최근 산업용 로봇과 서비스용 로봇 시장은 사물인터넷 기술을 기반으로 발전하고 있으며, 그 수요 또한 꾸준히 증가하고 있다. 이러한 로봇 기술의 현황 및 전망에 대해 순커뮤니케이션이 주최한 사물인터넷, 로봇융합기술 및 산업 전망 세미나에서 전자부품연구원 이상학 IoT융합연구센터장이 발표한 <사물인터넷 기반 로봇 기술>의 내용을 정리한다.
우리 사회는 산업혁명(오프라인), 정보화혁명(온라인)을 거쳐 모든 것이 인터넷과 연결되는 사물인터넷 기반의 초연결혁명(온·오프라인 융합 혁명)을 겪고 있다(그림 1).
▲ 그림 1. 사물인터넷 기반의 초연결혁명
주로 의류, 섬유, 철강 분야의 대량생산 체계를 기반으로 한 산업혁명은 산업 사회와 제조업 강국으로의 도약을 가능하게 했다. 그러나 시간과 공간에 제약이 존재했다. 인터넷과 컴퓨터의 보급으로 온라인, 즉 가상공간에서 정보화혁명이 진행되면서 포털 및 뱅킹, 전자상거래가 가능해지고 ICT 기술이 일상에 적용되기 시작했다.
최근의 추세는 모든 사물이 인터넷을 통해 연결되며, 온라인과 오프라인이 결합해 융합 공간을 만들어내는 초연결혁명이라고 할 수 있다. ICT를 기반으로 사회 문제를 해결하며, 스마트카·스마트홈·스마트 에너지 등 제조업을 혁신해 생산성과 효율성을 향상한다.
미래부는 사물인터넷이 2020년까지 전 세계 기업의 총이익을 21% 성장시킬 것으로 전망했으며, 시스코(Cisco)는 사물인터넷이 2013년부터 2022년까지 공공 4조6천억달러, 민간 14조4천억달러로 총 19조달러의 경제 효과를 창출할 것으로 추정했다.
사물인터넷의 특성
사물인터넷은 사물, 공간, 데이터 등 모든 것이 인터넷으로 연결돼 정보가 생성·수집·공유·활용되는 초연결 인터넷으로 개인, 공공, 산업 영역으로 나뉜다. 개인 IoT는 삶의 질을 향상하고 생활 기기의 부가가치를 창출한다. 공공 IoT는 사회 현안 문제를 해소하고 쾌적한 환경을 제공한다.
특히 스마트카를 활용하면 주차 공간 확보에 낭비되는 7천만 시간을 절감할 수 있고, 주차 중 배출되는 이산화탄소의 양도 10% 절감할 수 있다. 산업 IoT는 산업 경쟁력을 강화하고, 기존 산업의 새로운 가치를 창출해 고부가가치 서비스로 탈바꿈할 수 있도록 한다.
사물인터넷은 수동적(단방향)인 정보 전달에서 능동적(양방향)인 정보 생산 및 공유로 변화할 수 있도록 한다. 또한 제품의 상시 연결성에 기반을 두기 때문에 오프라인 기반 사람에 의한 데이터 수집보다 실시간으로 대규모의 데이트를 확보하고 분석해 의사 결정을 수행할 수 있다.
또한 센싱, 협업 등을 통한 스마트화로 고부가가치 서비스를 창출할 수 있다. 실제로 GE(제너럴 일렉트릭)는 항공기에 수백 개의 각종 센서를 부착해 비행기가 움직이는 순간마다 연료 소비에 대한 대규모 정보를 수집하고 분석했다.
착륙할 때 항공기 날개 위치를 어떻게 바꾸고, 하강 속도가 얼마일 때 연료가 가장 적게 드는지 등 실제 항공기 운행을 효율적으로 할 수 있는 방법을 연구했다. 또한 2011년부터 GE와 함께 사물인터넷을 적용해 온 이탈리아 항공사 알리탈리아는 시행 첫 해에 총 연료비의 1.5%에 해당하는 1500만달러를 절감한 바 있다.
로봇 시장 전망
2013년을 기준으로 산업용 로봇은 17만8132대를 기록해 2012년 대비 12% 증가한 수치를 보였다(그림 2). 2013년 전체 로봇 시장 규모는 290억달러이며, 그 중 산업용 로봇은 95억달러를 차지했다.
▲ 그림 2. 산업용 로봇 시장
산업용 로봇은 특히 중국에서 폭발적인 증가세를 보이고 있다(표 1). 전통적인 제조 강국인 미국과 독일 등을 완만한 성장세를 보이고 있으며, 일본은 하락세를 겪고 있다. 이를 통해 산업용 로봇 제조업의 중심이 일본에서 중국 등으로 이동하고 있는 것을 알 수 있다.
▲ 표 1. 국가별 산업용 로봇 현황
한편 서비스용 로봇은 2013년 기준 2만1036대가 판매돼 2012년 대비 4% 증가한 수치를 기록했다(그림 3). 분야별로는 국방 분야는 2012년 대비 소폭 감소했고 산업 현장, 물류, 의료 분야는 모두 성장한 것을 알 수 있다.
▲ 그림 3. 서비스용 로봇 시장
사물인터넷 기반 로봇 서비스 사례 및 분석
1. Kiva
Kiva는 물류창고 자동화를 위한 물품 이동 협업 로봇이다(그림 4). 물류창고에서 랙 단위로 보관이나 운송을 할 때, 이러한 랙을 들어서 이동해 주는 로봇으로, 최근 아마존이 인수했다. 이 로봇은 실시간 이동을 가능하게 해 주고 대용량 물품을 정확하게 이동할 수 있도록 도와준다.
2. Amazon 드론
Amazon은 또한 드론을 이용해 30분 안에 물품을 배송하는 Prime Air 서비스를 계획 중이다. 최근 미 연방항공청(FAA)은 드론 야외 실험을 허용하고, 낮 시간에 400피트 이하에서 운항하도록 했다.
3. Keecker
프랑스 전문업체인 Keecker는 가정용 커뮤니케이션 로봇을 개발했다. 이 로봇은 프로젝트, 카메라, 음성 기능을 통해 영상통화, 오락, 모니터링 등 다양한 기능을 제공한다.
플랫폼 개발 동향
스마트폰이 등장하면서 플랫폼이 주목받기 시작했다. 애플이 아이튠즈라는 플랫폼을 통해 가치를 창출하는 것을 본 기업들이 플랫폼의 중요성에 대해 인식하기 시작한 것이다.
사물인터넷 플랫폼은 크게 3가지로 분류돼 진행되고 있다. 첫 번째는 퀄컴이 주도하는 Allseen Alliance로 LG와 MS, 실리콘 이미지등이 속해 있다. 다음은 GE가 주도하는 Industrial Internet Consortium으로 주로 산업 현장에 사용되는 기계 및 설비를 인터넷으로 연결하는 플랫폼을 개발한다. IBM, 인텔, AT&T, 시스코 등이 속해 있다. 마지막은 Open Interconnect로 삼성, Intel, Mediatek과 같이 네트워크를 중심으로 하는 기업들이 구성하고 있다.
플랫폼은 또 오픈 하드웨어 플랫폼, 디바이스 플랫폼, 사물 연결 플랫폼, 사물 데이터 플랫폼 등으로 분류해 볼 수 있다.
오픈 하드웨어 플랫폼은 사물 생성 오픈 하드웨어 플랫폼으로 기능한다. Arduino, Respberry Pi, Galileo 등이 이 유형에 속하며, 개발 편의성 중심의 오픈 HW 출시가 예상된다. 또한 다양한 창의 사물인터넷 제품들에 적용될 것으로 전망된다.
디바이스 플랫폼은 디바이스 운영체제와 디바이스 서비스를 담당한다. TinyOS, Contiki, nanoQplus 등의 경량 OS가 보급되고 있고, 웨어러블 디바이스용 초경량·초전력 OS가 등장했다. 또한 네트워크 장비의 사물인터넷화가 이루어지고 있다.
사물 연결 플랫폼은 사물 연결, 제어, 관리, 개방 등의 기능을 한다. 이를 통해 폐쇄적이고 수직적인 플랫폼에서 개방형 플랫폼으로 변화할 수 있으며, 이통사 중심의 개방형 M2M 플랫폼이 등장하고 있다. 사물연결 플랫폼은 표준 기반의 개방형 플랫폼을 확대하고, 글로벌 기업 중심의 개방형 플랫폼과 상존할 것으로 전망된다.
마지막으로 사물 데이터 플랫폼은 사물 데이터를 개방·연계·검색·분석하는 플랫폼이다. 현재 글로벌 기업의 사물인터넷 데이터 분석 플랫폼에 대해 상용화가 추진 중이며, 시멘틱 기술과 사물인터넷의 접목을 통한 데이터 상호운용도 추진되고 있다. IBM은 사물 연결 플랫폼과 연계해서 개발을 진행 중이다. 사물 연동 및 지능형 서비스에 대한 요구가 증가하면서 관련 기술의 중요도가 증가할 것으로 예측되며, 구글 등의 글로벌 검색 플랫폼과 연계해 성장할 것으로 전망된다.
이솔이 기자
