국내 제조업 구조는 조립 기반 제조기술로 가파르게 양적 성장을 달성했으나, 이는 소재·부품 분야의 경쟁력 약화를 야기했다. 특히 상대적으로 높은 기술 수준이 요구되는 로봇 및 자동화 부품 분야에서는 여전히 선진국 메이커들이 주류를 이루고 있다. 이 같은 상황에서 (주)에이딘로보틱스의 필드 센싱 기술은 주목할 만하다. 비용 부담으로 일부 영역에서만 사용되어 온 힘 제어 기술을 범용화하는 데 성공했기 때문이다.
(주)에이딘로보틱스 이윤행 대표이사 / 사진. 로봇기술
시대가 변했다. 공장에서는 사람과 로봇이 워크 스페이스를 공유하고, 음식점에서는 로봇이 사람 대신 음식을 나른다. 10년 전만 하더라도 로봇업계 관계자들마저 ‘저게 되겠어?’라고 생각했던 일들이 이제는 조금씩 일어나고 있다. 바야흐로, 인류의 삶에 로봇이 스며드는 시점이다.
사람과 로봇이 공존하는 시대에, 우리 로봇업계는 어떤 준비를 해야 할 것인가. (주)에이딘로보틱스(이하 에이딘로보틱스)의 고민은 여기서 시작한다. 이 회사는 성균관대학교 로보틱스 이노베토리(Robotics Innovatory)에서 움튼 연구소 기업이다. 당시 창업을 주도했던 인사는 성균관대학교 최혁렬 교수와 공동대표를 역임하고 있는 이윤행 대표이사다. 연구소 시절 이미 유수 대기업 산학장학생으로서 졸업과 동시에 취업이 가능했던 이윤행 대표이사가 ‘탄탄대로’를 걷어차고 창업에 나선 이유는 무엇일까. 이와 관련해 그는 “사람들의 일상에 로봇이 점점 더 많이 도입될 것으로 확신했고, 이에 따라 사람과 로봇이 더 많은 상황에서 같은 공간을 공유할 것은 자명한 일이었다. 이와 같은 흐름에서 우리 로봇업계에 필요한 것이 무엇인지를 고민했고, 특히 인간과 로봇의 상호 작용을 위한 센싱 기술과 소프트웨어 역량이 많이 부족할 것으로 예상했다.”라며 “우리는 이미 십수 년간 연구실에서 관련 연구를 수행하며 기술을 축적해왔고, 또 유의미한 성과들을 달성했기에 이 기술들이 연구소에 머물지 않고 산업계에 보급돼야 한다고 생각했다.”라며 창업 배경을 밝혔다.
스마트 6축 힘토크센서를 장착한 협동로봇 관절 모듈 / 사진. 로봇기술
2019년 이윤행 대표이사는 공동대표인 최혁렬 교수와 연구소 동료를 포함해 총 4인으로 에이딘로보틱스를 창업했다. 적은 인원이었지만 공동대표인 최혁렬 교수를 포함해 센서부터 로봇 제어까지, 모두 박사급 인력으로 구성했다. 시기적으로도 좋았다. 스타트업에 대한 투자, 로봇 산업에 대한 투자가 모두 활발했고, 한국 로봇업계의 아킬레스건인 소부장 기술에 대한 관심도 유례없이 높았다. 4명으로 시작했던 연구소 스핀오프 창업이 이제는 25명까지 늘었고, 로봇을 전문으로 연구한 석박사급 인력 비중이 60%에 육박한다. 주목할 부분은 대학원 교육을 병행하며 합류하는 인원들도 계속 늘고 있다는 점이다. 어쩌면 양질의 인력을 지속적으로 수혈할 수 있는 이 구조야말로 에이딘로보틱스의 숨은 저력일지도 모른다.
이윤행 대표이사는 “우리 회사의 미래 가치에 공감하며 일익을 담당하고자 하는 박사급 연구 인력들이 다수 합류했고, 졸업을 앞둔 대학원생 연구원들도 실무와 연구를 병행하고 있다. 무엇보다 이들 모두 로보틱스를 전문적으로 연구해온 인력들로, 이는 에이딘로보틱스의 로봇 기술력을 단적으로 보여주는 사례”라고 강조했다.
초박형 관절 토크센서 / 사진. 로봇기술
힘 센서 대중화 선언
다큐멘터리를 보면, 간혹 호랑이나 곰과 같은 맹수가 사람과 포옹하는 장면이 나오곤 한다. 사람이 다치지 않도록 조심스럽게 힘을 조절하는 맹수들의 모습을 보면서 시청자들은 감동을 느낀다.
인간과 맹수의 교감이 오랜 친밀감에서 비롯한다면, 인간과 로봇의 공존은 로봇의 힘을 제어하는 힘 제어 기술에서 시작한다. 로봇에 촉각을 부여하고 힘을 조절할 수 있도록 하는 센싱 기술은 사용자의 안전을 보장하는 동시에 로봇이 더 유연하고 풍부한 일을 할 수 있도록 해준다. 이 센싱 기술이 바로 에이딘로보틱스의 근간을 이루는 핵심이다.
국내 로봇업계에서는 협동로봇이 부상하면서 로봇의 힘 제어에 대한 관심이 높아졌으나, 에이딘로보틱스 연구진은 이미 1995년도부터 필드 센싱 기술을 연구해왔다. 이윤행 대표이사는 “국내에서 힘 센싱과 힘 제어는 여전히 생소한 분야로 여겨지고 있다. 로봇을 적용하는 여러 분야에서 위치 기반 애플리케이션은 많이 자동화가 이뤄졌지만, 민감한 물건을 핸들링하거나 폴리싱과 같이 힘을 제어해야 하는 분야의 경우 힘 센서의 높은 비용 부담으로 도입이 원활하지 않은 상황”이라고 설명했다.
이 같은 상황에서 에이딘로보틱스는 1,000만 원에 달했던 외산 힘 센서를 1/10 수준으로 양산하는 데 성공했다. 사실상 힘 센서의 대중화를 선언한 셈이다.
스마트 6축 힘토크센서 / 사진. 로봇기술
발상의 전환이 만든 혁신
힘을 측정하는 센서는 크게 커패시턴스(Capacitance, 정전용량) 방식과 스트레인게이지(Strain Gauge, 저항) 방식으로 나뉜다. 현재 업계에서 주로 사용하는 스트레인게이지 방식은 정밀하게 생산된 저항을 변형체에 부착하여 미소 저항 변형을 활용해 힘을 측정한다. 안정적인 강성과 우수한 성능이 강점이지만 제조에 있어 숙련된 전문 인력을 필요로 하며 생산 원가가 매우 높고, 애플리케이션에 적용할 때에도 고가의 증폭기가 요구된다. 반면 커패시턴스 방식은 스트레인게이지 방식 대비 획기적인 원가절감이 가능하지만 상대적으로 강성이 낮고, 측정 민감도가 떨어진다는 단점이 있다.
에이딘로보틱스의 필드 센싱 기술이 높은 평가를 받는 이유는 기존에 커패시턴스 방식으로 힘 센서를 제조해왔던 업체들과 다른 발상으로 단점을 극복했기 때문이다. 전극 구조의 변경과 Fringe effect에 대한 재해석으로 제조 원가를 대폭 절감하면서도 스트레인게이지 방식 수준의 측정 민감도와 강성을 구현하는 데 성공했다. 이 기술은 전 세계에서 가장 작은 사이즈의 초소형 6축 힘 센서를 포함해 초박형 관절 토크 센서. 근접 접촉 안전 센서와 같은 다양한 센서 제품의 양산으로 이어졌다.
(주)에이딘로보틱스는 센서 국산화에 이어 양산까지 진행 중이다. / 사진. 로봇기술
연구실 밖 현장으로
연구소에서 탄생한 기술이 실제 산업 현장에 적용되기까지는 지난한 노력이 필요하다. 검증에 그쳤던 기술을 제품화해 양산 체계를 갖추고, 애플리케이션을 발굴해 고객사의 선택을 받아야 하는 일련의 과정은 연구소 스핀오프 기업들이 성장을 위해 거쳐야 하는 통과의례이다. 이윤행 대표이사 또한 긴 시간 이를 위해 준비했다. 생산 체계를 갖추고 ISO 9001 품질경영시스템 인증을 획득하는 한편, 양산 능력을 높이기 위해 자체 설계한 자동화 장비를 대대적으로 도입했다. 현재 이 회사가 만들어낼 수 있는 연간 센서 생산량은 약 10,000여 개로, 이윤행 대표이사는 점진적으로 연간 20,000개 수준까지 생산량을 끌어올린다는 계획이다.
이윤행 대표이사가 자체 설계한 생산 설비 앞에서 기념촬영을 하고 있다. / 사진. 로봇기술
제조 역량이 높아지고 균일한 품질의 센서를 안정적으로 양산하면서 수요 측면에서도 가시적인 성과들이 나타나고 있다. 국내는 물론 해외 8개국에 제품을 수출 중으로, 유수 대기업 및 협동로봇 제조사 등에 레퍼런스를 확보하고 있으며 최근에는 글로벌 임플란트 제조사에도 납품을 시작했다.
초소형 6축 힘토크센서와 해당 센서를 이용한 치아 교정력 측정 장비 / 사진. 로봇기술
자사의 기술을 활용할 수 있는 다양한 애플리케이션과 플랫폼, 솔루션들도 지속적으로 공개하고 있다. 실링이나 디스펜싱, 폴리싱과 같이 힘 제어가 필요한 작업의 자동화를 위한 다축 힘 토크 센서나 농작물과 같이 비정형의 물체를 훼손시키지 않고 안정적으로 파지할 수 있는 로봇핸드, 사람과 충돌하기 전에 전자기장 교란을 파악해 로봇의 작동을 멈추거나 회피하게 하는 안전 센서 등 실제 자사의 센싱 기술을 적용한 애플리케이션을 적극적으로 시장에 공개하고 있으며, 오는 3월 27일(수)부터 29일(금)까지 코엑스에서 열리는 ‘2024 스마트공장자동화산업전(SF+AW 2024)’에서 참관객들이 직접 애플리케이션을 확인할 수 있도록 출품할 계획이다.
한편 이윤행 대표이사는 “우수한 필드 센싱 기술을 바탕으로 로봇 산업에 필요한 힘 제어 기술을 보편화함으로써 로봇의 활용성을 높이고, 나아가 사람과 로봇의 안전한 공존에 기여할 것”이라고 포부를 전했다.
