다

보통 산업용 로봇이 적용되는 분야(자동차 등)는 이미 자동화가 많이 되어있고, MES 시스템도 확립된 곳이 대부분이죠

그에비해 협동로봇은 이제 로봇을 도입해 보려는 상대적으로 덜 발전된 전통 제조업 분야 등이 많은데 이쪽은 위에 적은 문제들이 잔뜩 쌓여있어서 쉽사리 작업자를 대체하지는 못할 껍니다
Emiyasiro
21/07/07 18:05
수정 아이콘
자동화 관련 된 부서에서 업무를 하는 사람입니다.
한창 협동로봇이 대두되었을 때 로봇을 제작하는 업체에서는 너도 나도 개발 생산을 하기 시작했었고 실제로 상당히 다양한 제품군의 로봇들이 생산이 되었습니다. 당시 저도 우리 회사에 적용할 수 있을까 하는 고민을 했었는데요. 그때 문제가 되었던 점이 국내법상 협업로봇에 대한 설계규정이 아닌 안전규정이 없음이었고 안전심사를 칼같이 받아야하는 곳에서는 문제가 될 수 있다라는 점이었는데요.
현재는 어떠한지? 아니면 제가 잘 못 알고 있고 안전 규정 문제 없이 적용이 가능한 것인지? 혹시 아시는 바가 있을까요?
리자몽
21/07/07 18:08
수정 아이콘
(수정됨) p.s.에도 적었듯이 저희 쪽은 사람과 협업 없이 단독 사용으로 가서 자세한건 모르겠는데

초창기에 로봇 설치할 때 펜스, 안전문제 등으로 이슈가 됬던건 기억하고 있습니다

제 기억이 맞다면 당시 한국에는 협동로봇 안전기준 자체가 없었던 걸로 기억하고 있습니다

저도 관련자료 막 찾아 봤었는데 죄다 산업용 로봇이 대상이어서 찾다가 포기했었죠

아마 지금은 협동로봇 표준 시스템이 있긴 할껍니다 한화, 현대 등 대기업도 협동로봇을 제작 중이니 규정도 신설 되지 않았을까 싶네요
Emiyasiro
21/07/07 18:11
수정 아이콘
아네 안전기준이 없었던 것은 맞습니다. 저도 몇년전에 상당히 찾아보려 했었는데, 결국엔 "곧 마련하겠다" 기사만 찾았을 뿐이었죠
리자몽
21/07/07 18:12
수정 아이콘
Emiyasiro
21/07/07 18:13
수정 아이콘
그렇네요. 감사합니다.
직접 또 찾아볼걸 그랬네요.
최적화
21/07/07 18:05
수정 아이콘
오늘 발표한 랩세미나 논문이 Wireless Multirobot system 내용이었는데 반갑네요. AI를 이용한 공장 운영이 앞으로 필수적이지 않을까 생각합니다. 최신논문들을 살펴봐도 소프트웨어적으로 이미 증명된 것들도 물리적 제약들을 포함하니 제대로 구현되는게 거의 없더군요. 그래도 상용화가 계속 이루어지는 것 보니 앞으로 공장은 더욱 자동화 될 일만 남은것 같습니다.
리자몽
21/07/07 18:10
수정 아이콘
저도 시간이 지나면 어지간한 분야는 자동화가 될 꺼라고 보는데 문제는 가성비 입니다

첨단 산업들 및 자동화 가능한 산업은 이미 자동화가 진행되었고,

안되는 산업은 부가가치가 낮거나 부품 소재/형상 등 근본적인 문제 때문에 적용 못하는 걸로 알고 있습니다

위에서 가격 얘기를 한 것도 그 때문이죠
최적화
21/07/07 18:20
수정 아이콘
혹시 구식 설비를 디지털 트랜스포메이션해주는 류의 사업분야가 있나요? 기기에 태그나 센서등을 부착해 디지털화 하는 등의.. 그런것이 가능해지면 자동화가 가속화 될 수 있을 것 같습니다. 연구실에서 논문만 읽다보니 실제로 어떻게 돌아가는지를 알기 어렵네요
리자몽
21/07/08 00:39
수정 아이콘
사업분야로는 잘 모르겠는데 스마트 팩토리를 구축하려면 기존기기 디지털화는 준필수라서 그쪽을 찾아보시면 관련 사업분야가 나올꺼 같네요

그리고 구식 설비를 디지털화 하려면 제일 증요한게 태그나 센서 설치하기 이전에

설비가 어디서 어떻게 사용되는건지부터 확실하게 파악해야 합니다

즉, 해당 업계 프로세스 공정에 대해 어느정도 이해를 하거나, 해당분야 생산관리 담당자에게 자료받고, 뭐가 필요한지를 파악해야 유의미한 데이터 수집이 가능하다고 봅니다

기기에 센서, 모터 붙이는것 이상으로 중요한 부문인데 이걸 파악하기가 어렵죠
머나먼조상
21/07/07 18:54
수정 아이콘
(수정됨) 로봇 암은 직접적으로 하는게 아니라 주워들은게 전부지만 협동로봇=작업중 사람 머리에 부딪쳐도 대가리를 깨지 않는 로봇 아닌가요 크크
산업용 로봇중에도 하중 필요없는 공정에 저중량 로봇들 자주 쓰니까요. 하중이나 공정으로는 구분이 안되지 않나요?
어느 회사인지 모르겠지만 초록색으로 된거 사와서 테스트하는거 봤는데 작업하다 충돌 감지해서 멈추는거 보면 신기하더라고요
지니팅커벨여행
21/07/07 20:37
수정 아이콘
거의 대부분의 협동로봇에 안전 기능이 탑재되어 있습니다.
보통 토크센서로 감지하는데 어딘가에 부딪치면 바로 멈추게 되지요.
공정 구분은 없고 가반하중 구분만 있는데 3/5/10kg이면 보통 협동로봇이고, 외형을 볼 때 모터가 안 보이면 협동로봇, 보이면 산업용 로봇으로 생각해도 될 겁니다.
파인애플빵
21/07/07 19:39
수정 아이콘
피지알 유머 게시판에서 본것 같은데 로보트 치킨이라고, 로봇팔이 치킨을 튀겨 주는 그 치킨 가게가 아마 협동 로봇의 상용화 같은거 같네요
로벗팔 하나 만드는 가격이면 공정에 기계 몇개 더 추가 하는게 낫다고 생각했었죠
지니팅커벨여행
21/07/07 20:41
수정 아이콘
거기에도 댓글 남겼지만 한 5년 전 낱개 구매 기준으로 유니버셜 로봇 3kg짜리가 2500만원, 5kg과 10kg짜리가 각각 3천만원, 4천만원 정도였습니다.
지금은 경쟁이 더 치열해졌고 UR의 독점적 지위도 깨진 터라 국산 제품은 2천만원 내외로도 구매 가능할 거예요.
대량으로 산다면 당연히 가격은 더 내려갑니다.
문제는 치킨 튀기려면 로봇 1대로는 안 된다는...
파인애플빵
21/07/07 23:07
수정 아이콘
사람 한명 쓰는 인건비가 최소로 잡았을때 연간 2400만원 정도일텐데 2천만원 밑으로 산다면 장사가 잘되는 가게의 경우 인건비를 얼마나 줄여주느냐에 따라서 괜찮겠네요
리자몽
21/07/08 00:47
수정 아이콘
치킨 조리 한정 자동화용 기계라면 협동로봇보다 더 싸게 만들 수 있다고 봐서 협동로봇을 쓰는게 가성비가 안좋을 걸로 예상되네요
잠이온다
21/07/07 22:39
수정 아이콘
리쇼어링을 위시한 제조업 분야의 자동화가 가열차던데, 좀 무섭네요. 자동화가 조금만 효율이 올라도 경제 충격이 클거같고... 고부가가치 산업은 더 빨리 자동화될거같은데 이젠 채용 경쟁이 치열하다 수준이 아니라 아예 안뽑는 수준이 되지 않을까...
리자몽
21/07/08 00:44
수정 아이콘
자동화 가능한 분야는 이미 자동화가 되었고

한참 자동화 시도 중인 쿠팡 물류센터 같은 곳도 여러 문제 때문에 쉽게 대체를 못하고 있습니다

(단순히 기기값만 비싼게 아니라 하나의 기기로 사람만큼 다양한 작업을 수행하기가 어렵거든요)

그래도 10년 지나면 현재 사람이 하는 일의 최소 1/3 이상 자동화가 될꺼라고 예상되긴 합니다

특히 배민 라이더 분들은 생각버다 빨리 자율주행 등으로 대체될 가능성이 높죠

지금은 K자 양극화 시대라서 잘되는 사업은 계속 잘되고, 안되는 사업은 더 힘들어 질꺼라 참 어렵고 힘든 시기네요

마지막으로 리쇼어링 얘기를 하자면 이것도 쉽지 않은게 리쇼어링을 하려면 인건비 절감 이상의 메리트가 있어야 하는데

그러면 일반 노동자가 거의 필요없는 자동화가 많이 된 공장이 들어오거나, 로봇보다 인건비가 자렴해서 복귀 안할꺼라 일반 노동자 일자리 증가에는 영향이 미미할 껍니다
잠이온다
21/07/08 01:08
수정 아이콘
(수정됨) 상세한 설명 감사드립니다. 예전의 아디다스 공장 자동화 사례를 보니 성과는 있었지만 19년 말 취소하기도 했고 아직까진 자동화가 생각만큼 빠르지 않나보네요. 저는 단순하게 로봇이나 자동화가 일부라도 진행된다면 그만큼 바로 인원을 줄이지 않을까 생각했는데 가성비가 안나오는거였군요.

이미 자동화의 충격을 받고있는 상태라면 10-20년 사이에 자율주행을 위시한 자동화가 심화되더라도 줄어드는 일자리의 비율은 적을 것이고, 전세계적인 인구수 감소를 고려해보면 의외로 희망적인 예측이 가능할지도 모르겠네요. 아무튼 좋은글 잘 읽었습니다.
임전즉퇴
21/07/08 07:57
수정 아이콘
생산적입니다.
21/07/08 09:01
수정 아이콘
좋은 지식 알아갑니다
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