‘듀얼 암 로봇’ 개발로 주목받는 한국기계연구원 - 포장산업 뉴스

‘듀얼 암 로봇’ 개발로 주목받는 한국기계연구원, 로봇 암의 기술 트렌드를 전하다

지금까지 개발된 로봇 팔을 평가한다면.
아직 국내에서 개발 중에 있는 듀얼 암 로봇에 대해 평가하기에 시기적으로 너무 성급한 것이라고 생각한다. 그러나 미국, 일본, 독일 등에서 개발한 로봇을 살펴보면, 특히 독일 DLR에서 개발한 듀얼 암 로봇을 보면 듀얼 암의 유용성에 대해 잘 알 수가 있다.

한국기계연구원에서 이번에 개발한 듀얼 암에 대해 소개한다면.
우리는 이전부터 제조용 로봇과 관련한 연구를 진행하고 있었다. 다만 지난 10여 년 동안 제조용 로봇에 대한 지원이 없어 이렇다 할 로봇개발 과제가 없었는데, 최근 로봇 붐이 일면서 ‘경남지역의 중점기술개발’ 사업의 일환으로 듀얼 암 개발을 시작한 것이다.
이 사업은 지난 2005년 12월 1일에 시작하여 2009년 9월 30일에 끝나게 되는데, 올 9월 30일에 1단계 사업을 종료했다. 현재 이 사업에는 참여기업을 포함한 20여명의 연구원들이 참여하고 있으며, 로봇수요 창출을 위한 기술의 업그레이드에 큰 기여를 할 것이라 생각한다.
발전하고 있는 로봇시장에서 이제 싱글 암으로는 부족하다. 가장 잘 만들어진 기계가 인간이기 때문에 이를 닮은 듀얼 암 형태로 가는 것은 어쩌면 당연한 것이다.
특히, 듀얼 암 연구를 하는 곳이 많지 않기 때문에 국내에서도 조금이라도 빨리 시작해야 세계 로봇수준과 어깨를 나란히 할 수 있다.

듀얼 암 개발에 있어 필요한 주요 기술은 무엇인가.
‘듀얼 암(Dual Arm)’이라는 이름만 생각하여 단순히 ‘기존의 싱글 암 2개를 붙이면 되겠지’라고 생각하면 오산이다.
먼저 듀얼 암 로봇구성에 대한 기구학적 설계 기술과 여유 자유도에 대한 기구학적, 동력학적 솔루션, 중공축 모터를 비롯한 스마트 모터 및 제어기 기술, 양팔을 이용할 때 필요한 양팔의 협력제어에 필요한 힘/토르크 제어 기술, 양팔의 상호충돌 방지기술, 그리고 작업환경을 인식할 수 있는 비주얼 서보기술 등 다양한 지능화 기술 등이 필요하다.
시장에 나온 지 얼마 되지 않은 이 듀얼 암 로봇은 미국, 일본, 독일과 같은 선진국에서 7~8년 걸려 개발했는데, 우리는 4년 만에 하려고 한다. 따라서 듀얼 암에 사용될 부품개발을 비롯한 선행적으로 해결해야 할 문제점들이 많다.
이렇듯 아직 국내에서는 로봇에 대한 기반기술이 취약하다는 단점이 있지만 부분적으로 벤치마킹할 수 있는 실물이 나와 있다는 유리한 점도 있어 2단계 사업을 성공적으로 잘 수행하고자 한다.

이 듀얼 암은 현재 플로토 타입으로 테스트 단계라고 했다. 그럼 언제쯤 상용화될 수 있는가.
현재 1단계가 종료되었고, 2단계가 시작되는 시점이다. 2단계가 종료되는 2009년 말 개발이 종료가 되고, 상용화를 위해 적어도 1~2년이 더 필요할 것으로 예상된다. 그러므로 듀얼 암 로봇의 실질적인 상용화는 2011~2012년경이 되어야 가능할 것으로 예상하고 있다.

듀얼 암을 적용해야 하는 특별한 적용처가 있는지. KIMM에서 진행 중인 SME 로봇과 연계되어 연구하면 좋을 듯한데.
현재 목표로 하는 적용처는 자동차 생산라인 조립공정 중에서 자동화가 되지 못한 공정을 대상으로 보고 있다.
많은 기술 부분에서는 SME 로봇과 연계될 수 있으나, 특히 로봇가격 부분에서 문제가 될 것으로 예상된다. 현재 선진국에서 개발된 듀얼 암은 상당히 고가의 로봇인데, SME 로봇은 중소기업 지원용으로 활용할 수 있도록 하는 로봇이기 때문에 가격 측면에서 볼 때는 다른 양상을 보이고 있기 때문이다.
지난 2005년 야스카와전기가 선보인 듀얼 암 로봇의 경우도 현재 생산 공정에 어떻게 사용되고 있는지는 정확하게 알려지지 않았고, 본 사람도 없어 비용, 기술적인 면에서 아직 실용화까지 가지는 못했을 것이라고 보는 사람도 있다. 그러므로 기술적인 측면의 문제점뿐만 아니라 가격적인 측면의 문제점을 극복할 때 SME 로봇으로 연계가 가능할 수 있을 것이다.

선진국과 비교해 국내 듀얼 암 개발수준은 어느 정도인지.
미국, 일본, 독일 등에서는 듀얼 암 로봇개발을 위해 과거 7~8년 동안 많은 투자를 하여 현재의 듀얼 암 로봇 수준까지 왔으며, 현재 상용화 및 관련 적용기술 개발을 위해 많은 노력을 하고 있다.

선진국과 기술수준을 비교한다면 단편적으로 얘기하기 어렵지만 적어도 5~6년은 뒤떨어져있다고 보는 것이 타당할 것 같다. 항상 되풀이 되는 애기지만 관련 핵심부품의 국산화가 문제가 되고 있다.
그럼 일반적인 싱글 암의 경우는 어떠한지.
싱글 암의 경우는 일반 제조용 로봇과 서비스로봇으로 분류해 설명할 수 있다.
그동안 제조용 로봇에서 사용되었던 매니퓰레이터 암은 로봇자체가 움직이는 것보다는 고정된 로봇에 고자유도 암의 움직임으로 여러 산업현장에서 사용되고 있지만 기술적으로 그 성능이 수요자의 기대치에 부응하지 못하는 형편이다. 그리고 1954년 로봇 암에 대한 특허가 처음 나오고 지금까지 형태는 조금씩 바뀌었더라도 큰 변화가 없었다는 점도 특이한 점이다. 그리고 점차 성능도 나아지며 가격도 다운되는 현상을 겪게 되었다.
또한 서비스로봇 분야에서의 싱글암은 그리 많은 연구가 진행되지 않았다. 우선 서비스로봇 분야에서의 암에 대한 수요가 많지 않고, 또한 기술적 어려움도 큰 편이다. 시장은 있다 해도 소비자의 기대 수준에 부응하지 못하고 있는 것이다.

로봇 암에 있어 기술적 트렌드는 무엇인지.
한 마디로 말하면 듀얼 암 로봇의 경우, 소형화, 경량화, 지능화가 기술적 트렌드이며, 이를 위한 원천기술 확보가 급선무일 것 같다. 향후 산업용 로봇이거나 서비스용 로봇이거나 상관없이 듀얼 암으로 가는 것이 메인 스트림이 될 것으로 예상된다.

최근 로봇의 모듈화에 대한 이야기가 많다. 로봇 암도 마찬가지일 텐데, 이를 위한 호환성 문제는 어떻게 해결될 수 있는가.
로봇의 모듈화는 오래 전부터 거론된 화두이다. 이를 위해 필요한 기술적, 경제적 문제가 해결되어야 할 것으로 생각되며, 듀얼 암 로봇의 경우 모듈화를 위한 호환성 문제는 기술개발 단계에서 다루어야 할 문제이라기보다, 상용화 단계에서 다루어야 할 문제인 것으로 생각된다.
독일의 로봇은 모듈화 부분에 있어서는 전체적으로 상당히 잘 만들어진 로봇 암인데, 이러한 모듈화 기술은 쉽지 않은 기술들이다. 모듈화를 하려면 다양한 마켓이 있어야 하지만, 현재 상황을 볼 때 아직 어느 한 곳도 시장을 열어 앞서가고 있다고 말할 수 없기 때문이다.
그리고 무엇보다 모듈화보다 표준화가 우선되어야 함에도 불구하고, 기술발전의 단계 측면에서 살펴볼 때 기술의 성숙기에 도달하지 못 상태에서 표준화라는 문제 역시 기술발전에 장해가 될 수도 있기 때문에 표준화에 신경을 쓰기보다는 아직까지는 자유스런 기술개발에 힘쓰게 하는 것이 먼저라 본다.

향후 개발팀의 목표는.
현재로서는 듀얼 암 로봇개발에 전력을 다할 것이며, 이를 바탕으로 다양한 부분에 적용할 수 있는 듀얼 암 로봇을 개발할 것이다. 즉, 국방/의료/해양 등의 분야 적용을 위한 기반기술 및 적용기술 확보에 매진할 것이며, 앞으로 듀얼 암 로봇의 활용분야는 기술이 발전되어 갈수록 넓어질 것으로 예상된다.

박경택 박사가 말하는 듀얼 암의 장점과 단점
장점
○ 로봇 작업동작의 유연성을 활용할 경우, 다양하고 복잡한 동작이 포함된 작업공정에 대해 쉽게 접근 할 수 있을 것으로 생각됨.
○ 현존하는 산업용 싱글 암 로봇은 단순하고 반복되는 작업공정에 주로 활용되고 있지만, 듀얼 암 로봇은 지금보다 좀 더 복잡하고 다양한 작업에 활용될 수 있으므로 로봇의 활용도를 높일 수 있을 뿐만 아니라 기존 생산시스템 구성에 많은 변화를 가져오게 할 수 있음.
○ 현재 자동화가 되지 못한 복잡한 조립공정 등에 투입함으로써 생산시스템의 완전 무인화 및 시스템의 유연성 향상이 가능함.
○ 본 개발의 듀얼 암 로봇은 서비스로봇, 전문 로봇분야 등의 다양한 활용분야로 확대될 수 있으므로 로봇 연구개발의 핵심이 될 수 있음.

단점
○ 현재 국내에서 중공축 모터 및 스마트 모터가 개발되지 못한 상황에서 독일과 같은 듀얼 암 로봇을 개발하기에는 애로 사항이 많으며, 개발초기 상황에서는 현존 로봇의 가격보다 상당히 높게 나타날 것으로 예상되어 보급에 많은 애로 사항이 예상됨.
○ 듀얼 암 로봇을 복잡 다양한 작업에 활용하기 위해서는 인간의 핸드와 유사한 기능을 갖는 로봇핸드의 개발이 필수적임.
○ 현재로서는 로봇의 지능화 기술의 발전이 일반적인 기대치에 부응하고 있지 못한 상황이므로 이에 대한 대책이 시급한 상황임.