대한민국 로봇산업 기술로드맵 (2017)
로드맵 내용 요약
최근 2016년 IFR의 보고서에 의하면 세계 로봇 시장은 제조와 서비스 로봇시장을 중심으로 연간 27%의 성장을 하고 있으며 제조업을 주력산업으로 하고 있는 우리나라의 경우 로봇의 생산 및 응용에 있어서 세계시장에서 주요한 위치를 차지하고 있다는 점은 매우 긍정적이다
본 로봇산업기술로드맵은 제조로봇, 전문서비스로봇, 개인서비스로봇, 로봇 부품, 소프트웨어 및 지능, 표준화 6개의 챕터로 구성이 되어 있다.
각 챕터별로 다루고자 하는 로봇산업에 대한 설명과 현황/시장/수요 및 향후 전망에 대해서 기술하였으며 핵심도전과제와 5/10/15년을 주기로 집중해야 할 액션플랜에 대한 논의 결과도 기술 하였다.
▶ 제조로봇
○ 2015년 세계 산업용 로봇시장 규모는 111억불로 추산되며 연평균 14% 성장하고 있음. 대부분의 시장을 소수의 주요 제조사(Yaskawa, ABB, KUKA, Fanuc 등)가 차지하고 있음
○ 2015년 중국시장이 전체시장의 27%를 차지하고 있으며, 2019년에는 38%에 이를 것으로 예상됨 (IFR 2016, 공급대수 기준). 따라서 중국시장은 현재 뿐 아니라 향후 5년간으로도 세계에서 가장 큰 시장으로 예측
○ 전 세계적으로 제조로봇의 수요는 전통적으로 자동차 산업용 로봇시장의 규모가 가장 크나 전기전자 산업용 로봇시장이 매우 빠른 속도로 성장하며 추격하고 있음. 한국과 일본의 경우 전기전자 산업용 로봇시장의 규모가 자동차 산업용 로봇시장의 규모에 필적하고 있음
○ 중국의 경우는 자동차 산업용 로봇 시장의 규모가 가장 크나 전기전자 산업용 제조 로봇의 성장율(CAGR 53%)이 자동차 산업용 제조로봇의 성장율(CAGR 27%)을 압도하고 있음. 이는 최저임금의 급격한 상승 등에 따라 노동집약적인 공정의 자동화 필요성이 급격히 증가했기 때문이며, 이러한 경향은 전기전자 분야 뿐 만 아니라 금속, 플라스틱, 식음료 등의 분야에서도 나타나고 있음
○ 노동집약적 공정의 자동화, 특히 기존의 제조로봇으로는 자동화가 불가능하였던 공정들의 자동화를 위하여 관련 필수 핵심 기술(협동로봇 기술, 로봇 조립 기술 등)에 대한 연구와 관련 제품의 출시가 주요 제조사를 중심으로 이루어지고 있으며 이와 관련한 국제 표준안(ISO/TS 15066 등)도 가시화 되고 있음
○ 동종의 대량생산 공정용 로봇 기술을 급격히 키우고 있는 중국과 이미 세계제조 로봇 시장의 절대 강자이고 특히 중국 시장을 석권하고 있는 일본, 다품종 변량 생산 공정에 대응 가능한 미래지향적 로봇기술을 축적해가고 있는 유럽의 기업들과 경쟁하기에는 국내 제조로봇 기업들의 기술적/경제적 저변이 매우 약함
○ 이러한 이유로, 중국 로봇 및 자동화 시장이 급격히 성장함에 따라 일본과 유럽 등 전통적 제조로봇 강국 기업들이 수혜를 입고 있으나 국내 제조로봇 기업은 상대적으로 중국시장의 성장에 큰 혜택을 보지 못하고 있으므로 이를 해결하는 것이 시급한 과제
○ 따라서 “로봇 단품으로 원천적 안전 구현이 가능한 제조로봇의 안전기술”, “작업자의 조립능력에 도전하는 조립로봇 기술”, “국산 로봇 부품의 적용을 통한 저가격화 기술” 등을 집중 개발하여 기존 로봇으로는 적용이 불가능했던 노동집약적 공정의 자동화에 필요한 핵심기술을 시급히 확보해야 함.
▶ 물류로봇
○ 2015년 기준 아시아 태평양(40.5%), 유럽(32.2%), 북미(24.7%) 순으로 시장 규모를 형성하고 있으며 전세계적으로 고른 성장세가 예상되나, 물류로봇의 생산지 비중은 북미(81.1%), 아시아 태평양(10.7%), 유럽(8.1%) 순으로 북미 편중 현상이 심함
○ 온라인 쇼핑의 급증으로 물류센터에서의 물류로봇 채택이 크게 증가할 것으로 예상되며, 인력부족 문제에 대한 대응 및 물류센터의 효율향상을 위해 24시간 무인작업이 가능한 물류로봇이 물류기업에 의해 요구되고 있음
○ 또한, 국내외 전문로봇 업체에서는 병원, 요양원, 호텔 등의 수요에 기반하여 수 kg~수백 kg의 건물 내 물류를 이송하는 로봇을 상용화하였으며 앞으로 대형 건물에서의 물류로봇 적용시도가 늘어날 것으로 예상됨
○ 미래 물류로봇 수요에 대응하기 위해서는 다양한 종류와 특성을 가지는 물품의 인식 및 파지와 관련된 기술개발이 절대적으로 필요함. 특히 물류센터에 존재하는 수천 ~ 수만 종의 물품의 종류 및 위치/자세에 대한 정밀한 인식과 이들 물품을 대상으로 피킹(Picking) 작업을 수행하기 위한 파지 장치 및 파지를 위한 학습 기술 개발에 대한 중점추진이 필요함
▶ 농업로봇
○ 농업로봇은 크게 두가지 형태로 시장이 형성되고 있음. 시장확대 측면에서는 농업로봇 시장의 60배 이상 규모를 형성하고 있는 필드 농업용 농기계에 원격제어, 자율주행 등 로봇기술 융합을 통한 기존 농기계의 로봇화, 신규 시장 개척 측면 에서는 자율주행 기술을 기반으로 로봇 비전 및 조작 기술을 융합한 제초, 방제, 이송, 수확 작업 등에 적합한 전용 농업로봇 기술개발을 진행 중임
○ 기술 실현 측면에서는 스마트 팜 관련 기술이 먼저 현실화될 것으로 예상되며, 장기적 도전 목표인 노지환경에서의 자율 농업로봇 기술개발은 농업의 특성상 작업대상의 균일화가 어렵고, 환경인지/주행/농작물에 대한 조작 기술 등이 타 로봇분야에 비해 난이도가 높아 기술 실현에 상당한 시간이 소요될 것으로 예상됨
○ 따라서 자율 농업로봇 개발을 위한 중간 과정으로 농업로봇 도입이 용이하도록 재배방식을 개조하는 연구를 병행하여 농업로봇의 실적용 제한점이 완화된 환경에서의 로봇 개발 및 상용화를 우선 추진할 필요가 있음
▶ 의료로봇
○ 의료로봇 시장은 2020년경 114억 달러 규모가 될 것이며, 수술용 로봇 시장이 전체 로봇시장의 60%에 달할 것으로 전망되나, 현재 전세계 수술로봇 시장은 다빈치 수술로봇의 독점적으로 점유하고 있음. 인구고령화와 함께 환자 케어 로봇 시장 규모는 지속적으로 성장하고 있으며, 2024년도까지 9,500만 달러에 이를 전망
○ 의료 선진국에서는 IBM 등 다국적 대기업 컨소시엄을 기반으로 대형 병원 플랫폼 개발 진행되고 있음. 따라서 ICT융합 의료를 지원하는 컨트롤 타워와 범부처 차원의 전주기적 지원(원천기술, 시스템개발, 중개임상연구, 의료기기 인허가 지원, 공적급여 제도 및 표준화 등)이 필요함
○ 의료진과 협업이 가능(모터제어기 일체형, 안전기능 부가)하며 저침습의 최소 침습, 무침습화(NOTES, 마이크로 수술 등)를 위한 소형, 경량, 모듈화 기술 및 마이크로로봇기술, 수술툴의 정교성 향상 기술이 필요함
○ 또한, 인공지능과 빅데이터 기술의 융합하여 환자 맞춤형 치료방식 제시, 의료영상분석 기술, 환자/집도의의 의도파악 및 상황 예측 등을 목표로 로드맵을 설정함
▶ 재활로봇
○ 세계 재활로봇시장은 뇌졸중 환자의 증가, 고령인구의 증가, 외래환자 재활시장 증가로 인해 2015년 577백만 달러에서 2020년에는 1,730백만 달러 규모로 발전 예상(WinterGreen Research, 2014)
○ 국내 재활로봇 로드맵은 신경·근·골격 재활로봇, 신체기능 대체로봇 및 일상생활 보조로봇 개발에 목표를 두고 개발되어 왔음. 본 로드맵에서는 객관적인 기준/데이터(관절 가동 범위, 강직/경직도 측정, 운동제어 능력 등)에 의해 환자의 회복 또는 악화 정도를 판단할 수 있는 정량화된 정보를 제공(Progressive Assessment)하는 진단/측정/평가에 대한 내용을 추가함
○ 병원에서만 수행되는 재활치료를 일상생활에서 수행하고, IoT 기술과 인공지능을 활용하여 환자 맞춤형 재활치료를 수행하는 것을 목표로 함
▶ 안전로봇
○ 안전로봇이란 인간의 안전을 위하여 전문적이고 공공적인 성격의 서비스를 수행하는 로봇으로, 산업시설, 대형 건물 등의 진단, 경비 또는 화재나 재난 환경에서 활용할 수 있는 사회안전로봇, 병사 대체/보조, 군사시설의 보호 등 효율적인 군사 작전 임무 수행을 위한 국방 로봇, 원자력 시설의 모니터링, 유지/보수, 사고대응 등을 위한 원자력 로봇을 포함
○ 안전로봇은 2015년 기준 11.2억 달러 규모로 2011년 이후 연평균 8%대 이상 성장 률을 보이고 있으며, 전체의 90% 이상을 국방로봇이 차지하고 있다. 국내 시장은 2014년 기준 300억원으로 규모는 작지만 연평균 24%이상 급성장 추세이다.
특히 전 세계적인 도시화·산업화 및 기후변화에 따른 신종 재난·안전 위험과 국가 기반시설 노후화 진전에 따른 시설물 위험 증가로 관련시장이 중장기 블루오션으로 부상 중
○ 적용 분야로 AGV, UAV 등 로봇 플랫폼에 다양한 센서를 장착하여 도로, 댐, 교량, 배관 등의 검사/진단, 감시 등에 적용하고자 하는 노력이 있으며, 소방, 재난 사고 대응 분야에서도 사고 상황의 신속한 파악 및 작업 지원을 위한 로봇을 개발하고 있다.
국방 분야는 정찰, 지뢰탐사, 폭탄처리 로봇 및 기지방호, 근력증강, 이송로봇 등 군사적 목적의 임무 수행 지원을 위한 기술을 개발 중이다. 원자력 분야는 후쿠시마 원전 사고를 계기로 원전 검사, 유지보수, 사고대응, 해체 등 분야 기술 개발에 대한 수요가 증가
○ 안전로봇이 시장에 본격적으로 확산되기 위해서는 원전, 재난 등 극한 환경에서의 내환경성과 작업 목적에 특화된 전용 이동 로봇 플랫폼 및 부품 개발을 통해 기반 기술력 확보가 선행되어야 하고, 활용 현장의 특성상 로봇이 자율 판단하여 문제를 해결하는 수준까지는 단기간에 도달이 어려우므로, 완전 자율 로봇이 아닌 협업개념(원격제어, 반자율 등)의 로봇으로 우선 접근하고 수요자(소방관, 군인 등)와 연계한 장기적 실증 실적 확보 및 정책적/제도적 지원이 필요
▶ 개인서비스 로봇
○ 개인서비스 로봇은 2015년 기준 전체 로봇시장의 12.3% 규모, 6년 평균 성장률이 33%로 타 로봇 종류에 비해 비교적 큰 성장을 거두었으나 2015년 기준 성장률이 3.8%로 최근 성장이 둔화되고 있는 추세, 가사용 로봇의 대부분을 차지하고 있는 청소로봇의 보급 정체 및 신규 로봇제품의 시장 확장 실패 등의 원인
○ 개인서비스 로봇은 소득증가에 따른 개인구매력 향상, 고령화 추세에 따른 인력 서비스의 수요 증가에 대한 대응책, 요구기능을 충족시킬 수 있는 AI 및 HRI기술의 발달 등의 요인에 따라 시장 성장 잠재력이 매우 크나 아직 가격대비 요구 기능/성능을 만족할 수 있는 역량이 부족한 상태
○ 최근 글로벌 IT 기업의 로봇산업 진출과 IT 및 AI 기술의 경쟁에 돌입하면서 신규 서비스 로봇의 시장 확대 기대감이 고조되고 있음, 특히 음성기반 대화 엔진 및 감정 상호작용이 가능한 소셜로봇이 다양하게 출시되면서 새롭게 시장을 견인할 것으로 주목받고 있음
- 국내에서도 로봇제조 기반의 중소기업 중심에서 IT 대기업 및 중견기업의 로봇서비스 로봇 사업 진출, 콘텐츠 서비스 업체의 로봇 시장 진출 등의 변화가 일어나고 있음
○ 개인서비스 로봇은 인간을 대상으로 하는 서비스 로봇인 만큼 인간과 같은 지능과 상호작용 능력이 요구되어 기술적인 장벽이 매우 높음, 따라서 단기적으로는 안내, 접객, 엔터테인먼트 등 특정 영역, 전문분야에 특화된 서비스 및 콘텐츠를 강화하여 상호작용 및 지능에 대한 사용자의 기대치를 낮출 필요가 있음
○ 장기적으로 인간의 행동을 이해하고 이에 대응하기 위한 클라우드 및 빅데이터 기반 로봇의 학습 기술, 실내 이동 및 조작이 가능한 동작기술, 인간과 직접 접촉 하여 물리적인 도움을 줄 수 있는 소프트 로봇 기술 등의 개발로 현재 기술의 한계를 극복함으로써 저출산 고령화 시대에 개인을 보조하는 도우미로서 다양한 역할을 수행할 것으로 예상됨
▶ 로봇부품
○ 로봇부품은 센서, 구동기, 제어기 등 로봇 완제품의 성능과 신뢰성을 좌우하는 핵심요소 기술로 로봇 완제품(시스템)의 디자인, 가격, 성능을 결정하며 제품 경쟁력에 차지하는 비중이 절대적임
○ 2015년 기준 전 세계 주요 로봇 부품시장은 센서 9.5억불, 액추에이터 7.4억불, 로봇근육 및 관절부품 11.8억불, 제어기 15.6억불 규모로 시장 규모를 형성하고 있으며 평균 12.4%의 성장세가 예상되나, 주요부품의 국산화율은 저가형 개인 서비스 로봇을 제외하고 30%에 미치지 못하고 있음
○ 제조용 로봇은 부품 모듈화에 의한 경량/저가화가 시장에서의 제품경쟁력으로 자리매김 하고 있으며 전문 서비스 로봇의 경우 특정 외산 부품에 대한 의존도가 높고, 개인 서비스 로봇의 경우 로봇 지능기술에 외산 저가 부품을 연계하여 탑재하고 있는 상황임
○ 국내 로봇 부품기술은 성능대비 가격 경쟁력 확보에 어려움을 격고 있으며, 이로 인한 외산부품 의존도를 낮추기 위한 부품-시스템 기업간 국내 로봇 제품-부품 생태계 육성이 필요함
○ 제조용 로봇부품은 가격경쟁력을 가지면서도 외산제품 이상의 성능수준을 낼 수 있는 구동기, 제어기의 국산화개발 및 고신뢰성 확보가 필요하며, 전문서비스 로봇용 부품은 물류서비스 로봇, 사회안전 로봇 등의 시장진출에 따른 관련부품의 개발이 필요하며, 개인 서비스 로봇은 소셜로봇 및 정리정돈 로봇, 빨래정리 로봇 등의 가사도우미로봇의 시장진출이 예고되고 있어 관련부품의 개발이 필요함
○ 미래 제조용 로봇은 전통적인 자동차, 전자 분야에서 식품가공, 이송/준비공정, 전문 서비스 로봇은 의료‧재활, 전문 간호, 국방‧농업, 개인서비스 로봇은 헬스케어 로봇, 경량 머니퓰레이션 기반의 가사작업로봇이 도입 등 다양한 분야에서 로봇의 활용이 확대될 전망으로, 이에 따른 전용·공용 부품의 개발 및 생태계 구축을 위한 지원이 병행되어야 할 것임
▶ 로봇 소프트웨어 및 지능
○ 로봇 소프트웨어는 로봇과 로봇 기술기반의 자동화 기계장치를 구동하거나 유지 보수 하는 것을 지원하는 소프트웨어로서, 로봇 기구를 조작하고 이동시키기 위해 제어하는 전통적 역할에서 인공지능, 클라우드, 빅데이터, IoT 등의 IT 기술들이 융합되어 지능화된 작업, 이동, HRI, 판단, 통합제어 등에 활용되는 방향으로 발전하고 있음
○ 전 세계적으로 개발도구와 시뮬레이터를 포함하는 로봇 소프트웨어에 대한 중요성은 높아지고 있으나, 아직까지 로봇 소프트웨어 시장은 활성화되지 못하여 미미한 실정임. 국내에서는 로봇 소프트웨어를 독립된 제품이 아닌 상용 로봇에 의존하는 부속품으로 여기는 경향이 있고 개발 회사조차 자체 개발 노력이 미흡 하여 글로벌 경쟁력을 갖춘 로봇 소프트웨어 전문 업체가 부족한 상황
○ ISO와 IEC 등의 국제 표준단체는 협동 로봇을 포함한 로봇 및 자동화기계 등에 대한 안전기준을 제시하고 있으며, 이를 충족할 수 있는 소프트웨어 개발이 활발히 진행되고 있음
○ 로봇 지능화 소프트웨어의 경우에는 전 세계적으로 비정형화된 작업 환경에 적용할 수 있는 이동 및 작업 지능을 위한 인공지능 융합 연구가 진행 중임. 국내에서도 서비스로봇과 제조업용 로봇이 인공지능 기반의 원천기술 확보를 위한 중장기적인 연구개발이 필요
○ 로봇 자동화 소프트웨어의 도전목표로 국내 로봇산업에서 활용성이 더욱 커질 것으로 기대되는 “디지털 가상생산 기반의 로봇 OLP 소프트웨어” 분야와 로봇 제품의 신뢰성과 성능을 높여줄 수 있고 다양한 로봇 및 자동화 기계장치에 활용이 가능한 “SW 모듈화, 로봇 미들웨어 및 인공지능 프레임워크 기술”에 대한 지원이 필요
○ 로봇 지능화 소프트웨어의 도전목표로 제조업용 로봇을 위한 “집단 학습과 학습 결과의 전이가 가능한 인공지능 소프트웨어 프레임워크 기술”과 동작환경의 복잡성과 불확실성이 존재하는 다양한 비정형화된 환경에서 서비스로봇이 스스로 단독의 임무수행이 가능하도록 하는 기술, 서비스 로봇이 비정형의 환경을 이해 하고 객체를 인식하기 위한 전략 학습과 추론이 가능한 기술의 개발이 필요함. 또한 로봇의 시각정보를 기반으로 대화를 생성하고 지식을 스스로 구축할 수 있는“로봇 시각대화 소프트웨어 기술 개발”이 필요할 것으로 예상
▶ 표준화
○ 로봇기술에 대한 표준화는 미국, 영국, 독일, 일본 및 한국 등의 선진국을 중심으로한 개발이 경쟁적으로 진행중임. ISO를 중심으로는 어휘, 안전성, 성능과 같은 일반적인 표준이 개발되고 있으며, IEC에서는 청소 및 잔디깍기 로봇, OMG에서는 로봇 미들웨어, ASTM에서는 구조용 로봇의 표준을 개발하고 있음
○ 국내표준은 국가기술표준원을 중심으로 ‘13년 한국로봇산업협회가 표준개발협력 기관(COSD)으로 지정되어 43종의 로봇표준을 제정하였고, 2005년부터 지능형 로봇표준포럼(KOROS)에서 120여종의 다양한 포럼표준을 개발하였음
○ 산업용로봇은 협동로봇 안전 표준(ISO TS 15066)에 대한 준비와 현재 개발 진행 중인 Loading/Unloading과 End-Effector의 안전요구 조건에 대한 대응이 필요하며 의료로봇은 수술로봇 안전과 재활로봇 안전표준에 대한 적극적인 대응과 필수성능에 관한 표준을 선점할 수 있도록 준비가 필요함.
○ 개인지원로봇은 ISO 13482를 기반으로 한 CE 인증 등에 대한 국내 기업의 준비와 검증 및 확인 시험방법 관련 기술 확보가 시급하며, 모듈(HW/ SW)의 호환성은 기계·전기적 인터페이스와 SW 인터페이스 관련 표준화와 안정성에 대한 대비가 필요함
○ 청소로봇의 Energy Labeling/Eco-design 규제 기준 제정 작업 대응과 가정용 이동 로봇의 성능평가 표준화에 대한 선점이 필요함
맺음말
본 로봇산업기술로드맵은 제조로봇, 전문서비스로봇, 개인서비스로봇, 로봇 부품, S/W 및 지능 등 주요 로봇기술 분야별로 상세한 분석과 전망을 싣고 있다.
관련하여 타 산업과 연관이 있는 무인자동차나 드론과 같은 분야에 대한 논의가 깊이 진행되지 않은 점이 아쉽게 생각되며 추후 별개의 과정을 통하여 정리가 될 수 있을 것으로 믿는다.
그 밖에, 로봇과 관련된 인력개발문제, 법적, 윤리적, 경제적 이슈도 논의될 필요가 있으며 1회성이 아닌 지속적이고 반복적인 로봇의 실용화를 위한 전부처간의 협력과 통일된 정책의 전개도 요구된다.
본 로드맵은 공청회를 통하여 전문가 및 일반인을 포함한 광범위한 의견의 수집과정을 통하여 검토되었다.
이러한 과정의 결과가 향후 로봇산업의 정책수립과 기술개발에 도움이 되기를 기대한다.
★ 대한민국 로봇산업 기술로드맵 (2017) 전체 내용 : https://lnkd.in/ew3MCZn
목 / 차 /
Ⅰ. 서 론
1. 개요
2. 경과
3. 로드맵 내용 요약
4. 맺음말
Ⅱ. 제조용 로봇
1. 개요
2. 국내외 시장 동향
3. 관련 기술 동향
4. 도전 목표
5. 단기(5년)·중장기(10/15년) 전망
Ⅲ. 전문 서비스 로봇
Ⅲ-1. 물류·농업 로봇
1. 개요
2. 국내외 시장 동향
3. 관련 기술 동향
4. 도전 목표
5. 단기(5년)·중장기(10/15년) 전망
Ⅲ-2. 의료·재활 로봇
1. 개요
2. 국내외 시장 동향
3. 관련 기술 동향
4. 도전 목표
5. 단기(5년)·중장기(10/15년) 전망
Ⅲ-3. 안전 로봇
1. 개요
2. 국내외 시장 동향
3. 관련 기술 동향
4. 도전 목표
5. 단기(5년)·중장기(10/15년) 전망
Ⅳ. 개인서비스 로봇
1. 개요
2. 국내외 시장 동향
3. 관련 기술 동향
4. 도전 목표
5. 단기(5년)·중장기(10/15년) 전망
Ⅴ. 로봇 부품
1. 개요
2. 국내외 시장 동향
3. 관련 기술 동향
4. 도전 목표
5. 단기(5년)·중장기(10/15년) 전망
Ⅵ. 로봇 소프트웨어 및 지능
1. 개요
2. 국내외 시장 동향
3. 관련 기술 동향
4. 도전 목표
5. 단기(5년)·중장기(10/15년) 전망
Ⅶ. 표준화
1. 개요
2. 로봇 표준화 동향
3. 로봇표준 활용 현황
4. 각 분야별 표준화 이슈 및 전략
5. 단기(5년)·중장기(10/15년) 전망
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