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자동화 기기의 꽃 ‘로봇’, 독일 산업 현황과 트렌드

- 4차 산업혁명에 따른 자동화 확대로 협동 로봇, 지능형 로봇과 같은 로봇 활용 증가

- 우리 기업은 현지 진출을 위해 수요 동향과 규제 동향에 특히 주목해야

기술의 발전과 경제적인 요구에 따라 자동화 및 스마트 공정을 도입하는 기업이 늘어나고 있다. 이는 자동화 시스템이 인공지능, 로봇 기술, 자동화 장비 등 다양한 형태를 통해 기업의 생산 공정을 스마트하게 관리하고 최적화하는 데 도움을 주기 때문이다. 

이처럼 자동화와 스마트 공정이 확대되면서 자동화 기기의 꽃이라 할 수 있는 로봇의 수요도 증가하고 있다. 따라서 이번 기사에서는 자동화와 관련해 로봇을 중심으로 독일의 트렌드를 조망하고 우리 기업이 성공적인 진출 전략을 수립하는 데 도움이 될 수 있는 인사이트를 살펴보고자 한다. 독일의 트렌드를 살펴보기 전에 우선 로봇이 어떻게 정의되고 분류되는지 파악해 보도록 하자.

로봇의 정의와 분류

로봇은 외부 환경을 스스로 인식(Sense)하고 상황을 판단(Think)해 자율적으로 동작(Act)하는 기계장치를 의미한다. 로봇은 크게 드론, 키오스크, AI 기기 등과 같은 기기를 범주에 포함하는 광의(廣義, 넓은 의미) 로봇과 협의(狹義, 좁은 의미) 로봇으로 구분된다. 협의 로봇은 다시 산업용 로봇과 서비스 로봇으로 나뉜다.

협의 로봇

1) 산업용 로봇

한국과학기술정보연구원에 따르면, 산업용 로봇이란 자동 제어에 의한 매니퓰레이터*의 조작 또는 이동 기능을 갖고 각종 작업을 프로그램에 따라 산업에 사용되는 기계를 말한다. 또한, 산업용 로봇에 대한 요구 사항을 다루는 ISO 10218에 따르면, 산업용 로봇은 로봇이 동작하는 동안 작업자의 안전을 고려해 안전 펜스 등을 설치해 인간 작업자의 접근을 철저하게 통제해 독립적으로 작동하는 로봇을 의미한다. 산업용 로봇은 정확하고 빠른 작업과 복잡한 운영이 필요한 위험한 작업 등에 주로 사용된다.

* 매니퓰레이터(manipulator)는 인간의 팔과 유사한 동작을 제공하는 기계적인 장치

2) 협동 로봇

협동 로봇(collaborative robot or cobot)은 안전 펜스의 설치 없이 작업자와 같은 공간에서 작업을 수행할 수 있는 새로운 형태의 산업용 로봇이다. 인간과 협력할 수 있는 로봇에 관한 연구는 이미 1970년부터 시작됐고 1996년에 J. 에드워드 콜 게이트와 마이클 페쉬킨이 최초의 협동 로봇을 발명해 특허를 출원했다. 

이후 2004년 독일 로봇 제조사 쿠카(KUKA)*가 독일 항공우주센터(DLR)와 협업해 1세대 협동 로봇이라고 할 수 있는 LBR3를 개발했다. 하지만 이 LBR3는 가격이 높고 사용이 쉽지 않아 시장에서 큰 호응을 얻진 못했다. 이후 덴마크의 유니버설 로봇(Universal Robots) 사가 2008년 UR5를 출시해 현재의 협동 로봇 컨셉과 시장성을 구체화했다.

* KUKA는 지난 2017년 중국 기업 메이디사에 매각됨. 

협동 로봇은 설치와 운영이 쉬운 작업과 정확도의 오차가 다소 용인되는 작업들, 예를 들어 이송(Pick & Place), 머신 텐딩(Machine Tending), 조립(Assembly), 적재(Palletizing), 포장(Packaging), 몰드 핸들링(Mold Handling), 투여(Dispensing), 연마(Polishing), 검사(Inspection)와 같은 작업에 주로 사용된다.(자료: 기술과 혁신: Special Issue 04 - 스마트공장을 이끌어 갈 핵심 요소 “협동 로봇, 한국산업기술진흥협회)

국내에서는 2007년 고려대에서 처음으로 협동 로봇 연구를 수행한 이후 지속적인 연구와 개발이 이뤄져 왔으며, 현재 두산 로보틱스, 한화 로보틱스, 레인보우 로보틱스, 현대 로보틱스와 같은 기업들이 협동 로봇을 제조하고 있다.

3) 산업용 로봇과 협동 로봇의 차이점

산업용 로봇과 협동 로봇의 가장 큰 차이점은, 작업자와 함께 작업할 수 있는가 없는가이다. 산업용 로봇은 제조 과정에서 작업자 없이 독립적으로 작동하도록 설계됐지만, 협동 로봇은 작업자와 함께 일할 수 있도록 설계돼 있다. 산업용 로봇은 사람이 할 수 없는 작업을 대신하기 때문에 안전상의 문제로 펜스를 설치하거나 안전거리를 확보해야 한다. 하지만 협동 로봇은 안전 기능을 갖추고 있어 사람과 같은 공간에서 작업이 가능하다.

4) 서비스 로봇

서비스 로봇이란 제조업에 사용되는 산업용 로봇과는 달리 가정용, 의료용, 국방, 농업용 등과 같이 제조업 이외의 분야로 응용 분야가 확장된 로봇을 말한다. 세부적으로 구분하면, 개인 서비스 로봇과 전문서비스 로봇으로 구분할 수 있다. 개인 서비스 로봇에는 가정용 청소 로봇과 개인용 교육 로봇 등이 속하고 전문서비스 로봇에는 물류 로봇, 의료 로봇, 건설 로봇, 국방 로봇 등이 속한다.

독일 로봇 산업 현황

그럼, 이제 본격적으로 독일의 로봇 산업 현황을 살펴보자. 독일 통계 전문기업 Statista의 분석에 따르면, 2023년 독일의 로봇 시장 매출은 전년보다 10.1%가 증가한 31억5,000만 달러를 기록할 것으로 예상된다. Statista는 독일의 로봇 시장이 2024년부터 2028년까지 1.3%의 연평균 성장률로 증가해 2028년에 30억1,000만 달러의 시장 규모를 형성할 것으로 전망했다.

독일 로봇 시장에서 매출을 주도하는 분야는 서비스 로봇 분야로, 2022년 기준 산업용 로봇보다 약 3배가 높은 21억5,000만 달러의 매출을 기록했다. 2023년 서비스 로봇 매출은 2022년보다 약 1억 달러 증가한 23억5,000만 달러를 기록할 것으로 전망된다. 독일 내 서비스 로봇 분야에서 가장 점유율이 높은 기업은 21%의 점유율을 기록한 의료용 로봇 제조사 Intuitive Surgical이다. 점유율 2위는 세계적인 로봇 기업 ABB로 점유율은 15%로 조사됐으며, Ecovacs(7%), Rocorock(7%), Fanuc(6%), KUkA(6%)와 같은 기업들이 그 뒤를 쫓고 있다.

한편, 국제 로봇 연맹이 2023년 발표한 [World Robotics 2023] 보고서에 따르면, 지난 2022년 독일에 신규 설치된 산업 로봇은 2만5,636대였다. 누적 대수는 25만9,636대로 전년 대비 5%가 증가했으며, 산업용 로봇 가동률은 36%로 유럽 연합에서 가장 높았다. 또한, 독일 내 산업 로봇 생산량은 전년 대비 20% 증가한 3만5,616대로 신기록을 기록했으며, 2017년부터 2022년까지 연평균 6% 생산량이 증가하고 있다. 로봇 제조사의 점유율은 ABB(37%), KUKA(17%), Stäubli(14%), Fanuc(9%) 순이었다(자료: Statista, 2023년 9월 기준).

독일 로봇 산업 트렌드

독일은 제조업의 강국답게 제조 분야에서 로봇의 활용률이 높은데, 최근 자동화 공정이 확대되면서 그 수요는 더욱더 증가하고 있다. 또한, 생산에 있어 협동 로봇의 투입이 확대되고 있고 인공지능 로봇과 자율 주행 로봇 등 자동화를 넘어 자율화 공정으로 나아가는 추세다. 그럼 이러한 독일의 로봇 산업 트렌드에 대해 자세히 살펴보도록 하자.

1) 생산 공정 자동화를 위한 로봇 투입 확대

독일에서 로봇은 생산 자동화 공정의 확대로 제조업에서 로봇 활용률이 높다. 이는 생산 공정에서 로봇 도입 및 자동화 수준을 파악할 수 있는 로봇 밀도를 보면 쉽게 파악할 수 있다. 독일의 로봇 밀도는 노동자 1만 명당 415대로 유럽에서 가장 높고 세계에서는 한국(1,012대)과 싱가포르(736대)에 이어 세 번째로 높다. 

현재 독일의 제조업은 전문 인력의 수가 부족하고 생산 비용이 많이 들어 시장 경쟁력이 서서히 약화되고 있는 상황이다. 이 때문에 몇 년 전부터 폴크스바겐, BASF, BMW와 같은 독일 대형 제조사들은 인력난 해소와 생산 비용 절감을 위해 공정 자동화에 집중하고 있다. 

이처럼 자동화가 매우 중요한 개념으로 자리 잡음에 따라 독일 제조업에서 로봇의 활용도는 지속해서 증가하고 있다. 실제 2023년 독일의 로봇 및 자동화 산업의 매출은 전년보다 13%가 증가한 162억 달러에 달할 것으로 예상된다.

로봇은 여러 제조 분야 중에서도 특히 독일의 대표 산업인 자동차 산업에서 수요가 아주 높다. 2022년 독일 자동차 산업에서 산업 로봇의 매출은 코로나 19와 공급망 병목 현상으로 전년보다 매출이 많이 감소했음에도 불구하고 전체 매출의 42.5%인 3억 유로를 기록했다. 또한, 자동차 산업만 놓고 봤을 때 독일의 로봇 밀도(2021년 기준)는 노동자 1만 명당 1,500대로 한국(2,867대)에 이어 세계 2위를 차지했다.

2) 협동 로봇 수요 증가

일반적으로 제조업에서는 기존의 대량 생산 방식을 위해 주로 산업용 로봇을 공정에 투입해왔으나, 최근에는 공정의 효율성과 정밀성, 그리고 유연한 공정 전환을 위해 협동 로봇도 많이 도입하는 추세다. Next Move Strategy Consulting의 분석에 따르면, 전 세계 협동 로봇 시장은 2020년부터 연평균 약 12%로 성장해 2030년에 약 19억9,000만 달러의 시장 규모를 형성할 것으로 전망된다. 

세계적 추세와 마찬가지로 독일에서도 협동 로봇에 대한 수요가 높아지고 있다. 자동화 시스템과 기기를 유통하는 독일 기업 Reichelt Elektronik이 독일 기업 500개사를 포함해 총 1,500개의 산업 기업을 대상으로 한 설문 조사(2022년 8월)에 따르면, 응답 기업의 46%가 협동 로봇을 활용하고 있다고 밝혔고, 29%가 2023년 내 협동 로봇을 도입할 의사가 있다고 밝혔다. 특히 중견 제조 기업에서 투자 경향이 뚜렷하게 나타났는데, 이는 협동 로봇을 통해 작업자의 안전과 공정 자동화를 더욱 개선하려는 노력으로 분석된다.

그리고 협동 로봇이 지닌 유연성 역시 독일 기업들이 협동 로봇을 찾는 주요 이유 중 하나다. 협동 로봇은 프로그래밍이 간편하고 유연하게 작업을 조정할 수 있어서 생산 방식이나 공정이 변경돼야 하는 상황에서도 신속하게 대응할 수 있다. 예를 들어, 제품의 사양이나 생산량이 변경되거나 새로운 제품이 도입돼야 할 때 협동 로봇은 기존의 프로그래밍을 쉽게 수정할 수 있어 유연하게 대응할 수 있다. 

이는 기업이 변화하는 시장 환경에 대처하고 경쟁력을 유지하는 데 있어 매우 큰 장점으로 작용할 수 있다. 특히 독일과 유럽은 규제가 엄격하고 생산 공정에 대한 규칙이 철저해 생산 방식을 조정하거나 새로운 공정을 도입해야 하는 경우가 많다. 

이 경우 협동 로봇의 유연성은 이를 충족시키는 데 큰 도움을 준다. 이러한 장점은 규제나 변화하는 시장 환경에 대처하고 경쟁력을 유지하는 데 도움을 줄 수 있어 독일 기업들이 협동 로봇을 선호하게 하는 주요 요인으로 작용하고 있다.

3) 지능형 로봇에 대한 기대

국제 로봇 연맹은 2024년 트렌드 중 하나로 AI 기술이 접목된 지능형 로봇을 꼽았다. 지능형 로봇은 외부 환경을 스스로 인식하고 상황을 판단해 자율적으로 동작하는 로봇이다. 

지능형 로봇은 수동적, 반복적 작업을 수행하는 전통적 로봇과 달리 인공지능, 휴먼인터페이스, 사물인터넷(IoT)과 같은 IT 기술을 바탕으로 외부 환경을 인식(Perception)하고 스스로 상황을 판단(Cognition)해 자율적으로 동작(Manipulation)하는 로봇이다. 최근 대화형 AI, 생성형 AI, 예측 AI 등 다양한 AI 기술이 개발되면서 지능형 로봇은 더욱더 진화된 단계로 나아갈 것으로 기대를 모으고 있다.

4차 산업혁명으로 스마트 공정이 확대되고 있는 독일에서는 자율 주행 로봇(Autonomous Mobile Robot, AMR)과 같은 지능형 로봇에 관한 관심이 높아지고 있다. 자율 주행 로봇은 기존의 무인 운반차(Automated Guided Vehicle, AGV)와 달리 사람이나 장애물을 인식하고 스스로 길을 탐색해 목적지까지 도달할 수 있는 로봇이다. 

이처럼 작업자의 개입 없이도 여러 변수에 대응할 수 있는 자율 주행 로봇은 물류 현장이나 스마트공장에서 활용도가 높아 독일에서 많은 관심을 받고 있다. 이에 따라 물류 장비 기업이나 로봇 제조사들은 자율 주행 로봇 개발에 대한 투자를 확대하고 있다. 예를 들어 독일 함부르크에 있는 물류 장비 기업 융하인리히(Jungheinrich)는 물류 자동화와 자율 주행 로봇 산업을 본격화하기 위해 AMR 전문기업 아큘러스(Arculus)와 마가지노(Magazino)를 각각 2021년과 2023년에 인수했다.

인간과 가까운 신체를 가진 로봇에 인공지능을 통합한 AI 휴머노이드 로봇도 최근 독일에서 화두가 되고 있다. 왜냐하면, 독일의 완성차 제조사 BMW가 미국의 신생 로봇 기업인 피규어 AI(Figure AI) 사와 휴머노이드 로봇 공급 계약을 맺었기 때문이다. 

미국 사우스캐롤라이나주 스파르탄버그 공장에 배치될 예정인 휴머노이드 로봇은 피규어 01(Figure 01)로 전기 동력으로 움직이며, 20kg의 물건을 들어 올릴 수 있고, 한 번 충전 시 5시간까지 움직일 수 있다. 충전이 필요한 경우 스스로 충전기로 가 플러그를 꽂고 충전한다. 작업 공정에 휴머노이드를 투입하는 것에 대해 BMW Manufacturing의 CEO인 로버트 엥겔혼(Robert Engelhorn)은 “생산을 더욱 효율적으로 만들고 증가하는 고객의 요구를 충족하는 데 도움이 되기 때문에 휴머노이드 로봇의 잠재력이 매우 크다고 생각한다”고 밝혔다.

한편, 독일은 로봇 시스템에 AI를 통합한 지능형 로봇이 엄청난 잠재력을 가지고 있는 것으로 보고 있다. 이에 따라 독일 정부는 독일 연방교육연구부(BMBF)를 통해 향후 독일이 지능형 로봇 분야에서 국제적인 리더가 될 수 있는 방법을 제시하는 ‘로봇 연구실행 계획(Aktionsplan Robotikforschung)’을 발표했다. 이 연구실행 계획의 핵심은 AI 기반 로봇 공학을 선도하기 위해 분산된 첨단 연구 네트워크를 통합할 독일 로봇 연구소(Robotics Institute Germany)의 설립을 지원하는 것이다. 

독일은 이 연구소를 통해 AI 기반 로봇 공학 분야에서 국제적으로 인지도를 높이고, 매사추세츠 공과대학(MIT)이나 한국과학기술원(KAIST)과 같은 선도적인 로봇 공학 기관과 경쟁하는 것을 목표로 하고 있다.

시사점: 우리 기업이 주목해야 할 부분

살펴본 바와 같이 독일은 4차 산업혁명으로 인한 자동화 공정 확대로 로봇 수요가 높아졌고, 이에 따라 산업 분야에서 선진화된 자동화 시스템을 적극적으로 도입하고 있다. 따라서 독일 기업들은 생산 효율성과 자동화를 향상시킬 수 있는 로봇에 대해 지속적인 관심과 투자를 할 것으로 예상된다.

우리 기업의 독일 진출을 위해서는 독일 시장에서 경쟁력을 갖출 수 있는 제품과 솔루션을 개발하는 것이 매우 중요할 것으로 판단된다. 여기서는 신기술 개발도 중요하지만, 무엇보다 최종 수요자의 니즈를 충족하는 기술을 제공할 수 있는지가 중요하다. 

왜냐하면, 로봇의 실수요자인 시스템 인테그레이터(System Intergrators)는 최종 수요자의 요구에 맞게 시스템을 설계하므로 로봇 생태계의 거래구조를 고려하면 최종 소비자가 원하는 기능과 솔루션을 파악하는 것이 무엇보다 중요하기 때문이다. 따라서 기술 수요에 대한 지속적인 모니터링과 현지 산업 트렌드를 주시해 소비자의 니즈에 부합하는 제품과 솔루션을 개발 것이 우리 기업에 좋은 전략이 될 수 있다.

또한, 우리 기업이 주목해야 할 또 다른 중요한 부분은 바로 규제 동향이다. 왜냐하면, 유럽 연합은 로봇 시장에 직접 혹은 간접적으로 영향을 줄 수 있는 규제를 계속 마련할 것으로 예상되기 때문이다. 실제 지난해 12월 9일 유럽 연합은 로봇 시장에 큰 영향을 미칠 수 있는 유럽 인공지능법(EU AI Act)에 합의했다. 이 법안의 목적은 AI가 초래할 수 있는 사회적 위험을 예방하고 신뢰할 수 있는 기술을 개발하도록 기업을 규제하는 것이다.

이번에 합의된 법안은 AI 정의, AI 위험 수준 분류 및 분류별 의무, 회원국 관리·감독기관 임명 등을 주요 내용으로 한다. AI 위험 수준은 개인과 사회에 위협이 되는 정도에 따라 ① 수용 불가(unacceptable risk), ② 고위험(high risk), ③ 제한된 위험(limited risk), ④ 최소위험(minimal risk)으로 나뉜다. 

최소위험 등급은 추가 규제를 받지 않고 제한된 위험 등급은 투명성 의무만 지키면 된다. 반면, 고위험 AI군의 제품은 적합성 평가 후 CE 인증을 획득해야 한다. 그리고 수용 불가의 초위험 AI 기술은 말 그대로 EU 시장 진입이 불가능하다. 이번 합의 내용에 따르면, 해당 규정을 위반한 기업은 최대 3,500만 유로 또는 세계 매출의 7%에 해당하는 벌금을 물게 된다. 따라서 자율 주행 로봇, 의료 장비와 같은 ‘고위험’ 기술군의 제품은 시장에 유통되기 전 적합성 테스트를 받아야만 한다.

이처럼 유럽 연합은 AI 규제법과 같이 로봇 산업에 직접 혹은 간접적으로 영향을 미칠 수 있는 규제 법안을 계속해서 마련할 것으로 보인다. 따라서 이러한 규제에 선제적으로 대응해 시장진출 속도를 높이는 전략도 중요할 것이다. 물론 Universal Robots, ABB, KUKA와 같이 유럽에 소재한 기업들이 이러한 규제 대응에 있어 우리 기업보다 유리한 것이 사실이다. 

하지만 우리 기업의 기술력을 고려할 때 규제에 대해 최대한 빠르게 대응한다면 승산이 전혀 없는 것은 아니다. 따라서 우리 기업들은 규제에 대한 신속한 대응을 위해 현지 규제 동향에 대한 정보를 꾸준히 수집하고 분석할 필요가 있을 것이다.

* 자료제공: VDMA, Next Move Strategy Consulting, Reichelt Elektronik, Jungheinrich, Research and Markets, Figure AI, BMW, VDI Nachrichten, KUKA, Universal Robots, Statista, Springer Professional, Spiegel, Handelsblatt, 정보통신기획평가원, 유럽집행위, 국제 로봇 연맹, 독일 연방교육연구부, 한국과학기술정보연구원, 한국산업기술진흥협회, 뉴스팜, 로봇 신문, 전자 신문, 헬로티, KOTRA 프랑크푸르트무역관, 브뤼셀무역관, 함부르크무역관 자료 종합

* 자료편집: 핸들러전문지