독일, 인간과 로봇과의 협업을 위한 기술 개발의 현주소

- 자동화 속도 가속화로 2021년 글로벌 산업용 로봇 수요 2017년 대비 81% 증가 전망 -

- 인간과 로봇의 협업의 효율성과 안전성, 상호작용, 최적의 협업 조건 등에 한 연구 개발이 한창 ?

- 한·독 인공지능 관련 개방형 협업 기회 마련 -

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□ 글로벌 산업용 로봇, 2021년 380만 대로 2017년 대비 81% 증가 전망

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? ○ 독일의 산업용 로봇 밀도, 한국, 싱가포르에 이은 3위

??? - 통계 기업 Statista에 따르면, 글로벌 산업용 로봇의 글로벌 재고가 2017 년 210 만 대에서 2021 년 380 만 대로 증가할 것으로 추정된다고 함.

? ??- Statista에 따르면, 독일은 2017년 직원 1만 명당 322대의 로봇을 보유해 산업용 로봇 밀도가 한국, 싱가포르에 이어 3위를 차지 하고 있으나, 여전히 일본보다는 앞선 것으로 나타남. 동시에, 독일 기업은 상대적으로 일자리 손실이 적기를 기대하고 있으며, 기계가 인간을 대체하지 않을 것으로 가정하고 있다고 함.

??? - 독일 한델스블라트/ 보스턴컨설팅의 설문에 따르면, 국가별로 향후 3년 고성능 로봇을 설치하고자 하는 비중과 관련하여, 독일은 인도(97%), 폴란드(96%), 중국(96%)에 이어 프랑스와 공동으로 92%를 나타내고 있음.

??? - 이를 이어 오스트리아, 이탈리아, 멕시코, 미국, 영국, 캐나다, 일본 등의 순으로 산업용 로봇 수요가 있을 것으로 나타남.

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향후 3년 내 국가별 산업용 로봇 설치 전망

(단위 : %)

자료원 : Handelsblatt/ BCG(보스턴 컨설팅)

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??? - 산업 분야별로 볼 때, 고성능 로봇 설치 수요는 현재 평균적으로 44%로 나타나고 있는데, 이는 향후 3년 86%까지 확대될 것으로 전망됨.

??? - 분야별로 볼 때, 현 시점에서는 운송 및 물류와 기술, 자동차 분야에서 로봇 설치 비중이 높은 것으로 나타나며, 향후 3년 내에는 기술분야가 91%로 가장 높고, 이를 이어 운송 및 물류, 자동차, 가공산업, 건강(의료), 상품 생산, 소비재 등의 순으로 수요가 발생할 것으로 전망됨.

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분야별 고성능 로봇 설치 현황 및 3년 내 설치 수요 전망

(단위 : %)

자료원 : Handelsblatt/ BCG(보스턴 컨설팅)

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? ○ 자동화 속도 가속화와 더불어 인간과 기계 협업의 효율성 및 안전성에 관심도 증가

??? - 생산공장에서의 인간과 기계의 협업은 더 이상 생소한 일만은 아니며, 자동화 수준이 지속적으로 높아지고 있고 로봇이 보다 자율적이고 점점 더 많은 사람들과 함께 일하는 작업에 투입되면서 인간이 작업 현장에서 로봇을 받아들이는 것은 점점 더 중요한 문제로 부각되고 있음.

??? - 이에 따라 인간·로봇 협업의 효율성 또는 안전 문제 및 상호작용, 미래 코봇(Cobots)과의 협업 조건 등을 중심으로 한 연구에 관심이 집중되고 있음.

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디지털 혁명

자료원 : Handelsblatt

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□ 현 연구 트렌드, 인간·로봇간 협업의 효율성과 안전, 상호작용, 최적의 협업 조건 등에 초점

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? ○ 인간과 기계간 협업의 효율성 증진을 위한 연구

??? - 독일 켐니츠(Chemnitz)에 소재하는 한 자동차 부품 공장에는 로봇팔이 부착된 기계가 조립 공정에 투입되어 있는데, 이 기계는 다른 로봇팔과 크게 다르지 않게 자동차 부품을 조립하고, 태양광 패널을 완성하고, 분류하고, 톱질하고, 용접할 수 있음.

??? - 그러나 이 로봇팔에는 새로운 기능이 있음. 이 로봇은 인간을 이해하는데 도움을 줄 수 있다고 함.

??? - 독일 프라운호퍼 공구기계 및 성형기술연구소(IWU) 연구소에 따르면, 이 로봇팔에 모든 종류의 센서와 마이크, 동작감지센서를 부착해 로봇팔이 동작을 측정하나 무엇보다 함께 일하는 사람들의 감정, 즉, 흥분, 스트레스, 불안 등 기계 앞에서 인간이 가지는 두려움* 등을 측정할 수 있다고 전함.

???? * 이러한 로봇포비아(Robotphobia)는 현재 프라운호퍼 IWU 연구소에서 진행 중인 프로젝트 주제임. 프라운호퍼 IWU 연구소 로봇기술부장인 모하마드 비디(Mohamad Bdiwi)는 거의 12년 동안 인간과 기계의 협업에 종사해 왔으며 거의 1년 반 동안 로봇포비아(Robotphobia)에 대한 연구에 몰두하고 있는데, 독일 내 최초로 포괄적인 종합 연구를 수행 중에 있음. 그와 25명의 직원으로 구성된 팀은 약 75명의 피험자를 켐니츠 공장에서 로봇 팔과 함께 일하게 함.

??? - 이 연구팀은 피험자의 반응, 기분, 표정 및 스트레스 수준을 측정함. 여기에서는 이제까지 대개 일반적이었던 설문 조사뿐만 아니라 로봇 팔과 로봇 주변의 모든 센서로 이를 측정하고, 인간 신체에서도 측정한다고 함.

??? - 이를 통해 추출한 데이터는 사람과 기계 사이의 협력을 향상시키는 데 도움이 된다고 함. 이 프로젝트는 아직 진행 중이며 향후 반년 안에 완료될 예정이라고 함.

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? ○ 인간과 로봇간 상호작용 연구도 한창

??? - 한편, MIT 공대의 달링(Kate Darling)은 실험에서 인간이 생명체가 아니라는 것을 알더라도 이들이 자율적으로 보이게 되면, 생명체를 사물에 투영하도록 생물학적으로 프로그램화되어 있다는 사실을 발견했다고 함.

??? - 두이스부르크-에센 대학 연구소 역시 실험자가 작은 로봇이 작동을 켜 놓기를 애걸했을 때 로봇을 끄는 것을 망설이거나 전혀 끄지 못한다는 것을 실험을 통해 보여줌.

??? - 뮌헨 공과 대학 로봇 공학, 인공 지능 및 실시간 시스템 학과 크놀(Alois Knoll) 교수는 “시스템은 내부 상태를 인간에게 전달할 수 있어야 한다”고 밝히고, “이는 이용자를 통한 수용을 뚜렷이 향상시킨다”고 전함. “간단한 예로 로봇 관절의 표시등이 빨간색 또는 녹색으로 깜박이는데, 우리 인간은 우리와 같은 사람들을 찾고 있으며 시스템에 더 많은 지능을 부여할수록 인간의 상호 작용을 기대할 가능성이 높으며, 시스템이 단순할수록 기대치가 낮아진다”고 함.

??? - 크놀 교수는 연구 개발은 아직 초기 단계에 있으며 사람과 기계 사이의 진정한 대화는 여전히 매우 드물다고 말함.

??? - 우리 인간은 많은 미묘한 움직임, 자세, 표정을 해석하기 때문에 사람의 얼굴만해도 얼굴 표정을 나타내는 20쌍의 근육이 있으며, 국가마다 차이*가 있기 때문에, 로봇이 로봇이 모든 것을 해석한 다음 적절하게 대응하기는 어렵다고 함.

???? * 머리를 앞으로 끄덕이는 것은 모든 문화권에서 승인을 나타내는 것이 아님.

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? ○ 로봇 제조 스타트업 기업 마가찌노(Magazino), 인간이 로봇을 받아들일 수 있는 작업 환경 테스트

??? - 독일 뮌헨 소재 로봇 제조기업 마가찌노(Magazino)는 매일 기계와 함께 생활하고 작업할 수 있음을 보여주는 데, 물류 로봇은 독일 유통기업인 짤란도(Zalando) 신발 매장에서 신발 상자를 수집하고 분류하여 매일 사람들과 함께 일해나가고 있음.

???? * 이 스타트업 기업은 2018년도 한델스블라트와 맥킨지(McKinsey)의 독일 디지털상 ‘The Spark’상을 수상함.

??? - Magazino의 공동 설립자이자 CEO인 브란트너(Frederik Brantner)는 로봇이 눈에 띄는 이익을 가져다 준다면 직원들은 비교적 빨리 로봇과의 협업을 받아들일 것이라고 함. 브란트너는 직원들이 로봇을 알고 로봇에 익숙해지는 것이 중요하다고 강조함.

??? - 동사는 그 때문에 처음 사내 식당에 로봇을 설치했는데, 직원들은 로봇을 만지고, 작동방식을 볼 수 있게 됨. 그 이후 우선적으로 모든 오류가 해결되고 직원들이 작동 기능을 알 때까지 일종의 모래상자처럼 창고의 특수한 보안 영역에서 투입됨.

??? - 한편, 브란트너는 로봇이 약점도 가지고 있는 것이 중요하다고 함. 이 역시 사람들이 받아들이는 데 도움이 되기 때문임.

??? - 또한 브란트너는 안전은 로봇에서 항상 중요한 역할을 하는데, 만약 로봇 앞의 울타리를 제거한다면, 이것이 사람에게 안전한지 확신해야 한다고 함. 기계는 주변 환경을 인지하는 경우에만 안정적으로 작동한다고 하는데, 이를 개발하는 것이 원래 실질적으로 어려운 작업이라고 함.

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? ○ 코봇과의 협업 미래, 최적의 협업 조건 연구

??? - 프라운호퍼 IWU 연구원들의 비전은 바로 자율 중부하 작업 로봇과의 협력을 사회적으로 인정받을 수 있게 하는 것이라고 함. 이는 알려지지 않은 기술에 대한 불확실성을 해소하고 동시에 이를 받아들이고 신뢰를 구축하며, 더 나아가 미래의 일자리 창출에 관련된 사항임.

??? - 왜냐하면 소형 로봇은 사람들에게 동정심이나 혐오감을 불러 일으킬 수는 있지만, 산업용 중형 로봇은 심지어 두려움을 유발할 수 있다고 가정하기 때문임. 결국 자신의 신체 가까이에서 움직이지 않고 보이지 않는 로봇팔의 무게는 2.5t에 이름.

??? - 이러한 협동 코봇(Cobots)은 동료가 되어야 하는 기계임. 보쉬(Bosch), ABB, 쿠카(Kuka)등 다수의 제조사가 이미 이러한 코봇을 제공하고 있고, BMW나 Audi와 같은 기업은 이미 사용 중임. 또한 다양한 연구소와 대학에서도 이러한 주제로 연구 중임.

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코봇(Cobots) : 보쉬(Bosch)의 APAS, ABB의 유미(Yumi), 쿠카(Kuka)의 LBR