국내의 산업현장에 로봇이 등장한지 10년이 된다. 국산로봇개발 수준은 어느 정도일까.
최근 국내에서 열리는 산업전시회를 가보면 반드시 국산로봇이 등장해 참관객들의 관심을 끌고있다.
텔리비전이나 만화책에 나오는 것처럼 인간과 비슷한 모습을 하고 있지는 않지만 큰 덩치에도 불구하고 한치의 오차도 없이 팔을 이리저리 움직여 정확하게 운반하고 조립하는 것을 볼 때 첨단과학의 위력과 그 빠른 발전속도에 다시한번 놀라움을 금치 않을 수 없게 된다.
기업들도 로봇의 전시효과가 점점 높아지자 자기회사의 기술력을 과시하는 수단으로써 더욱 경쟁적으로 로봇출품에 열을 올리고있다.
서울대 제어계측공학과에서는 매년 10월 대학축제기간에 맞추어 ‘마이크로로봇 경연대회’를 개최하고 있다.
주로 이 분야를 전공하는 대학생들이 자신들이 몇달동안 공들여 제작한 로봇을 출품해 성능을 겨루는데, 대회장에는 많은 일반학생들이 몰려와 복제인간들의 묘기에 탄성과 아쉬움을 연발한다.
경기방식은 복잡한 미로를 로봇이 외부의 도움없이 자체센서의 감각만으로 판단하여 목적지까지 도달하는데 소요되는 시간으로 순위를 결정한다.
86년과 지난해 두번에 걸쳐 이 대회를 관람할 기회를 가졌는데, 86년에는 참가팀 전원이 완주하는데 실패했지만 지난해에는 대부분의 로봇이, 제한시간을 초과하는 경우는 있었지만 결승점에 골인하는 것을 보고 불과 2년만에 달라진 수준에 깜짝 놀란 적이있다.
산업현장에서 로봇의 이용은 우리가 상상하고 있는 것보다 훨씬 급속도로 확산되고 있다.
70년대만해도 공상과학의 소재로만 여겨지던 로봇은 80년대에 들어서면서 하나둘씩 도입돼 생산에 활용되기 시작했다.
국내 로봇수요는 86년에 연간 1백대정도에 그치던 것이 87년에 5백대 이상으로 늘어나고 지난해에는 자동차·전자산업의 호황과 생산자동화에 대한 투자열기에 힘입어 1천여대에 도달한 것으로 추정되고 있다.
이와같이 우리사회에 성큼 다가오고 있는 로봇은 과연 인간에게 어떤 존재인가. 로봇기술은 어느 단계에 와 있으며 국산화의 전망은 어떠한지에 대해 살펴본다.
국내에서 1천여대 활약
로봇이란 말은 원래 일(work)의 의미를 지니고 있는 ‘Robota’라는 체코말에서 유래되었다고 한다.
체코의 희곡작가 ‘칼 차팩’은 RVR이란 작품에서 인조인간의 무리들을 Robot란 이름으로 명명했는데 이들 로봇은 공장에서 노동자들을 몰아내고 전쟁을 일으켜 인간을 전멸시키는 주역으로 묘사되고 있다.
어원에서 알 수 있듯이 인간은 로봇의 필요성과 편리함을 인정하면서도 우리와 비슷한 능력을 갖추게 될 이 괴물이 언젠가 인간을 배반하지 않을까 하는 근본적인 의심을 하고 있다.
특히 노동자들은 산업혁명 초기에 방직기계가 노동자들의 대량실직을 초래한 것처럼 로봇으로 인한 자동화가 또한번 자신들을 길거리로 내쫓을 것으로 생각하고 있다.
흔히 미국의 로봇기술이 일본보다 훨씬 먼저 개발되었고 앞서 있지만 생산이나 이용면에서 뒤지고 있는 이유를 미국노동자들의 로봇에 대한 경계심 때문에 기업가들의 로봇 도입이 쉽지 않았기 때문이라고 해석한다.
그러나 로봇의 발명으로 인간은 예전에 불가능했던 작업이나 짜증스러운 단순반복적인 노동을 이 충직한 하인에게 맡기고 보다 안락한 노동 환경에서 창조적인 분야에만 집중할 수 있게된 것이다.
로봇은 인간이 도저히 달성할 수 없는 빠른 속도나 고도의 정밀도를 요구하는 작업을 별어려움없이 해치우고, 좁은 공간이나 열·유해가스 등으로 인간이 노동할 수 없는 환경에서도 지시한대로 움직인다.
최근 일본에서는 원자력관련작업·해양석유개발·방재관련로봇 등 극한상황에서도 제 기능을 발휘할 수 있는 로봇을 개발하는 연구가 한창이다.
로봇이 원자력발전소내에 방사선물질이 내장된 시설을 점검·보수하거나 인간을 대신해 해저탐험을 하고 화재가 발생하면 불속에 뛰어들어 인간을 구출해내는 든든한 소방수역할을 감당해낼 날도 멀지않은 것이다.
컴퓨터 반도체 등 다른 첨단기술과 마찬가지로 로봇도 애초에 미·소간의 군비경쟁 과정에서 파생돼 50년대에 첫 실용화됐다.
산업용 로봇의 효시는 62년에 첫선을 보인 ‘버사트란’(VERSATRAN)과 ‘유니메이트’(UNIMATE)였다.
그러나 미국과 유럽이 우수한 기술을 가졌음에도 불구하고 정작 로봇산업은 70년대에 일본에 건너와 활짝 꽃을 피웠다.
86년말 현재 일본은 전세계 로봇수의 63%에 달하는 10만4천대의 로봇을 보유하고 있고 생산량도 가장 많다.
일본기업들은 두차례의 석유위기를 겪으면서 로봇을 활용한 생산성향상에 주력한 결과, 세계 최대의 로봇왕국을 이룩한 것이다.
일본의 성공사례에서 노동자와 로봇은 필연적으로 적대적인 관계만은 아니라는 사실도 밝혀졌다.
일본기업들은 로봇을 도입하면서 일거리가 없어진 노동자들을 해고시키지 않고 전직교육과 기술개발투자를 통해 더많은 일자리를 만들어냈기때문이다.
기계(Mechanic)와 전자(Electronic)를 결합한 ‘메카트로닉스’란 신조어를 만들어낸것처럼 일본인들은 이 분야를 독자적인 학문영역으로 정착시키고 수많은 관련산업을 발전시켰던 것이다.
로봇보유와 관련해 또다른 재미있는 현상은, 스웨덴 노르웨이 등 사회복지에 힘쓰는 나라들이 일본보다 노동자수에 비해 상대적으로 더 많은 로봇을 갖고 있다는 사실이다.
멍청이로봇과 지능로봇의 차이
산업용 로봇의 종류는 분류 기준에 따라 여러가지로 구분된다.
일반적으로 로봇은 인간이 지시·제어하는 방법에 따라 △매뉴얼매니퓰레이터(Manual Manipulator) △고정시퀀스(Sequeuce) 로봇 △가변시퀀스로봇 △플레이백(Play Back)로봇 △수치제어(NC)로봇 △지능로봇으로 나눠진다.
이 순서는 그대로 로봇의 발달과정을 나타내고 있는데 후자로 올수록 기능이 고도화된 것이다.
가장 단순한 형태인 메뉴얼 매니퓰레이터는 사람의 직접적 조작에 의해 작동된다. 고정시퀀스로봇이나 가변시퀀스로봇은 동작순서나 수치정보가 고정돼 있느냐 또는 변동가능하느냐에 따른 것이다. 플레이백로봇은 데이타(Data)를 사전에 예행동작으로 기억시키는 것을 말하고 수치제어로봇은 모든 정보를 프로그램으로 입력 출력할 수 있다. 마지막으로 지능로봇은 스스로 판단능력을 가진 미래형로봇으로 컴퓨터분야의 인공지능(AI, Artificial Intelligence)기술과 연관되어 과학기술자들의 관심이 가장 높은 영역이다.
미·일 등 선진국에서는 이 로봇의 개발을 위해 국가차원에서 엄청난 돈을 투자하고 있고 수천명의 연구진이 경재을 벌이고 있다.
지능로봇은 현재의 로봇보다 센서의 감각능력이 훨씬 뛰어나야되고 또한 입수된 정보를 바탕으로 로봇 스스로 추론해서 결정할 수 있어야 되므로 인간의 영역에 한걸음 다가서는 것이다.
전문가들은 90년대에 이 지능로봇이 실용화되어 현재의 기계에 대한 개념전체를 뒤엎을 날이 올 것이라고 굳게 믿고 있다.
조립용이나 용접용이 아직은 주류
로봇을 사용되는 용도에 따라 분류하면 조립용 운반용 도장용 용접용 특수작업용 등이 있다.
현재 로봇은 대부분 자동차 생산라인이나 전자공장에서 쓰이고 있으므로 조립용이나 용접용이 다수를 점하고 있다.
산업용로봇은 또 운동양식에 따라 직교좌표형 원통좌표형 극좌표형 다관절형으로 구분하고 좌표축의 수에 따라 4축 5축 6축 등 세분해서 표기되기도 한다.
로봇은 성능이 점차 우수해지는 반면 가격은 매년 10%가량씩 떨어져 이용분야가 다양하게 넓혀지고 있다.
자동차 전자 등 전통적으로 로봇을 많이 설치하고 있는 거대기업들뿐 아니라 플래스틱 금속 정밀기계 등 중소기업들이 주류를 이루고있는 산업분야에도 서서히 영역을 확대해가고 있다.
산업용외에 교육 의료 국방 우주탐사 등의 분야에도 로봇 이용은 구체화되고 있다.
지난해 일본 ‘와세다’ 대학의 ‘가토’교수팀은 숙련된 의사와 비슷한 수준에까지 유방암을 진단해낼 수 있는 로봇을 개발해 ‘로봇의사’ 시대를 예고했다.
로봇의 기술개발 경쟁이 치열해지고 이용분야가 확대되자 선진국들은 이러한 독점적인 기술이 해외로 빠져나가지 못하도록 엄격한 통제를 하고 있다.
일본의 경우 로봇기술은 수출허가제를 시행하고 있으며 단위부품의 판매를 지양하고 완제품만 판매하는 방식으로 노하우(knowhow)가 알려지는 것을 꺼리고 있다.
로봇의 내부구조는 인간에 비교하면 이해하기가 쉽다.
인간의 팔 다리와 같은 구실을 하는 관절 팔(Arm) 등의 기계장치가 있고 눈 귀 코 등 감각기관의 기능을 하는 각종 센서가 존재한다.
두뇌의 역할을 담당하는 컴퓨터제어장치와 신경계통에 해당하는 동력전달장치도 로봇을 이루는 중요한 구성요소이다. 로봇언어와 제어프로그램 등 소프트웨어는 인간으로 말하면 지식수준과 같은 것이다. 이러한 모든 부분들이 유기적으로 결합되어 하나의 로봇이 원활히 움직일 수 있게 된다.
그러나 로봇이 인간과 결정적으로 다른 점은 반드시 인간으로부터 통제와 조정을 받아야한다는 사실이다.
그런데 이러한 조정과 통제를 벗어난 사례가 최근 발생해 로봇기술에 숙제를 던져주고 있다.
로봇이 외부에서 발생된 전자파의 간섭을 받아 정해진 작업을 하지않고 오히려 작업지시자인 인간을 해치는 ‘로봇 살인사건’이 발생하기 시작한 것이다.
우리나라는 아직 이러한 사례가 드물지만 일본은 지난 10년동안 최소한 10명 이상이 사망하고 매년 7~8명의 부상자가 생기고 있다.
로봇은 또한 공장자동화(FA, Factory Automation)의 핵심적이고 최종적인 역할을 담당한다.
60년대 미국 자동차회사 ‘제너럴모터’사에서부터 출발한 공장자동화기술은 궁극적으로 모든 생산공정의 무인화 자동화를 추구하고 있다.
컴퓨터 공작기계 NC머신 무인창고 PLC(Programmable Logic Controller) 등 다양한 장비들을 효율적으로 배치해 설계에서부터 최종생산 재고 관리까지 수행하는 공장자동화는 생산성향상 시장경쟁력등과 바로 직결되는 개념이다.
이 경우 로봇은 자동화의 마지막 최종가공 및 조립완성 단계를 책임지게 되는 것이다.
공장자동화에서 로봇이 지닌 최대의 장점이자 다른 장비와 구별되는 특징은 유연성(Flexibility)을 갖추고 있다는 점이다.
다시말하면 로봇을 설치한 공장에서 새로운 제품을 생산할 경우 제품종류나 수행 작업에 따라 프로그램만 바꾸어주면 얼마든지 새로운 장비의 추가도입없이 새로운 생산체제로 변경이 가능하게 된다.
이러한 사실은 로봇을 휴식시간이 필요없는 노동자쯤으로 여기거나 로봇만 설치하면 모든 일이 자동으로 굴러갈 것이라는 인식이 얼마나 잘못된 것인가를 여실히 증명하고 있다.
로봇은 항상 인간의 지시와 제어가 필요하고 대량생산보다 유연한 생산체제를 갖는 다품종소량생산에 오히려 적합하다는 점이 실제 이용과정에서 확인된 사실이다.
「노바-10」과「와이즈맨」시대
국내에 로봇이 처음으로 도입된 것은 79년 현대자동차가 일본 도요타기계로부터 다점용접용로봇을 구입한 때이다. 이때만해도 로봇 도입이 생산자동화라는 측면에서보다 용접기술의 신뢰도를 높이기 위한 측면이 강조됐다.
왜냐하면 당시 국내자동차 산업은 아직 초기단계였고 로봇을 활용하지 않아도 충분할만큼 노동력이 저렴했기 때문이다.
비슷한 시기에 과학원 정밀 기술센터에서는 초기로봇형태인 4축원통좌표형 매니퓰레이터가 첫 개발됐다.
그후 과학기술원과 한국기계연구소에서 로봇연구가 이루어져 콘트롤러 센서등의 개발이 계속되다가 83년 기계연구소가 ‘킴보트’(KIMMBOT) I을 개발해 국산로봇 시대의 첫발을 내딛었다.
84년에는 민간기업인 대우중공업과 삼성항공이 ‘노바-10’과 ‘와이즈맨’이라는 용접용로봇을 개발하는데 성공해 상품화가 진전되었다.
현재 국내에서 생산되는 로봇은 4~6축의 용접용 운반용 조립용 등이며 생산기술은 엄청난 발전속도를 보이고 있다.
그러나 핵심기술과 주요부품을 대부분 일본에 의존하고 있고 각종 기초기술에서 기반이 약해 제품의 다양화와 고급화를 추진하기가 매우 어려운 실정이다.
심지어는 로봇의 팔(Arm)및 프레임(Frame), 그리고 콘트롤러 일부를 제외한 부품 전량을 수입해 국내에서 조립 판매만 하는 경우도 적지 않다는 지적이다.
국산로봇의 국산화율은 직교좌표계의 용접용인 경우 3~4축에서는 35%, 5축에서는 22%를 기록하고 있고 다관절형 조립용에서는 3~4축이 51%, 5축이 27%를 각각 보이고 있다.
「로보틱스」학문 아직 정착 못해
국내 로봇 기술수준을평가하기에는 아직 출발한지 10년도 못되는 점을 들어 성급하다는 지적도 있다.
그러나 선진국들의 지능로봇 개발경쟁이 이미 본격화 되었고 국내에서도 컴퓨터 통신등 다른 첨단기술이 상당한 수준에 도달했음을 볼 때 로봇 기술개발은 오히려 늦은 감이 있다.
87년이후 노동쟁의로 인한 임금상승과 원화절상 등으로 인해 기업들의 생산자동화에 대한 관심도는 어느때보다 높다.
이에따라 로봇 등 공장자동화와 관련된 산업규모도 빠른속도로 신장되고 있어 이 시점에서 충분한 기술적 뒷받침이 따르지 않는다면 곧바로 대외기술종속 특히 일본에의 종속으로 이어질 가능성이 매우 크다.
국산로봇 기술을 축적하는데 가장 큰 장애가 되고있는 점은 이 분야의 전문인력부족이다.
‘로보틱스’ 또는 ‘메카트로닉스’라는 학문 자체가 성립된지 얼마 되지 않았지만 국내대학 중 이와 관련한 학과로는 서울대제어계측공학과, 인하대 자동화공학과 등을 손꼽을 정도이다.
그나마 대학을 졸업하는 인력들조차 해외유학이나 대학원에 진학하는 경우가 대부분이어서 기업체에서는 전문인력을 구하기가 무척 어렵다고 관계자들은 말한다.
둘째 선진국들이 국가차원에서 대규모 프로젝트를 마련해 집중적으로 미래형 로봇을 개발하고 있는데 비해 국내에서는 과학기술원과 기계연구소 등에서 부분적 단편적으로 연구개발이 진행되고 있고 그나마도 연구성과가 생산으로 연결되고 있지 못하다는 점이다.
로봇기술은 컴퓨터 반도체 금속 소재 통신 등 각분야의 첨단기술이 총집결한 것인데 도저히 정부차원의 장기적이고 집중적인 투자가 없으면 기술개발효과를 거두기는 어렵다.
세째 국내기업들의 경우 대부분 핵심부품을 일본에 의존하고 국내에서는 조립생산을 하고있는 실정이므로 국내기술축적이 거의 이루어지지 않고 있다.
특히 국내 재벌기업들은 그룹내 자동차 및 전자공장에 소요되는 로봇을 생산하기 위해 단기적 안목에서 로봇 사업을 하는 경우가 많아 중소기업 등에의 확산효과가 별로 눈에 띄지 않고 있다.
오토프로젝트에 기대
이와같이 허다한 문제점들을 안고 있음에도 불구하고 국산로봇 기술의 발전전망은 매우 밝은 편이다.
기본적으로 산업전반의 생산자동화를 통한 생산성향상 노력이 커지고 있고 기업들의 이 분야에 대한 투자도 활기를 띠고 있기 때문이다.
특히 정부는 올해부터 5년동안 ‘오토프로젝트’(Auto Project)라는 생산자동화 5개년 계획을 실시할 예정인데 이 가운데 로봇분야의 집중적인 연구개발투자가 포함돼있다.
로봇이 우리의 일터를 모두 차지하고 인간을 대신해 모든 일을 수행하는 ‘로봇시대’가 도래한다면 마침내 인간의 능력은 퇴화하여 로봇에게 오히려 지배당하게 될지도 모른다는 공상과학적인 가설은 이제 궤변에 불과하다.
로봇이 아무리 인간능력에 가까워진다 하더라도 인간본연의 ‘창의력’을 대신 가질수는 없으며, 로봇기술이 발달하는만큼 인간의 창의력은 더욱 고도로 높아지기때문이다.
