미 상무부 경제분석국(BEA)에 따르면 제조업은 2022년 기준 미국 GDP의 11.4%를 차지할 정도로 중요한 산업이다. 그러나 최근 숙련된 인력 부족, 미중 분쟁으로 인한 공급망 불안정 등으로 침체가 우려돼 스마트화/디지털화 전략을 통한 성장을 모색 중이다. 미국 스마트 제조 시장 규모는 2023년 661억8000만 달러에서 2030년까지 연평균 성장률(CAGR) 11.9%로 고공 성장할 것으로 예상된다.

스마트 팩토리는 단순한 개별 공정의 자동화가 아닌 제품의 기획, 설계, 생산, 유통, 판매 등 전 과정에 AI와 사물인터넷(IoT) 등을 통합해 실시간으로 기계의 상태나 공정의 진행률 등을 점검할 수 있는 ‘지능화 공장’이다. 먼저 기획/설계 시 가상 공간에서 제품 제작 전 시뮬레이션을 활용하고, 생산 단계에서 설비-자재-시스템간 실시간 정보 교환이 이루어진다. 마지막으로 유통/판매 단계에서 생산 현황에 맞춘 실시간 자동 수·발주가 이루어진다. 이를 통해 다품종 대량생산, 재고비용 감소, 생산성 향상 등이 기대된다.

기존의 공장 자동화를 거쳐 스마트 팩토리 산업의 성장으로 중요해진 분야가 산업용 로봇이다. 산업용 로봇은 다양한 형태를 통해 인간을 대체해 여러 작업을 하고 있다. 과거에는 사람의 팔이나 손의 기능만을 대신하는 매니퓰레이터(manipulator)만으로 구성돼 조립용, 용접용 등 단순 제조 공정에 활용됐다. 전 공정의 자동화 추세와 함께 산업용 로봇은 AI 등이 융합된 협동로봇, 휴모노이드 등 지능형 로봇의 형태로 발전하며 시장이 더욱 성장할 것으로 기대된다.

국제로봇연맹(IFR)이 발표한 산업용 로봇의 연간 신규 설치 규모 기준으로 미국은 2022년에 약 4만 대로 3위를 기록했다. 1위는 중국(29만 대), 2위는 일본(약 5만 대)이며 4위는 한국(약 3만 대)이 기록했다. 그뿐만 아니라 2022년 미국 내 로봇 설치량은 전년 대비 10% 증가했고 로봇 밀도 지수(노동자 1만 명당 로봇 대수)에서도 홍콩, 스위스, 대만에 이어 10위를 기록했다. 이러한 성장의 주요 동력은 자동차 산업으로, 이 분야의 로봇 설치가 전년 대비 47% 증가(1만4472대)한 것으로 나타났다.

<산업용 로봇 연간 신규설치 상위 15개국(2022)>

(단위: 천 대)

[자료: 국제로봇연맹(IFR), KOTRA 시카고 무역관 종합]

2024년 주목받는 산업용 로봇 기술 트랜드와 주요 기업별 활용 사례

성장하는 스마트 팩토리와 산업용 로봇 산업에 발맞추어 국제로봇연맹은 올 2월에 2024년 로봇 산업을 이끌 기술 트렌드 5개를 발표했다. 각 기술은 독자적으로 활용될 수도 있지만, 기술 융합을 통해 복합적으로 활용되는 경우도 있다.

1) 트렌드 1: 인공지능(AI)과 머신러닝

생성형 인공지능 열풍은 로봇과 자동화 분야에서 새로운 솔루션을 제시하고 있다. 앞으로는 로봇을 더 직관적으로 프로그래밍할 수 있는 인공지능 기반 인터페이스 개발이 이루어지고 머신러닝으로 알고리즘을 최적화해 비용을 절감할 수 있을 것으로 기대된다.

2) 트렌드 2: 협동로봇(Cobots)

최근 로봇 산업계의 키워드는 인간과 로봇간 협력이다. 센서, 스마트 그리퍼 등 로봇 구성요소의 기술 발전은 로봇이 환경 변화에 실시간으로 반응하고, 작업자들과 함께 안전하게 일할 수 있도록 도와준다. 협동 로봇은 전통적인 산업용 로봇을 대체하는 것이 아니라 보완, 발전시키고 있으며 생산성 향상에 중요한 역할을 하고 있다.

3) 트렌드 3: 모바일 매니퓰레이터

모바일 매니퓰레이터는 공장 내 생산라인을 이동하며 부품 운반, 제품 조립, 기계 장비 검사 및 유지 보수 등 다양한 공정을 수행하는 로봇이다. 물류, 자동차 등 자동화 추세가 두드러지는 산업에서 수요가 증가할 것으로 예상된다.

4) 트렌드 4: 디지털 트윈(Digital Twin)

디지털 트윈은 현실 세계의 사물을 가상 환경 속에 구현해 동작, 성능 또는 상태의 변화를 실시간으로 반영하는 가상 모델이다. 실제 시스템이나 프로세스를 디지털 공간에서 시뮬레이션하거나 모니터링해 문제를 해결하는 데 사용된다. 디지털 트윈은 순수하게 컴퓨터 모델로만 존재하기 때문에 비용을 절약하면서 작업자의 안전에 영향을 주지 않고 유지 보수를 진행할 수 있다는 장점이 있다.

5) 트렌드 5: 휴머노이드(Humanoid) 로봇

휴머노이드 로봇은 두 팔다리가 부착된 디자인 덕분에 실제 인간이 수행할 작업에서 유연하게 활용될 수 있다. 그래픽 카드 등을 생산하는 글로벌 반도체 기업인 엔비디아는 올해 3월에 스스로 학습하며 발전하는 휴머노이드 로봇인 그루트를 공개한 바 있다. 이처럼 다양한 업체들이 기계와 인간이 상호작용하며 인간을 대신해 위험하고 복잡한 작업을 수행할 수 있는 로봇 개발에 박차를 가하고 있다.

<5대 기술 트렌드별 주요 활용 사례>

[자료: KOTRA 시카고 무역관]

미국 스마트 팩토리 산업 트렌드를 확인할 수 있는 전시회, Automate Show 2024

국제로봇연맹의 발표에 따른 트렌드는 시카고에서 올해 5월에 개최될 북미 최대 규모의 ‘자동화기술박람회(Automate Show)를 통해서도 확인할 수 있다. 해당 전시회는 2024년 5월 6일부터 9일까지(현지 시간) 4일간 개최될 예정이며, 첨단자동화협회(A3, Association for Advancing Automation)가 주관한다. 매년 100개국 700개 이상의 기업이 모여 자동화 시스템, 산업용 로봇, 물류 로봇 등을 선보인다는 점에서 올해에도 자동차 산업 등에서 성장하는 스마트 팩토리 산업의 최신 트렌드를 파악하고 유망 바이어를 만날 수 있을 것으로 기대된다.

2023년 전시회에서는 인공지능(AI), 스마트 자동화, 로봇, 모션 제어 등 관련 750여 개 기업들이 자사의 제품을 전시하고 업계 정보를 교류했으며 2만5000명 이상의 참관객이 참석했다. 국내기업들도 해당 전시회에 꾸준히 참가해 작년에는 12개 부스 규모의 한국관이 구성돼 9개 기업이 자사 제품을 선보여 큰 호응을 이끈 바 있다. 올해에도 한국관은 운영될 예정이며, 레인보우 로보틱스 등 총 5개 기업 참여해 자사의 혁신적 기술과 제품을 선보일 예정이다. 이외에도 두산로보틱스 등 다수의 한국기업이 개별적으로 참여할 예정이다.

<Automate Show 2024 개요>

[자료: Automate Show 홈페이지, KOTRA 시카고 무역관 종합 ]

시사점

국제로봇연맹이 발표한 ‘2023년 세계 로봇공학’ 보고서에 따르면 한국은 산업 현장에서 로봇을 가장 많이 쓰는 국가로 로봇 밀도가 1012대라고 한다. 즉, 노동자 10명마다 로봇이 평균 1대꼴로 배치돼 있다는 뜻이다. 연맹에 의하면 한국의 로봇 밀도는 2017년부터 매해 6%씩 높아지고 있다고 한다. 해당 추세가 가장 높게 나타나는 분야는 자동차 산업과 전자 산업으로, 자동차의 경우 2021년 기준 노동자 4명당 1대꼴로 로봇이 활용된다고 한다. 한국의 스마트 자동화가 강세를 보이는 산업은 최근 미국에서 성장성이 높은 산업이라는 점은 수출 기회가 충분하다는 점을 보여준다.

이와 같은 추세는 미국 현지에서 활발하게 사업을 수행 중인 국내 로보틱스 업체 관계자 A와의 인터뷰를 통해서도 알 수 있는데, ‘미국 현지에서 수요가 많지만, 상대적으로 공급이 부족한 그리퍼, 센서와 같은 로봇 부속품 분야에서의 한국 제품 경쟁력이 높은 편’이라고 했다. 그렇지만 현지 수출을 위해서 사전에 유의해야 할 사항들도 있다. 대표적인 것이 인증과 A/S이다. 이와 관련해 업체 관계자는 “한국 기업이 미국에 진출할 때 인증을 사전에 확보하는 것이 중요하다. 그렇지만 인증을 받는데 소요되는 시간은 통상 인증기관에서 홈페이지를 통해 안내하는 시간보다 오래 걸린다”라고 말했다. 또한 한국 기업들의 미국 진출 시, 제품 설치 이후 A/S 등 후속 지원에 대한 수요가 많기에 이와 관련된 기술지원이 중요하다는 점도 강조했다.

자료: 국제로봇연맹(IFR), Automate Show 등 KOTRA 시카고 무역관 자료 종합