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1 국가 지능로봇공학 육성 기본계획 수립방안 연구 ( A S tu dy for developing N ation al In itiative for Intelligen t R obot T echn olog y ) 연 구 기 관 한국과학기술기획평가원 과 학 기 술 부

2 제 출 문 과학기술부 장관 귀하 본 보고서를 국가 지능로봇공학 기본계획 수립방안연구 과제의 연구보고서 로 제출합니다 주 관연구기관명 : 한국과학기술기획평가원 주관연구책임자 : 임 용 택 연 구 원 : 김 현 철 안 성 봉 구 본 철 하 지 형 정 재 룡

3 요 약 문 Ⅰ. 제목 국가 지능로봇공학육성 기본계획 수립방안 기획연구 Ⅱ. 기간 및 예산 기 간: ~ 사업비: 48,000 천원 Ⅲ. 연구개발의 목적 및 필요성 1. 목 적 지능로봇기술 (Robot Technology, RT)는 정보, 반도체, 인공지능, 뇌 공학, 생체공학, 신소재, MEMS 등 첨단기술과 기계, 전 자 등 전 통 기술이 융합된 차세대 신기술로서, IT, NT, BT, ST, ET, C T 분야와 결합시켜 새로운 국 가 주 력 산업을 창출하기 위한 국가적 전략 수립 마 련. 2. 필요성 지능 로봇은 기계, 전자, 정보, 생물, 의공학 등 다양한 기술분야의 융합과 결합으로 탄생할 21세기를 대표하는 첨단시스템이자 미래산업임. 미국의 세계미래학회 (World Future Society: WFS) 산하의 George Washington University Forecast는 21세기 첫 10년간 인류의 생활을 획기적으로 변화시 킬 10대 기술 가운데 하나로 지능로봇 (smart robot)을 선정함. 2020년경 지능 로봇 자체 시장은 자동차산업 규모보다 클 것으로 예상 (일, 도쿄대). 이에 선행하여 다양한 서비스 로봇이 향후 조기 (2005~'08년 경) - v -

4 에 시 장을 형성하기 시작할 것으로 전망되고 있으며, 일본의 Honda사는 향 후 자동차산업은 Low-tech. 산업으로 전락할 것으로 보고 최첨단의 하이테 크가 될 로봇분야 선행 연구 주도. 자동화 분야, 기계 전자 분야 등에 미치는 경제적 파급효과 막대, 부품소 재산업 육성, 에너지 절약형 경제구조, 중소기업 활성화 등에 적극 기여, 기 반기술 확보와 적극적인 기업화로 부품업체의 체계적 육성과 기술자 립형 산업구조 구축 가능. 지능 로봇은 원천기술 확보를 통한 목표지향적 연구개발로 세 계적 경 쟁 력 을 확보할 수 있는 분야로 지금까지의 기술적 성과 (전자, 반도체, 정보 등) 을 토대로 연계 추진이 가능하고 우리 전략산업 의 기술 수준 을 한 단 계 끌 어올릴 수 있는 핵심고리. 또한 노령화, 장애인, 노동문제 완화 등 각종 사회문제 해결 및 삶의 질 향 상, 국가안보, 우주, 농업생산성 등 국가전략의 핵심적 역할을 수행하므로 국가적 차원의 지원이 매우 중요하다고 판단됨. Ⅳ. 연구개발의 내용 향 후 지능로봇기술 발전 기본계획을 국가사업으로 지원하고 자 국내외 관련 지능로봇의 기술동향, 세계 시장현황을 분석하였고, 경쟁력 강화를 위한 핵 심기술분야의 투자효율을 극대화하기 위해 선택과 집중에 의해 분야를 도 출하였으며, 첨단 요소기술의 발전을 견인하면서 타 분야로의 기술확산을 통해 기계, 전자, 정보, 생체공학, 뇌과학, 컴퓨터공학 등 연관 산업의 국제 경쟁력 강화에 기반을 마련하기 위한 국가전략을 수립하고자 함. - 지능로봇관련 산학연 전문가 집단을 상향식으로 확보하여 크게 전문분야별 응용 실용화와 원천기술분야로 구성 - 분과별 기획참여자 모두가 기획의 목적, 범위, 내용 및 방법 등 기획방침 에 대하여 정확히 인지하고 체계적으로 작업을 추진 - 기본계획의 구성(안)을 미리 구상한 후 몇 개의 작 업 부문으 로 구분 하여 작 업반 구성 추진 - 정확한 정책 판단이 가능하도록 국 내외 관련정책 및 기술개발 현 황 등 은 최근의 동향자료를 수집, 활용 - 선택과 집중의 원칙을 적용하여 우리에게 역량과 기반이 있고 성장잠재력 이 큰 강점분야를 국가적 시각에서 도출 - vi -

5 - 주요정책과 기술개발동향에 대하여 국민 및 각계의 광범위한 의견수렴을 위해 공청회 개최 - 관련 전문가 및 참여자들의 의견수렴을 위하여 홈페이지 ( h t t p : / / k i s t e p. h i h o m e. c o m ) 을 2001년 8월 부터 운영함 Ⅴ. 연구결 과 본 기획연구에서는 이를 위하여 중점 과제별 추진체계와 더불어 핵심분야별 지능로봇기술에 대해 다음과 같이 도출하였음. 생 산 지원 지능로봇기술 - 전통 제조업 경쟁력 강화에 필요한 로봇 및 생산 자동화 장비에 관련된 기 술개발 - 정밀 제조공정의 자동화에 필요한 로봇기술의 지능화 에 관련 된 기술개발 - 차세대 신산업의 생산을 지원하는 로봇 및 자동화 설비에 관련된 기술개발 인 간 지원 지능로봇기술 - 인간의 의료, 복지, 서비스, 오락, 교육 등을 지원하는 IT와 결합된 지능 로봇 기술의 개발 - 의료복지용 (수술, 간호, 재활) 지능로봇기술과 생 활 지원 (인텔리전트 홈, 빌딩 스페이스, 오락 및 교육, 지능차량) 지능로봇기술 개발 국가 전략적 특수 지능로봇기술 - 국방, 우주, 원자력, 농업 등에 국가 전략적으로 필요한 로봇기술의 개발 - 전략적 특수 지능로봇 (국방, 우주, 원자력, 재해대응, 해양 지능로봇)과 산 업용 특수 지능로봇 (농업용, 건설용, 조선용 지능로봇) 기술 개발 지능로봇 공통핵심기술 - 다양한 응용을 위한 지능로봇의 구현에 공통 으 로 요구되 는 핵 심 기술을 개 발하여, 응용 및 실용화를 촉진 - 지능기술: 시각, 청각, 인지(학습) 및 적응행동 기술 - 기구 제어 기술: 로봇팔 손, 로봇다리 제어, 실시간 S/W 지능로봇 요소부품기술 - 지능로봇의 구현에 요구되는 요소부품 기술을 개발하여 응 용 및 실용화를 - vii -

6 촉진 - 구동기: 고출력밀도 전동기, 초소형 전동기, 초정밀 전동기 등 - 센서: 영상센서시스템, 음향센서시스템, 촉각, 후각, 속도/가속도, 위치센서 등 - 기타부품: 개방형 제어기, 감속기, 베어링, Cable 등 지능로봇 기반기술 - 지능로봇의 구현에 필요하나, 다른 분야에 더 큰 수요를 가지고 있어 타 분야에서 연구가 진행되고 있으므로 본 지능로봇기술 발전 추진에서는 포 함 하지 않는 기반기술 - 통신 및 네트워킹, 미세가공 (MEMS), 에너지 (전지), 컴퓨터 그래픽스, 콘텐 츠, 생체계측 Ⅵ. 연구결 과의 기대 효 과 및 활 용 방안 2010년 현 반도체 규모의 지능로봇 신시장을 선점함으로써 차세대 국가주력 산업화 기대. NT, BT, IT 등 신기술 중심 신산업 형성에 있어 시스템 및 생산기술을 제 공하여 성공을 촉진. 인 공지능, M EM S, 센 서, 신소재, 나노기술, 정보기술, 감성공학 등 첨 단 기술 의 촉진과 기계, 전기, 전자, 제어, 시스템 등 전통기술의 새 방향을 제공. 우리나라가 직면하고 있는 다양한 사회적 문제 (저 출산사회 노령화 사회 에서의 노동력, 노인 장애인 복지 등)의 해결 기대. 관련 연구원, 교수, 학생 및 기술개발 의욕을 고취시킬 수 있고, 향후 개발 된 기술을 산업전반에 파급시킬 수 있는 기틀을 마련할 수 있음. - viii -

7 SU M M ARY Ⅰ. Title A Study for Developing National Initiative for Intelligent Robot Technology Ⅱ. Period and B udget Period: ~ Budget: 48,000,000 Ⅲ. Objective and Neces s ity of the Study 1. Objectives Intelligent Robot Technology (RT) emerges as a new fus ion technology for next generation to connect conventional technology with advanced technologies such as information, semi-conductor, artificial intelligence, brain s cience, bio-engineering, new materials and micro-electro-mechanical system technology. The aim of the study is to establis h national strategy for creating new technology initiative as a result of com bining RT w ith inform ation technology (IT), nano- technology (NT), bio-technology (B T), s pace technology (ST), environm ent technology (E T) and culture technology (C T). 2. Neces s ities - Intelligent robot is a k ind of up-to-date system and future industry representing the 21st. century which will be born with fusion and combination of various technologies such as mechanical engineering, - ix -

8 electronics, inform ation technology, bio- technology and engineering. - The George Washington University Forecast under World Future Society of United States has selected smart robot technology as one of ten important technologies which will dramatically change the quality of life at the first decade in the 21st. century. - At around 2020 the market for intelligent robot will grow more than the size of automobile industry according to the s urvey of Tokyo Univers ity in Japan. It also predicts that various service robots will begin to form an emerging market in early stages between 2005 and The Honda company in Japan anticipates that autom obile industry will fall down to low technology industry in the future and decided to carry out advanced R&D activity in the field of intelligent robot technology, evolving into the spearhead high technology. - The economic impact on industrial automation and machinery and electronics field is enormous. RT w ill contribute to escalate development of m echanical components and m aterials industry and econom ic structure to s ave energy and foster medium and small s iz e companies. B y securing basic technologies and active mark eting s trategy, it enables us to establish the logistic s ys tem to s upport the development of mechanical components and materials industry and the independent indus trial infras tructure. - Intelligent robot technology can be one of world- wide competitive areas by pursuing objective-oriented research and development if core technology is fully m aterializ ed. In addition, it can be co- developed in connection with up- to- date technical achievements in the areas of electronics, semi- conductor indus try and information technology and is the major element to upgrade the technological level of national s trategic industry. - Since RT plays an important role in resolving various social and economic problems such as aging, disabled people, and labor and improving the - x -

9 quality of life, national security, s pace technology and the productivity of agriculture, national initiative to im prove RT is imm ensely needed. Ⅳ. C ontents and Scope In order to set up the strategic plan to develop RT as a National Initiative, literature survey on technology and mark et trends related to RT was made at domestic and international level. The research field was s elected bas ed on com petitive basis for the purpos e of m aximizing the investm ent efficiency of core technologies to strengthen international competition. In terms of technology diffus ion into other areas as well as incubation of the development of advanced fundamental technology, national s trategy w as prepared for fostering the reinforcement of international competitivenes s of related industry such as mechanical engineering, electronics, information technology, bio-engineering, brain science, computer science, etc. - The main research field was composed of two major areas, appl ication and core technology with constituting the experts opinion obtained from bottom up approach among industry, academics, and research institutions. - Objective, s cope, contents and m ethodology of the present planning study were clearly announced to all the voluntary participants. - After considering the basic plan in advance, working groups were identified in several levels and constituted accordingly. - In order to aid the proper decision process of policy making, the literature survey on domestic and international policies related and state of the art of technology developm ent w as m ade and us ed. - Based on competitive basis, the major fields with feasibilityand high potential growth were identified from national perspectives. - Public hearing was hold to filter out the proposed strategy and trend of technology development by gathering the public opinion from various groups. - Homepage ( was opened and operated to gather free opinion from various sectors since August, xi -

10 Ⅵ. Res ults of the Study F or this purpose, the follow ing s ix concluding remarks w ere made in the present study in terms of each res earch strategy for the major topic and research area. Intelligent Robot Technology for M anufacturing: - Technological development for robot and industrial automation facility necessary for reinforcement of conventional m anufacturing industry - Technological development related to intelligence of robot technology necessary for the automation of precis ion manufacturing proces s es - Technological development related to robot and automation acility f to aid manufacturing new industry for next generation Intelligent Robot Technology for Human: - Development of intelligent robot technology combined with IT supporting m edical care, w elfare, s ervice, entertainment, education, etc. - Development of intelligent robot technology supporting medical care (operation, nurs ing and rehabilitation) and life assistance (intelligent home, building s pace, entertainment & education and intelligent vehicle Nationally Strategic & Special Purpose Intelligent Robot Technology: - D evelopment of intelligent robot technology necessary for national s trategy purpos e in the areas of national defense, space technology, nuclear power plant and agriculture industry - D evelopment of strategic & special purpose intelligent robot (national defens e, space technology, nuclear power plant, anti-dis aster and ocean technology) and indus trially s pecial purpose intelligent robot (agriculture and construction and ship building) C ore Technology for Intelligent Robot: - Improvement of applicability and practicality by developing core technology - xii -

11 necessary for materializing intelligent robot for various applications - Intelligence technology: vision, hearing, perception (learn ing) and adaptive motion technology - Mechanism & control technology: robot arm & hand, robot legcontrol, real-time S/W Com ponent M anufacturing Technology for Intelligent Robot: - Promotion of applicability and practicality by developing component manufacturing technology necess ary for cons tructing intelligent robot - Actuator: electric motor with high power density or precisi on and micro motor - Sensor: image sensor system, acoustic sensor system, haptic & olfactory s ens or, s peed/acceleration and position sensor - Other parts: open- type controller, gear reducer, bearing, cable, etc. B asic Technology for Intelligent Robot: - B asic technology not included in this initiative because of the ongoing research project for great dem and from other application areas although it is necess ary for development - Communication and networking, micro-machining (MEMS), power supply (battery), com puter graphics and contents, bio- measuring ins trument VI. E x pected E ffect and Applications - Possible nationwide strategic industrialization for next generation by preoccupying a new market of intelligent robot similar to the present market size of semiconductor at Successful promotion of supply system and manufacturing technology for the form ation of new emerging industry advanced technology oriented such as NT, BT, IT, etc. - Promotion of advanced technology s uch as artificial intelligence, M EM S, sens or, new materials, nano- technology, information technology, and etc - xiii -

12 and setting up new future of conventional technology such as m echanical engineering, electrical engineering, electronics, control, s ys tem engineering, etc. - Possibility of solving various emerging socio-economic problems such as labor, welfare for senior citiz ens, s ocial welfare, and etc due to low birth rate and aging - Establishment of ground stone for promoting research and deve lopment desire from researchers, professors, and students in related areas and providing developing technologies to the overall indus try sectors - xiv -

13 TAB L E OF C ONTE NTS C hapter 1. Introduction Background and Object i v e Necessity of the Study Research Methodology 6 Chapter 2. State- of- the-art and Pros pects of Intelligent Robot Technology Strategic Policy and Current Status of International Int elligent Robot Technology D o m e s t i c S t a t u s a n d A s s e s m e n t o f T e c h n o l o g y L e v e l D ivis ional State-of- the-art- of Intelligent Robot Technolo g y Practically Applied Technology Area Industrial Automation Service to Human Intelligent System Integrated with Information Technology Connection to Nano & Bio world Core Technology Area Mechanism & Control Components Manufacturing Artificial Intelligence Human Interface System C hapter 3. Intermediate and Long Term Vis ion and Objective xv -

14 3.1 Vis ion and O bjective of N ational Initiative for D e v e l o p m e n t o f I n t e l l i g e n t R o b o t T e c h n o l o g y Strategic Planning for Priority Topics C hapter 4. Strategic Plan and Objective for E ach Topic Intelligent Robot Technology for M anufacturing Intelligent Robot Technology for H uman Nationally Strategic & Special Purpos e Intelligent Robot Technology C o r e T e c h n o l o g y f o r I n t e l l i g e n t R o b o t Component M anufacturing Technology for Intelligent Robot B a s i c T e c h n o l o g y f o r I n t e l l i g e n t R o b o t C hapter 5. Res earch H ierarchy and G overnm ental Role Research Hierarchy Role for each Ministry rel a t e d C hapter 6. References Appendix 1. An Expert List participated in the present Planning 367 Appendix 2. Summary of Public Hearing on the basic Plan proposed for the national initiative for intelligent Robot Technology Appendix 3. The Status of Projects supported by Governmental funding related to intelligent robot technology xvi -

15 목 차 1. 서 론 추 진 배 경 및 목 표 기술개발의 필요성 연구기획 추진구성 연구기획 구성 기획위원회 구성 기획 일정 9 2. 지능로봇기술 현 황 및 전 망 주 요 선진국의 육성정책 및 기술동향 국내 현황 및 기술수준 분석 분야별 지능로봇기술 동향 및 기술분석 응용 실용화 기술분야 공장자동화용 인간지원용 IT와 결합된 지능시스템용 NT, BT와의 연계용 원천기술분야 기구 및 제어 요소부품 인공지능 휴먼인터페이스 시스템 중 장기 발전 비 전 및 목표 국가 지능로봇기술개발 비전 및 목표 중점 과제별 추진전략 xvii -

16 4. 과제별 추 진 계획 및 목표 생 산지원 지능로봇기술 인 간지원 지능로봇기술 국가 전략적 특수지능로봇기술 지능로봇 공통핵심기술 지능로봇 요소부품기술 지능로봇 기반기술 추 진 체 계 및 부처별 역 할 분 담 추진체계 부 처 별 역 할 분 담 참 고 문헌 [ 부록 1 ] 지능로봇기술분야별 전문가 명단 [ 부록 2 ] 국가 지능로봇기술 발전 기본계획(안) 수립을 위한 공청회 요약 [ 부록 3 ] 정부 부처별 지능로봇기술관련 과제 현 황 xviii -

17 표 목 차 <표 1> 일본 비제조업 산업용 로봇 수요금 액 예 측 2 < 표 2 > 지능로봇기술 계통도 4 < 표 3 > 일본 로봇 산업의 수요예측 1 3 < 표 4 > 국내 연구원, 대학 중심의 비산업용 로봇 연구 현황 16 <표 5> 반도체 관련 설비투자비 현황 1 9 < 표 6 > 로봇관련 산업의 국내시장규모 현황 2 0 <표 7> 자동화 공장과 주 문형 제작 로봇기술의 SWOT 분 석 2 0 < 표 8 > 연구과제 수에 의한 분야별 로봇화 기대도 2 3 <표 9> 바이오 농업의 범위와 규모 2 5 <표 10> 일본 건설관련 기업에 의해 개발된 건설작업로봇의 예 2 9 < 표 1 1 > 의 료 및 복 지용 로봇기술 SWOT분 석 4 4 <표 12> 향후 20년 내에 예상되는 Personal / Entertainment Robot 개발 5 1 <표 13> 현재 실용되고 있는 Entertainment & Personal Robot 분류 55 < 표 14> Personal Robot관련 핵심기술 구분 5 6 < 표 1 5 > 우 주 로봇 기술개발의 SWOT 분 석 6 1 < 표 1 6 > 수중 로봇 기술개발의 SWOT 분 석 6 8 < 표 1 7 > 방재 로봇 기술개발의 SWOT 분 석 7 5 < 표 18 > 원자력 로봇기술 분야별 구분 7 8 < 표 1 9 > 원자 력 로봇 기술개발의 SWOT 분 석 8 3 < 표 20 > 선진 5개국 국방 관련 연구 개발동 향 8 7 < 표 2 1 > 국방로봇 기술개발의 SWOT 분 석 8 9 <표 22> 미들웨이 기술개발 현황 9 8 < 표 23> Intelligent Embedded Robot 필수기술 구분 9 9 < 표 24 > Intelligent Robotic B uilding 기술개발의 개념 및 특 성 개요 105 <표 25> Local Area Network (LAN) 시스템 개요 <표 26> 시각인지 기술구분 < 표 2 7 > 센 싱 기 술 구 분 <표 28> 국내 인터넷 정보가전 관련기술 수준 < 표 2 9 > S I 시 장 성 장 전 망 <표 30> 정보 단말 국내 시장 규모 xix -

18 <표 31> 국내 미들웨어 시장 규모 < 표 3 2 > 국 내 정 보 가 전 용 실 시 간 O S 의 시 장 규 모 < 표 3 3 > I n t e l l i g e n t A u t o n o m o u s R o b o t 의 시 장 규 모 <표 34> 첨단정보빌딩 설치 <표 35> 첨단정보 빌딩의 정보통신 부분 투자규모 < 표 36 > 물류 및 정보 중심 국가로의 전략적 마래를 보는 관점 < 표 3 7 > 지 능 차 량 로 봇 의 분 류 < 표 3 8 > Intelligent Trans portation 로봇기술로서 기술적인 개발이 필요한 분야 < 표 39 > 선진국의 주요 지능형 기계관련 대 형 프 로젝 트 <표 40> 공작기계 요소기술별 기술력 수준 의 비 교 <표 41> 선진국과의 대형 무인 운반차량 기술수준 비 교 <표 42> 선진국과의 지능형 교통시스템 기술수준 비 교 <표 43> 지능형 교통시스템 (ITS) 개발과제 현 황 16 1 <표 44> 노령인구 증가 추이 <표 45> 2000년도 전국 장애인 추정수 <표 46> 주요 선진국의 장애인 출현율 <표 47> 장애유형별 장애원인 < 표 4 8 > 나노/마이크로로봇연구를 위한 필요기술 및 개발 가능한 제품 및 부산물 개요 (1) < 표 4 9 > 나노/마이크로로봇연구를 위한 필요기술 및 개발 가능한 제품 및 부산물 개요 (2) <표 50> 세계 신소재 수요동향 및 전망 <표 51> 국내 신소재 수요동향 및 전망 < 표 52> Biomedical 응용 로봇개발의 장애 요인 및 극복 방안 <표 53> 환경응용 분야의 장애 요인 및 극복 방안 <표 54> 나노로보틱스 분야의 장애 요인 및 극복 방안 < 표 5 5 > 분 석 T o o l 시 장 과 L a b o n a C h i p 의 I m p a c t <표 56> plate의 소형화로 가능한 reagent 의 cost dow n 19 9 <표 57> 의료계 의료기기 시장의 규모 <표 58> 국내 소형모터 종류별 생산현황 < 표 5 9 > 국 내 센 서 수 급 총 계 <표 60> 국내 센서응용 총계 < 표 61> M echanism Technology 구분 (1 ) < 표 62> M echanism Technology 구분 (2 ) xx -

19 < 표 63> M echanism 기술 연구개발 목표 및 내용 <표 64> 로봇 제어분야 분류 (1) <표 65> 로봇 제어분야 분류 (2) <표 66> 국산화 및 고정도화가 요구되는 기존 센서류 구분 < 표 6 7 > 국 내 센 서 수 급 현 황 < 표 68> 주요 wireles s communicatio n 기 술 <표 69> 국내외의 선형전동기 시장 규모 < 표 7 0 > Ultras onic m otor 특 성 <표 71> 초전도 모터 개발 <표 72> 소니사의 AIBO 로봇 관절용 모터 사양 <표 73> 삼성전자의 관절용 모터 사양 < 표 7 4 > M a x o n 사 의 관 절 용 모 터 사 양 <표 75> 산업용과 비산업용 로봇의 분류 < 표 7 6 > 일 본 로 봇 산 업 의 수 요 예 측 < 표 77> Human- Robot Interface 기술계통도 < 표 7 8 > M a r k e t 별 H u m a n - R o b o t I n t e r f a c e 분 야 소 요 기 술 <표 79> 선진권과의 HRI 기술수준 비교 < 표 8 0 > R e a l - t i m e p r o c e s s i n g 기 술 계 통 도 ( T e c h n o l o g y T r e e ) < 표 8 1 > S y s t e m I n t e g r a t i o n 기 술 계 통 도 ( T e c h n o l o g y T r e e ) < 표 82 > 국외 로봇관련 규격 (AFNOR) < 표 8 3 > 국외 로봇관련 규 격 (ASTM ) < 표 84> 국외 로봇관련 규격 (ANSI) < 표 85 > 국외 로봇관련 규격 (CEN) < 표 8 6 > 국외 로봇관련 규 격 (B SI) < 표 87> 국외 로봇관련 규격 (D IN) < 표 88> 국외 로봇관련 규격 (D IN) < 표 8 9 > 국외 로봇관련 규 격 (ISO) < 표 90> 국내 로봇관련 KS 규격 < 표 9 1 > 단 계 별 인 력 양 성 목 표 < 표 9 2 > 생 산 지원 지능로봇기술 개발의 SWOT 분 석 < 표 9 3 > 인 간 지원 지능로봇기술 개발의 SWOT 분 석 < 표 9 4 > 국가 전 략 적 특 수지능로봇기술 개발의 SWOT 분 석 < 표 95 > 지능로봇 공통핵심기술 개발의 SWOT 분석 < 표 9 6 > 지능로봇 요소 부품 기술 개발의 SWOT 분 석 < 표 9 7 > 정 부 부 처 별 역 할 분 담 xxi -

20 그 림 목 차 < 그 림 1 > 산업로봇 기술 구조도 2 1 < 그 림 2 > 산업 용 로봇 기술개발 TRM 22 <그림 3> 바이오 농업과 Robotic Technology 2 4 <그림 4> 오이 수확작업 로봇 (일본) 2 6 <그림 5> 토마토 수확작업 로봇 (일본) 2 6 <그림 6> GPS 항법장치를 이용한 트랙터 (미국) 2 7 <그림 7> 자율운행 트랙터 (농촌기계화연구소) 2 7 <그림 8> 원격조정 트랙터 (농촌기계화연구소) 2 7 < 그 림 9 > 판 넬 부착 로봇 (일 본: K OM ATSU 社 ) 3 0 < 그 림 1 0 > S P R A Y 건 설 로 봇 ( 일 본 : T O K Y U 社 ) 3 0 <그림 11> 인테리어 로봇 (일본: TOKYU 社 ) 3 0 <그림 12> 터널링 건설로봇 (일본: FUSITA 社 ) 3 0 <그림 13> 농업 (바이오) 및 건설 로봇 기술개발 TRM 3 1 <그림 14> 전자의료기기의 세계시장 추이 3 8 <그림 15> 로봇 산업의 세계시장 추이 3 9 <그림 16> 의료 및 복지 로봇 시장규모 예측 4 0 < 그 림 17 > 외과수술용 로봇 (미국: 다빈치) 41 < 그 림 1 8 > E n d o s c o p i c S u r g e r y T r a i n e r ( 독 일 ) 4 1 <그림 19> 미세수술용 원격제어 로보트 시스템 (KAIST) 4 3 <그림 20> 고관절 전치환 수술로봇 (K AIST) 4 3 < 그 림 2 1 > 의 료 및 복 지용 로봇기술개발 TRM 4 5 < 그 림 2 2 > 로 봇 시 장 의 성 장 추 이 4 7 < 그림 23> Personal Robot M arket Expectation 5 3 <그림 24> 소저너의 화성탐사 모습 5 9 < 그 림 2 5 > 로 봇 뱀 5 9 < 그 림 2 6 > 캐 나 담 < 그 림 2 7 > 우 주 로봇 기술개발 TRM 6 4 < 그 림 2 8 > 수중 로봇 기술개발 TRM 7 2 < 그 림 2 9 > 방재 로봇 기술개발 TRM 7 7 < 그 림 3 0 > 증 기 발 생 기 조 작 기 xxii -

21 <그림 31> 원전 이동형 로봇 8 0 < 그림 32> 원자력 로봇 기술개발의 TRM 8 6 <그림 33> 미래전투시스템 8 8 <그림 34> 미래전투시스템 설계개념 8 8 < 그림 35> 국방 로봇 기술개발의 TRM 88 < 그림 36> Intelligent Robotic H ome 기술개발 필요성 9 1 < 그 림 37 > Intelligent Robotic B uilding 기술 개발 목적 및 필요성 9 4 < 그림 38> Intelligent Robotic H ome에서의 Network Service Agent 개요 96 < 그 림 39 > Intelligent Robotic H ome 기술개발 TRM (Network Service Agen t ) < 그 림 4 0 > Intelligent Robotic Home 기술개발 TRM (Embedded Robot) < 그 림 4 1 > Intelligent Robotic Home 기술개발 TRM (Autonomous Robot) < 그 림 4 2 > Intelligent Robotic Home 기술개발 TRM (공통 핵 심 기술) <그림 43> LAN(Local Area Network)시스템 분류 <그림 44> 통합배선 시스템 개요 <그림 45> 정보통신 시스템 개요 < 그림 46> Intelligent Robotic B uilding 기술개발 TRM (Network Service Agen t ) < 그림 47> Intelligent Robotic B uilding 기술개발 TRM (Embedded Robot) < 그림 48> Intelligent Robotic B uilding 기술개발 TRM ( A u t o n o m o u s R o b o t ) < 그림 49> Intelligent Robotic B uilding 기술개발 TRM (공통 핵 심 기술) < 그 림 5 0 > I B S 수 요 < 그 림 51 > 주요 국가간 정보화수준의 비교 136 <그림 52> 물류 시장의 성장 예측 <그림 53> 물류 시스템의 기술발전 단계 및 경 향 < 그 림 5 4 > Intelligent Trans portation의 시 장증 가 추 이 <그림 55> 지능화 생산시스템의 개념도 < 그 림 56 > 지능화 공작기계의 구성 개념도 <그림 57> 물류시스템에 지능로봇 개념 도입 144 < 그 림 5 8 > Intelligent Trans portati o n 요 소 <그림 59> 생산자동화 기술의 세대진보 <그림 60> NIIIP 프로젝트의 개념 및 구성도 xxiii -

22 < 그 림 6 1 > 초코렛 칩 혼합 드럼 리프트 지그 탑재형 무인 운반 차량 (Netherlands, Egemin BV) <그림 62> 300Kg 섬유 롤 측면 적재용 무인 운반 차량 ( S p a i n, P u i g C o d i n a ) < 그 림 6 3 > E C T 항 만 적 용 사 례 < 그 림 64 > 국내기업이 필요로 하는 메카트로닉스 요소기술 <그림 65> 공장 물류 이동용 무인 운반차량 (300Kg 이하) <그림 66> 공장 물류 이동용 무인 운반 차량 (500Kg 이하) <그림 67> 공장 물류 이동용 무인 운반차량 (2~5톤 이하) <그림 68> 공장용 무인 운반 차량 (5톤 이하) < 그 림 6 9 > 무인 운반 차량 (금성자동화 社 ) (1) < 그 림 7 0 > 무인 운반 차량 (금성자동화 社 ) (2) <그림 71> 무인 운반 차량 (신흥기계 社 ) <그림 72> 메카트로닉스의 융합화 과정 <그림 73> NC공작기계의 발전 추이 <그림 74> 지능화 가공 시스템 기술의 발전 동향 < 그 림 7 5 > 지능형 기계 기술개발 TRM < 그 림 7 6 > 지능형 차 량 로봇 기술개발 TRM <그림 77> 지능형 교통시스템 기술개발 TRM <그림 78> 지능형 교통 시스템 공통핵심기술개발 TRM <그림 79> Caltech Micromachining < 그 림 8 0 > A e r o V i r o n m e n t I n c 의 B l a c k W i d o w <그림 81> Vanderbilt Center for Intelligent M echatronics의 F l y i n g R o b o t i c I n s e c t < 그 림 8 2 > L o c k h e e d M a r t i n 의 M i c r o S T A R <그림 83> MicroFish-Guo (Kagawa U n i v. ) < 그 림 8 4 > K o r e a n A i r 의 K A I T <그림 85> 마이크로/나노 로봇 기술의 연구 개발 <그림 86> 마이크로 및 나노로봇기술개발 (B iom edical 응용분야) TRM 185 <그림 87> 마이크로 및 나노로봇기술개발 (환 경 응용분야) TRM 187 <그림 88> 마이크로 및 나노로봇기술개발 (나 노 로보틱스 분야) TRM <그림 89> Post-Genomic 시대의 Paradigm Shift <그림 90> High-throughput s c r e e n i n g < 그 림 9 1 > H i g h T h r o u g h p u t S y s t e m ( H T S ) 의 개 념 도 xxiv -

23 < 그 림 9 2 > B i o a u t o m a t i o n 기 술 의 R o a d m a p < 그 림 9 3 > B e c k m a n C o u l t e r 사 의 H T S 시 스 템 <그림 94> Qiagen의 BioRobot <그림 95> 생체 신호를 이용한 인공의수 로봇 시스템의 개념 203 <그림 96> 생체신호를 이용한 로봇 시스템의 기술 구성도 <그림 97> 생체신호 정량화 및 처리기술 정의 < 그 림 9 8 > U h t a A r m < 그 림 9 9 > P O S T E C H B I R O - I I <그림 100> Bionic Arm <그림 101> 반자동 의수 <그림 102> 의족 착용 모습 <그림 103> Legged Wheel Chair <그림 104> 인체형 로봇시스템의 관련산업 연계도 <그림 105> 생체신호를 이용한 로봇시스템의 기술연계도 <그림 106> 사이보그 기술개발 TRM <그림 107> 산업용 로봇 Mechanism 기술개발 TRM <그림 108> 비산업용 로봇 Mechanism 기술개발 TRM <그림 109> 제어 기술개발 TRM (1 ) <그림 110> 제어 기술개발 TRM (2 ) <그림 111> 제어 기술개발 TRM (3 ) <그림 112> 제어 기술개발 TRM (4 ) <그림 113> 제어 기술개발 TRM (5 ) <그림 114> 시각센서 기술비교 <그림 115> 세계 센서 기술 비교 <그림 116> 세계 압력센서 주 소비 시장 분포도 <그림 117> Human-like sensor system 기술개발 TRM <그림 118> 피코넷과 스캐터넷 <그림 119> Sensor Fusion Technology TRM <그림 120> 초음파 모터 제작에 필요한 기술 26 6 <그림 121> 2중 air-gap 고토오크밀도 모터의 개략적인 구조 <그림 122> Linear Synchronous, Ultrasonic, Superconducting, 고 토오크밀도 motor 기술개발 TRM <그림 123> 로봇을 이용한 자동 조립을 위한 요소기술 xxv -

24 <그림 124> Aerial Robot/초소형 부품 조작로봇/ Smart Actuator 기술개발 TRM <그림 125> Intelligence Technology 기술 개요 <그림 126> Human-like Active Vision 기술개발 TRM <그림 127> Human Interaction 기술개발 TRM <그림 128> 서비스 로봇 기술개발 TRM <그림 129> 퍼스널 로봇 기술개발 TRM <그림 130> Intelligent Machines, Vehicle & Transportation Systems 기술개발 TRM <그림 131> Industrial Robot 기술개발 TRM <그림 132> HRI에서의 MMS 기술개발 TRM <그림 133> HRI에서의 Programming 기술개발 TRM <그림 134> PER-Force 6축 hand controller <그림 135> Mitsui Engineering사의 FF JOYARM <그림 136> Sensable Inc. PHANTOM <그림 137> Haptic Technologies PenXAT/PRO <그림 138> Sony AIBO Robot <그림 139> MIT AI LAB - Kismet Robot <그림 140> Real-time processing 기술개발 TRM <그림 141> System Integration (로봇 시스템 표준화 및 모듈화) 기술개발 TRM <그림 142> System Integration (로봇 시스템 평가) 기술개발 TRM <그림 143> 생산 지원 지능로봇기술개발 TRM <그림 144> 인간 지원 지능로봇기술개발 TRM <그림 145> 국가 전략적 특수 지능로봇기술개발 (국방용 ) TRM 35 4 <그림 146> 국가 지능로봇기술개발 (응용 및 실용화 분야) 종합 TRM 355 <그림 147> 국가 지능로봇기술개발 (공통핵심 및 요소부품 분야) 종 합 T R M <그림 148> 범부처적 연구개발 사업 추진 xxvi -

25 1. 서 론 1. 1 추 진 배 경 및 목표 추 진 배 경 International F ederation of Robotics (IF R) 세 계 로봇보고서 2000[1]의 통계 를 기준으로 보면 1999년 기준으로 전 세계에 공급된 산업용 로봇은 종류를 불문하고 약 81,500대로 추정되며 1998년 보다 약 15% 정도 상승하였다 년 기준으로 산업용로봇의 시장규모는 51억$ (약 6조 1천200억원), 산업용 로 봇 보유량은 약 742,500대로 추정하고 있다. 이중 일본의 보유량은 402,212대로 전체의 약 54%를 차지하고 있고 우리나라는 약 33,600대로 전체의 4.5% 정도 를 보유하고 있다. 1980년부터 1990년까지 10년간의 일본의 산업용 로봇 출하 량은 7배 정도 확대되었으나 1991년 사상 최고의 출하량을 기록한 이후 점차 감소하고 있다. 일본의 산업용 로봇 시장은 이미 포화 상태로 1997년을 정점으 로 점 차 보 유 대 수가 줄 어 들고 있으며2003년의 예측도 385,000대 정도로 1999년 보다 4% 이상 감소 할 것으로 예측되고 있다. 또 한, 로봇의 국내외 시장이나 기술수준을 논하기에 앞 서 로봇을 보 는 시각 을 새롭게 할 필요가 있다. 구체화된 통계자료로 비교 분석이 가능한 로봇은 주로 산업용에 국한되어 있다. 이는 대기업이 주도하는 제조업 중심의 국내 산 업 구조에 따라 로봇의 최대 수요처인 기업의 취향에 맞추어 자연스럽게 산업 용 로봇에 집중된 연구 개발 투자가 이루어져온 결과로 볼 수 있다. 그러나 제 조업의 퇴조와 함께 IT, BT, NT 등 미래 첨단산업의 부상과 취미, 오락, 복지 등 비 산업 분야의 기술수요가 급증하면서 로봇의 수요도 산업 현 장을 벗어나 사람과 동일한 공간에서 사용될 수 있는 다양한 분야로 확산되고 있는 추세이 다. 즉, 산업용 로봇은 여러 가지 로봇분야의 한 분야에 불과하다는 시각이 대 두되고 있으며 이에 따른 기술적 체계를 새 로이 구축 하려 는 움직임을 보이고 있다. 비 산업용 로봇 분야에서 다양한 기술수준을 요구하고 이 에 부응 하는 기술 개발이 산업용로봇의 기술에 응용되어 생산성과 효율의 상승을 가져오는 이차 적인 효과가 부각되고 있다. 그러한 기술변화의 과도기에 해당하는 2005년까지 비 제조업 로봇 분야에 대한 예측으로 일본에서는 표 1을 제시하고 있다. 이상 과 같이 기존 산업용 시장이 한계를 보이고 자동차 산업이 세계적으로 치열한 경쟁단계에 접어들면서 전기전자공학, IT, BT 및 기계공학의 총 화 로 이루어지 - 1 -

26 는 차세대 기간산업으로 사람과 공존하면서 자연스러운 상호작용이 가능한 지 능로봇에 대한 연구가 전 세계적으로 추진되고 있다. <표 1> 일본 비제조업 산업용 로봇 수요금액 예측 (단위: 억엔) 구 분 2000년 2005년 하한치 상한치 평균치 하한치 상한치 평균치 농업 축산업 임업 수산업 해양개발 건축 토목 광업 운수 창고 상업 유통 가스 상하수도 전력(화 수력 송전) 원자력 통신 우주 의료 복지 쓰레기처리 청소 소방 방재 교육 연구개발 서비스 합계 2,182 2,344 2,263 4,959 5,827 5,393 자료:일본로봇 공업 협회, 일본산업현황과 전망 1997[2] 서비스 로봇의 경우, 가정용 로봇을 근간으로 1~2년 사이 상용화의 가능성 이 매우 높아지면서, 산업자원부에서 퍼스널 로봇 기술개발 이라는 차세대신 기술사업을 출범시켜 기업체와 연구소 및 학교의 연구 역량을 모으고 있다. 1999년 일본 소니 (Sony)사의 애완용 로봇 AIBO가 세계 최초로 시장에 출시 되어 인기를 독점하면서, 비 산업용 퍼스널 로봇시장의 가능성이 확인되었다

27 그 이후, AIBO뿐만 아니라 다양한 애완용 로봇이 경쟁적으로 출시되면서 일본 의 경우 이미 애완용 로봇 위주로 2000년 현재 약 1,000억원 규모의 퍼스널 로 봇시장이 형성되었다. 특히, 일본과 같이 선진국들은 노령화 사회로 접어들면 서 이러한 애완용 로봇, 가사보조 서비스 로봇의 수요가 크 게 증 가하고 있 으 며, 일본에서 조사된 통계자료에 의하면 일본의 비 산업용 퍼스널로봇의 시장 규모는 2010년에 약 9,000억원 정도가 될 것으로 보고되고 있다. 이상과 같은 상황에서 지능로봇공학기술은 첨 단 요소 기술의 발전 을 견 인 하 면서 타 분야로의 기술확산을 통해 전통 산업의 국제경쟁력 강화에 직접 기여 하므로 본 기획사업을 국가적 차원에서 추진되는 것이 바람직하다고 판단된다. 목 표 20세기 후반의 개인용 컴퓨터와 인터넷의 발명은 사회 및 개인의 생활을 혁 명적으로 변화시켰고 계속되는 정보기술 (IT)의 발전은 생명공학, 나노과학 등 부품, 소재, 기초기술 개발을 목표로 하는 돌파형 기술혁명 (breakthrough innovation)과 요소기술을 활용한 새로운 시스템을 탄생시키는 융합적 기술혁 명 (fusion innovation)을 동시다발적으로 일으키는 기폭제 역할을 하고 있다. 이러한 기술혁명은 현재의 글로벌리즘 (globalism)을 기반으로 하는 정보화사 회에서 삶의 질 향상, 무병장수 및 인간본연의 창조활동을 기반으로 하는 미래 의 인간중심사회로의 변화를 예고하고 있다. 21세기의 인간중심사회에서, 돌파 형 기술혁명결과를 융합한 새로운 시스템으로서 개인의 삶을 혁신적으로 변화 시킬 도구는 인간과 같이 생활하며 인간의 기능을 대신하거나 오히려 인간기 능을 능가하여 인간에게 새로운 삶을 누릴 수 있도록 하는 지능형 로봇시스템 이라 할 수 있다. 인간기능을 갖는 지능로봇시스템이란 인간과 상호작용하면서 현실공간을 공 유하고 인간의 기능을 대신할 수 있는 여러 형태의 로봇시스템으로서, 현재의 반도체기술, 전자기술 및 정보통신 기술의 성과를 계승하고 인공지능기술, 뇌공 학기술, 초소형 기계전자기술, 생체공학기술 (BT) 및 나노기술 (NT) 등 혁신적 인 신기술을 접목하여 21세기 인류 삶의 혁명적 변화를 야기하며 고도 생산력 수준을 대표하는 도구라 할 수 있다 (표 2 참조). 또한 2020년경 우리사회는 민 족의 통일과 한반도 경제시대 본격화, 노령인구의 급격한 증가 및 노령사회 (총 인구의 21% 이상)로의 진입, 고도지식정보사회의 심화발전이 예상된다. 따라서 고령화 증대, 출생률 저하, 생산성 경쟁 격화, 공공서비스 확충에 의 한 삶의 질 향상 그리고 향후 전개될 정보화 기반 사회에 있어서의 지능로봇 - 3 -

28 의 역할 등 미래사회변화 예측을 전제로 미래기술 수요와 지능로봇이 사회에 미칠 영향 및 기술적 경제적 파급효과를 분석한 후 종합육성정책방안으로 국 가 로봇공학육성 기본계획 (2002~2011)의 마련을 궁극적 목표로 한다. < 표 2 > 지능로봇기술 계통도 관련기술 지능기술 (IT+ B T+ 뇌공학) 인공시각 인공청각 인지추론 (감성공학) 산업 지원로봇 (전통산업의 지능화, 신산업생산 로봇 등) 적응행동 휴먼인터페이스 등 지능 로봇 기술 기구 제어 기술 관련기술 로봇팔 손 로봇다리 적응제어 인간지원로봇 (의료 복지, 생활 지원, 가사, 교육 로봇 등) 실시간 SW 등 부품 기술 (기계+ IT MEMS/NT) 관련기술 센서 구동 기 제어 기 등 국가전략로봇 (국방, 우주, 원자력, 방재, 해양, 농업, 건설 로봇) 1. 2 기술개발의 필요성 기술적 측 면 2 1 세 기에 는 기술융 합 가속 화 에 따 른 새 로운 제품 과 산업 등 장 예상 지능로봇기술은 기계, 전자, 정보, 생물, 의공학 등 다양한 기술분야의 융합과 결합 으로 탄생할, 21세기를 대표하는 첨단시스템이자 미래산업이다. 21세기에는 기초과 학 성과를 토대로 새로운 시장을 개척하는 돌파형 혁신 (Breakthrough innovation)'과 서 로 다 른 과학기술의 융합을 통한 융합혁신 (Fusion innovation)'이 특징이다. 또한 미국의 세계미래학회 (World Future Society: WFS) 산하의 George Washington University Forecast는 21세기 첫 10년간 인류의 생활을 획기적으로 변화시킬 1 0대 기술 가운 데 하나 로 지능로봇 (smart robot)을 선 정 하였 다

29 지능형 로봇 시스템은 첨단 요소기술의 발전을 견인하면서 타 분야로의 기 술확산을 통해 전자, 자동화 등 연관 산업의 국제경쟁력 강화에 직접 기여 지능로봇기술은 시스템제어, 인공지능, 자연어처리, MEMS, 센싱, 신소재, 나 노기술, 정보기술, 감성공학 등 첨단기술의 혁신을 촉진시킬 수 있으며, 개발 된 첨단원천기술을 접목시킨 지능형 자동차, 자동검사장치, 지능형 빌딩, 무 인자동차, 지능형 장난감, 의료용 로봇 등 신제품 개발을 촉진시킬 수 있다. 현 재 의 조 립/ 가공/ 생 산 위 주 의 국내 기술수준 으 로는 변 화 에 의 적응 이 불 가능하기 때문에 새 로운 시 스 템 개발 위 주 (시 스 템 공학, 시 스 템 엔 지니 어 링 중 요성)으 로의 도 약을 이 루 어 야 할 필요성이 절 실 함 시 스 템 공학기술을 확보하지 못하면 우리는 앞으로도 선진국이 개발한 시 스 템을, 이미 적용되는 생산공정이나 기계설비를 수입해서 모방 생산하는 수 준을 벗어나기 어려울 것이다. 어느 한 부분에서라도 우리의 독자 모델을 개발해야 미래사회에서의 기술적 독립 및 선도역할을 할 수 있다. 경 제적 측 면 202 0년경 지능로봇 자체 시장은 자동차산업 규모보다 클 것으로 예상 (일 본, 동경대) 이 에 선 행하여 다양한 지능로봇이 향후 조기 ( 년경)에 시장을 형 성하기 시작할 전망이다. 일본의 혼다(일)사는 향후 자동차산업은 low-tech 산업으로 전락할 것으로 보고 최첨단의 하이테크가 될 로봇기업으로 탈바 꿈하려고 시도하고 있다. 자 동 화 분 야, 기계 전 자 분 야 등 에 미 치 는 경 제적 파 급 효 과 막 대 부품소재산업 육성, 에너지 절약형 경제구조, 중소기업 활성화 등에 적극 기여할 수 있으며, 기반기술 확보와 적극적인 기업화로 부품업체의 체계적 육성과 기술자립형 산업구조 구축이 가능하다. 88~97년간 부품 소재분야 무역적자 규모: 1,300억불대 품목별 수입의존율: 휴대전화(55%), 펜티엄 Ⅲ급 PC(50%), 발전용 가스 터빈(80%), 산업용로봇(80%) 지능로봇기술은 원천 기술 확 보 를 통 한 목표 지향 적 연구개발로 세 계적 경 쟁 력 을 확 보 할 수 있 는 분 야 - 5 -

30 지금까지의 기술적 성과 (전자, 반도체, 정보분야 등)을 토대로 연계 추진이 가능하고 우리 전략산업의 기술 수준을 한 단 계 끌어올릴 수 있는 핵심고 리이다. 사 회 문화 적 측 면 긍정 적 측 면 저출산 사회와 고령사회/노령사회에서의 노동력 제공과 노인복지서비스 수요 해결의 대안이 될 수 있으며, 가정과 가족, 자녀 등에 관한 전통적 개념 약화 에 따른 나홀로 사회 의 동료로서 사회적 역할을 담당할 수 있을 것이다. 지능로봇과 공존하는 미래사회를 고려한 사회시스템 설계 (로봇이 쉽 게 인 식할 수 있는 신호체계 개발과 사전 구축 등)으로 미래의 사회경제적 비용 을 절감할 수 있다 (예: 무인자동차를 위한 지능형 도로의 설계). 부정 적 측 면 살인 프로그램이 입력된 로봇의 등장 가능성에 따 른 사 회 안전 문제 대 두 인간형 로봇이 육체노동과 서비스, 사무직 업무를 잠식함으로써 고용 문 제 대 두 가능 인간은 기초 생산분야 (농업 등)에서 컴퓨터가 할 수 없는 고도의 고급지 능분야 일만 수행 (양극화)한다는 일부 의견도 있다 1. 3 연구기획 추 진 구성 본 기본계획을 통해 국가적 기본계획을 마련 하기 위 한 의 견 수렴 과정 의 중 요성을 감안하여 본 기획사업에서도 기존의 하향식보다는 상향식 방법을 채택 하였고, 연구분야를 시장성, 상품성 및 실용성을 고려한 응용 실용화 기술분 야 와 공통으로 적용될 핵심기술인 원천기술분야 로 구분하여 추진하였다. 또한 종합적 컨센서스 도출과 효과적인 연구를 위하여 매트릭스 시스템을 도 입 하여 정부 및 산 학 연 관련전문가가 광범위하게 참여케함으로써 객관적 이고 타당성 있는 계획시안을 마련하고자 노력하였다. 결과로 본 기획사업에 참여한 기획위원들의 명단을 부록 1에 첨부하였다. 각 분 과 기획 연구원들 간의 주기적 모임을 통하여 부문별 연구성과를 공유 하였으며, 기획 기간 중, 관련 전문가 및 참여자들의 의견수렴과 홍보를 위해 홈페이지 ( / k istep.hihome. com )을 운 영 하였 다. 본 기획의 주 요정 책 및 기술개발방향 - 6 -

31 에 대하여 국민 및 각계의 광범위한 의견수렴을 위해 공청회를 개최하였다 (공청회 내용은 부록 2 참조). 또한 종합한 기획 보고서(안)을 한국과학기술기획 평가원 특정연구개발사업 웹사이트 ( 2주간 ( ~ ) 공지하여 관련 전문가 및 참여자들에게 기획 보고서(안)에 대한 의견을 수렴하였다 연구기획 구성 국가지능로봇기술 종 합발전 기획위원회 국가지능로봇기술육성 연구기획 조 사 연구책임자: 임 용 택 기획분과 위원회 위원장: 이 석 한 기술기획 분 과 위 원회 정책 분과 위원회 - 경제,사회, 교육, 노동 시장 영향 연구 - 중요기술확보전략 - 남북기술협력 방안 연구 - 국내전문 인력현황 및 전략적 제휴대상 외국인 력 조사 등 - 과기부와 수요부처 관계 - 산/학/연 협력 방안과 연구소 설치 및 입법 연구 등 - 기술이전 체제연구 - 산업체 참여 방안 연구 등 총 괄 작 업 반 지능로봇기술발전기획위원회 구 성: 위원장 (민간인) 포함 10인 이내로 구성 - 위원에 분과위원장, 총괄작업반장, 관계부처 과장급 공무 원 포 함 기 능: 기획결과 종합조정, 기본계획 (시안) 최종검토 심의 기획분과위원회: 정책 및 기술기획 2개 분 과 구성 운 영 구 성: 분과별 기획특성에 따라 구성 (필요시 작업소위 구성 운영) 기 능: 부문별 기획작업 실시 및 계획시안 작 성 총괄작업반 구 성: 반장 (과기부 기계전자기술과장) 포함 6인으로 구성 - 반원: 과기부/ K ISTEP 실무자 및 기타 기획전문가로 구성 기 능: 행정지원, 기획작업 결과정리 및 최종계획(안) 작성 - 7 -

32 기획위 원회 구성 본 기획사업에 참여한 기획위원들의 명단을 부록 1에 주어진 바와 같고 본 절에서는 전체 기획위원들의 의견수렴에 협조해 준 각분야별 책임자들의 명단 을 아래와 같이 정리하였다. 성명 소속기관 직급 전공 비고 이석한 삼성종합기술원 전무 로보틱스 위원장 산업 계(연) 권동수 한국과학기술원 교수 자 동화 및 제어공학 위원 학계 권욱현 서울대학교 교수 전자공학 학계 권인소 한국과학기술원 교수 로봇공학 학계 김경근 (주)마이크로 로보트 대표이사 전자컴퓨터 산업계 김문상 한국과학기술연구원 책임연구원 로봇공학 출연(연) 김병국 한국과학기술원 교수 제어공학 학계 김병수 (주) 로보 티즈 대표이사 전 기공학 산업계 김병수 (주) 한울로보틱스 대표이사 전자공학 산업계 김성권 한국산업 기술대 학교 교수 기계공학 학계 김승호 한국기계연구원 책임연구원 로봇공학 출연(연) 김태송 한국과학기술연구원 책임연구원 전자공학 출연(연) 김훈모 성균관대 학교 교수 로봇제어 학계 남광희 포항공과대학교 교수 전자공학 학계 박경택 한국기계연구원 책임연구원 시스템기술 출연(연) 박귀태 고려대학교 교수 전자공학 학계 박영제 (주)트라이맥스 대표이사 로봇기술 산업계 박종오 한국과학기술연구원 책임연구원 마이크로 및 나노로봇 출연(연) 변명현 (주) 로보 티어 대표이사 제어공학 산업계 변증남 한국과학기술원 교수 전자공학 학계 서일홍 한양 대학교 교수 자동제어 학계 성학경 (주)삼 성전자 책임연구원 디지털 제어 산업계 신경철 (주 )유진 로보틱 스 대표이사 기계공학 산업계 염영일 포항공과대학교 교수 기계설계 학계 오상록 한국과학기술연구원 책임연구원 전자공학 출연(연) 오세영 포항공과대학교 교수 전자공학 학계 오준호 한국과학기술원 교수 기계공학 학계 윤송이 (주 )맥켄 지코리 아 컨설턴트 전자공학 산업계 윤용산 포항공과대학교 교수 생체역학 및 기계설계 학계 윤지섭 한국기계연구원 책임연구원 기계공학 출연(연) 이경전 한국과학기술원 교수 경영정보공학 학계 이범희 고려대학교 교수 컴퓨터,정보제어공학 학계 이종원 한국과학기술연구원 책임연구원 기계공학 출연(연) 이주장 한국과학기술원 교수 시스템제어 학계 임근배 삼성종합기술원 책임연구원 전자공학 출연(연) 장평훈 한국과학기술원 교수 기계공학 학계 정명진 한국과학기술원 교수 제어공학 학계 조동일 서울대학교 교수 제어시 스템 학계 조영조 (주)아이콘트롤스 대표이사 제어공학 산업계 조형석 한국과학기술원 교수 생산공정제어/자동화 학계 황 헌 성균관대 학교 교수 바이오 메카트로닉스 학계 - 8 -

33 기획일 정 일시 추진내용 비고 휴먼로봇 종합육성 기획회의 기획연구내용 및 추진내용 토론 연구기획과제 선정통보 및 연구계획서 제출 요청 인간형로봇공학육성방안 기획연구 인간형 로봇 1차 기획회의 기획추진 배경설명 및 쟁점사항 논의 휴먼로봇공학육성방안 검토회의 기획(안) 연구기획(안) 검토 지능로봇 육성방안 기획검토회의 지능로봇기술관련 전문가 집단 구성 국가로봇공학육성 전문가회의 기본계획 연구기획사업 추진방안 수립 및 주관기관 변경 국가 지능로봇공학 육성 기본계획 수립방안 연구기획사업 시작 특정연구개발사업 연구기획 평가사업 국가지능로봇공학육성 1차 기획회의 기본계획수립 부문 위원회 추진방안 검토 및 추진계획 토론 국가지능로봇공학육성 2차 기획회의 기본계획수립 부문 위원회별 Sponsor와 Owner구성 (40인) 및 향후 추진계획 토의 국가지능로봇공학육성 3차 기획회의 기본계획수립 부문 위원회별 관련 내용 발표 및 토의 국가지능로봇공학육성 전문가(Spons or)회의 기본계획수립 기본계획(안) 작성을 위한 총괄작업반 구성 검토 국가지능로봇공학육성 4차 기획회의 기본계획수립 부문 위원회별 관련 내용 발표 및 토의 ~ 국가지능로봇공학육성 위한 집체작업 기본계획수립을 총괄작업반 워크샵 국가지능로봇공학육성 5차 기획회의 기본계획수립 기본계획(안) 최종검토 및 의견조율 공청회 개최 관련 전문가 및 일반시민 의견수렴 - 9 -

34 2. 지능로봇기술 현 황 및 전 망 2. 1 주 요선 진 국의 육성정 책 및 기술동 향 미 국 미국은 1997년 이후 일본 주도의 로봇 산업에 대응하기 위해 상 하원에서 로봇 및 지능기계발전조치의 입법화를 추진하고 있다. 로봇 및 지능기계협력위 원회 (RIMMC: The Robotics and Intelligent Machines Cooperative Co uncil)에서 지능 기계협력 컨소시움(IMCC)을 조직하여 산업계 및 연방정부가 향후 5년간 1억 불 의 기술개발 자금을 지원할 계획이다. RIMCC는 연구소와 대학이 연계하여 로봇이 사회에 제공할 이익에 대한 비전 등을 연구하여 500개 업체, 대학 및 연구소가 유기적인 네트워크로 구축되어 있다. 또한, 건설, 농업, 광산, 건강보 조 등의 기존 시장과 가사, 방범, 교통 등 신규시장에서 로봇 관련 연구를 증 진시키고 있다. 로봇 산업에서 미국은 인간 대역뿐만 아니라 영화촬영용 동물 로봇, 가사 보조용 로봇에서 우주 탐사용 로봇에 이르기까지 다양하게 산 학 연구계가 특성화된 영역에서 기술개발을 추 진 하고 있 다. 연구소 및 대 학 을 중심으로 하여서는 특수 용도의 핵심기술을 개발하고 개발된 핵 심 기술 중 시 장 수요가 있는 기술은 기업체로 이전하여 상품화를 시도하고 있으며 기업 체는 핵심기술을 이어받아 노약자, 간호보조용, 청소용 혹은 보안용 로봇 등 생활에 도움을 줄 수 있는 지능로봇을 상품화하여 판매하고 있다. 학교와 연 구소에서 진행되는 대표적인 인간형 지능로봇연구로서, 미 국 M IT의 AI L ab. 에서는 인간의 인지과정을 모사하고 이를 이해하기 위한 플랫폼으로서 인간 형 로봇 COG 를 개발하고 있다. 또한 1 990년대를 뇌의 십년 (Decade of the Brain) 으로 부시대통령이 선포함으로써 인간 뇌의 지능을 로봇시스템에 적용한 기술개발이 이루어지고 있다. 한편 국방성의 D ARPA를 중심으로 Carnegie M ellon, M IT 등 대 학의 기초 연구를 지원하여 산업 용 로봇뿐 만 아니라 복지 박물관 안내 및 오락용 지능로봇이 개발되고 있다. 예로서 Carnegie M ellon 국립 박물관 Dinosaur 홀에서 방문객들에게 영상 및 음악을 제공하는 이동형 지능로봇 Sage를 개발하였으며 MIT 대학에서는 애완용 지능로봇 Yoppy를 개발하였다

35 미 국의 기술 현 황 미국은 제조업 등의 비 활성화와 고용효과의 감소라는 인력 중시 정책의 특성상 몇몇 분야를 제외하고는 로봇 연구가 답 보 상태에 머물렀다. 그러나 항공, 우주, 군사와 같은 특수 분야의 기술력은 타의 추종을 불허할 정도의 우수한 첨단 기술을 가지고 있다. 로봇 분야의 연구 인력과 기술력은 세계적 인 수준이며 전반적인 기초 연구가 매우 활 발히 이루어지고 있으며 이 분야 의 연구비 총액은 약 일본의 10배 정도로 추정된다. 향후 로봇 연구가 가속 화 되기 위해서는 기초 과학 분야의 뒷받침이 필수적인 데 미 국은 기초 과학 분 야에서 높은 기술 수준을 보유하고 있으며 이와 같은 기술력을 바탕으로 차 세대 로봇 개발을 시도하고 있고 특히 재활용 로봇, 의료용 로봇 등의 서비스 로봇 분야에서 집중적인 기술 개발을 시도하고 있다. 미국 irobot 사에서 개 발한 irobot-le 로봇은 경비, 애완동물 돌보기, 보모감시, 노인보호 등의 용 도로 개발되었다. 데스크 탑 컴퓨터에 대응되는 기능을 보유하고 있으므로 경 우에 따라서 가정에서 컴퓨터로 사용될 수 있으며 이동 기구를 이용하여 계 단이나 문턱과 같은 장애물을 회피할 수 있는 능력이 있으나 외형이 인간 친 화 적이지 않고 로봇의 지능적인 측면은 현재 초기 단계로 주로 웹을 기반으 로 원격조작할 수 있는 로봇으로 개발되었다. 네트워크와 브라우저를 통하여 원격지에서도 로봇을 조작할 수 있으며 로봇이 위치하는 장소의 화상을 전송 하는 기능을 가지고 있다. 하지만 가정용으로 사용하기에는 아직까지 동작시 간이 짧고 충전시간이 긴 단점이 있다. 한편 Cye-SR은 실용적인 면을 바탕 으로 청소, 우편 배달, 커피 배달 등 가정이나 사무실에서 사용하기 위해서 개발된 로봇으로 이것은 현재 $900 정도에 판매하고 있으나 용도가 제한되어 있다는 단점이 있다. 일 본 전세계 산업용 로봇의 60%를 보유하고 있는 일본은 1970년대부터 기술개 발, 보급, 산업기반 육성 등을 전략적으로 추진하고 있으며 강력한 기반 기술 과 요소 기술을 토대로 기존의 산업용 로봇 시장 이외에도 신규시장 창출을 위 한 선 도적인 로봇 기술개발에 정부가 적극 적으 로 투 자 하고 있 다. 일 례 로 통 산성주도의 극한작업로봇 프로젝트, 인간형로봇 프로젝트 ( ) 등 을 진행하고 있으며, 2001년 경제산업성은 일본이 로봇분야에서의 선두주자를 목표로 하는 21세기 로봇 챌린지 중장기 계획을 발표하였다. 한편 혼다는 독자적으로 이미 인간형 로봇 P3와 ASIMO 개발을 위해 10년간 총 2000억원

36 의 연구비를 투입하였고, 이를 기반으로 로봇의 실질적인 적용을 시도하는 프 로젝트에 2000년 기준 약 1000억원의 연구비를 투입하고 있다. 산업용 로봇 분야의 세계시장 규모는 약 60억불이며 연간 성장률이 10%대로 유망한 산업 이다. Fanuc, 야스카와, ABB 3대 로봇 제작사가 총 시장의 30% 이상을 점유 하고 있고, 가동중인 산업용 로봇의 수는 65만대로 추정되고 있다. 비제조업용 로봇은 특정 로봇 공급 업체보다는 해당 분야의 기존 산업체들 을 중심으로 로봇 사업을 전개하고 있다. 건설용 로봇의 경우는 건설시공업체 인 가지마 건설, 다케나카 공무점 등이, 통신선 보수로봇의 경우는 NTT가 로 봇 사업을 전개하고 있으나 시장 형성단계로 아직 경쟁체계가 구축되어 있지 않은 상태이다. 또한 애완용 로봇과 축구 로봇을 통 하여 로봇의 마인드를 확 산시키고 있다. 소니, 혼다, NEC, Matsushita, 미쓰비시, Omron 등의 대기업 을 비롯한 수많은 기업들이 거대시장을 예상하고 개인용 로봇 시장 공략을 개시하고 있는 상태이다. 이들이 개발하는 로봇 분야는 완구용 로봇부터 인 간 형 로봇에 이르기까지 매우 다양한 형태를 지니는 데, 혼다의 2족 보행 로봇 은 월드컵에서 시구를 할 예정이며, 반다이, 타카라, 토미 등의 완구회사에서 는 디지털 완구 로봇을 출시할 예정이다. 신문 방송 등의 대중매체에서는 거 의 매일 로봇 관련 소식을 보도함으로써 일상생활 속에서의 로봇에 대한 저 변확대를 꾀하고 있다. 일본 로봇 공업회는 2010년경 개인용 로봇의 수요가 급 증 하여 향 후 로봇 시장을 주도할 것으로 예측하고 있으며 개인용 로봇 중 가정용 로봇 수요가 가장 많 을 것을 예측하고 있다. 정부 주도하의 집 중 적인 연구 개발과 투 자 로 로봇 기술의 효시인 미국을 앞지르며 과거 20여년 동안 산업용 로봇에서 세 계 제 1위의 로봇 강대국으로 자리 잡으면서 로봇 분야의 많은 요소 기술과 기반 산업을 육성 보유하고 있다. 산업용 로봇의 한계를 극복하기 위해 차세대 로봇 개발에도 지속적으로 집 중적인 투자를 하고 있으며 산업용 로봇의 고급화를 추진하고 있다. 또한 대 기업들의 주도하에 이미 차세대 로봇 시제품과 제품을 양산하고 있다. 강력한 정부 주도와 대기업 중심의 거대 프로젝트를 통하여 대규모 차세대 로봇의 개발을 추진하고 있으며 대규모 컨소시움을 통하여 개발하고 차세대 로봇 중 에서 개인용 로봇 개발에 연구를 집중하고 있다. 하지만, 일본이 가지고 있는 최대의 약점은 창의적인 분야의 로봇 기술 개발이 부족하다는 점이다. 이것은 일본 사회가 가지고 있는 경직성에 의한 것으로 판단되는 데 창의적 기술은 차세대 로봇 산업의 가장 큰 성공 요인으로 작용할 것으로 사료된다

37 일 본의 기술개발 전 망 새로운 기술을 도출하여 새로운 분야의 로봇을 설계하는 것이 아니라, 현재 개발된 기술을 활용 조합하여 먼저 제품으로 구체화하는 전략으로 새로운 분 야 의 로봇을 개발하고 있다. 또한 인간형 로봇을 본격 적으 로 활 용 하기 위 하여 신 뢰 성 기술을 개발하고 있으며 이것은 혼다와 소니를 중심으로 하여 상품화 를 시도하고 있으며, 2족 보행 로봇 개발 분야에 있어서는 세계에서 독자적인 기술을 보유하고 있는 상태이다. 산업용 로봇의 표준화를 주도함으로써 표준 화 기술을 주도하고 있다. 일본의 로봇산업 수요예측 은 표 3 과 같 다. <표 3> 일본 로봇 산업의 수요예측 (단위: 억엔) 구분 1995년(실적) 2000년(예측) 2005년(예측) 2010년(예측) 제조 업 2,412 4,900 5,400 6,980 산업용 비제조업 62 2,300 5,400 - 합 계 2,474 7,200 10,800 - 개인 용 ,746 11,628 수출(개인용 제외) 2,320 2,370 2,610 3,380 총 계 4,794 9,570 13,410 - 유 럽 자료: 일본로봇공업협회, 일본산업현황과전망 1997[2] EU에서는 EUREKA, ESPRIT, BRITE, TELEMAN 등의 산학연 협 동 연구 가 대규모로 실시되고 있으며 1996년부터 독일 국립정보기술센터와 스위스 제네바대학 등 10개 연구기관의 협력 아래 시각을 구비한 지능형 로봇을 개 발하는 VIRGO 계획을 추진중이다. 독일 프라운호퍼연구소에서는 척추수술 등 섬세하고 정밀한 움직임에 적합한 외과수술용 로봇을 개발 중이며, 영국 다이슨사는 센서를 이용해 의자나 책상 등 장애물을 피해 다니며 청소할 수 있는 자동 주행형 청소로봇 개발 ( ) 중이다. 스웨덴의 린셰핑대학은 사 람의 혈액 속에서 간단한 수술 등 작업가능한 길 이 0. 5mm, 폭 mm 의 초 소형 로봇을 개발하였다. 스위스대학 신경정보학 연구소에서는 인공지능기술 개발을 위한 시각칩 및 청각칩 등을 개발 중에 있다

38 2. 2 국내현 황 및 기술수준 분 석 국내현 황 98년 현재 국내 산업용 로봇시장규모는 세계 6위, 로봇 사용대수는 세계 5 위, 로봇 밀도는 세계 2위 차지를 차지하고 있다 (UN-ECE World Robotics, 1999). 한국과학기술연구원(K IST)을 중심으로 서비스로봇, 개인용 로봇 및 인 간형 로봇에 대한 연구가 지속되고 있으며, 원자력연구소를 중심으로 원자력 발전소를 위한 전용로봇에 대한 연구가 이루어지고 있고, 한국기계연구소에서 극 히 부분적으로 산업용 로봇에 대한 연구가 진 행 중이다. 특히, KIST의 경우 1999년 4족 보행이 가능했던 센토 이후 최근 가정용 로봇 아이작(ISSAC), 바퀴로 이동하는 인간형 로봇 미모트 (MIMOT), 위험지역 로봇 롭헤즈 를 개발하여 선보임으로써 명실상부하게 한국의 로봇연구를 주 도 하고 있 다. 학계 에서는 KAIST에서 ERC 사업으로 진행중인 Welfare Robotics"에 대한 연구 를 제외하면 각 실험실 단위로 해당분야별 핵심기술 개발을 위한 연구가 진 행 중이다. 이와 함께, 로봇이 다양한 분야의 기술을 총 집결하여 하나의 시스템 을 구축해야 하는 대형 복합 과제라는 측면에서 개인화 되어있는 대학교의 연 구인력과 산업체의 상업화 능력을 유기적으로 결합할 수 있는 연구소의 역할 이 필수적이다. 특히, 전기, 전자, 컴퓨터, 기계 공학분야 뿐 아니라 뇌공학, 심 리학, 의학 등의 다양한 분야의 연구자가 참여하는 다 학제간의 유 기적인 시 스 템 연구가 예상되기 때문에 이를 위한 중심 (POST) 역할을 연구소에서 충분 히 수행할 수 있을 것으로 판단된다. 현 황 국내 사정은 로봇분야에 대한 생산기반 및 체계적인 연구부족으로 연구기반 이 취약하다. 지금까지 대부분의 로봇연구는 고립 분산적이고 산업과의 연계성이 낮음. 전체 시스템을 구성할 수 있는 몇몇 부분적 연구 (뇌연구, 인공시각, 이 동제어시스템 등)과 소규모 로봇 프로젝트가 각각 독립적으로 진행. 산업용 로봇개발 및 연구를 중심으로 센서, 시각, 음성인식 등과 같은 첨 단 기반기술에 대한 기초연구가 미미하고 부품 국산화율이 저조함. (약 20% 이하)

39 대 기업은 로봇기술 및 정보의 독점과 더불어 로봇 생산 및 수요도 대기업 중심으로 시장형성이 되어있어 로봇산업이 중소기업적 특성을 갖고있지만 관련 중소기업이 현실적인 어려움으로 역량발휘를 못하는 실정이다. 최근 유진로보틱스(주), 우리기술(주), 한울로보틱스(주) 등 20개 이상의 벤쳐기업 중심으로 엔터테인먼트 로봇, 퍼스널로봇, 홈로봇 등의 지능 로봇 개발 및 제품 출시. 구동기, 감속기, 베어링 등과 같은 로봇 핵심부품에 대한 기술자립도가 이 루어지지 않아 수입 의존도가 높고 가격 경쟁력이 없어 수출이 부진하다. 로봇의 핵심구동부품들을 수입하여 사용하므로 원가부담이 높 고 대 외 경 쟁력이 약함. 산업용 로봇만으로는 시장규모가 작고, 선진국 대비 가격 경쟁력이 낮음. 대기업 중심 및 계열사 중심의 시장형성으로인해 채산성이 낮음. 국산품 사용에 대해 보수적임. 개인용 로봇의 신규 잠재시장에 대한 대비가 전무한 상태임. 선진국과는 5~8년의 기술격차를 보이고 있다. 우수한 인적자원과 창의력, 정보 전자 반도체 분야의 성과 활용 가능 성, 남북 강점분야간의 전략적 결합, 탄탄한 국내 로봇 수요 기반 (작업 자 만명당 로봇 사용대수 세계 3위) 등을 고려할 경우 우리의 잠재력은 매우 큼. 세계적 경쟁력을 갖출 수 있는 분야. 로봇에 관한 국민 인식 확산 및 대중화를 위한 노력으로 최근 지능로봇경 진대회, 로봇올림피아드, 마이크로마우스 경진대회, 로봇축구대회, 청소년 로봇캠프 개최 등 다양한 행사가 활발히 진행중이다. 연구자 원 및 연구투 자 정부지원 로봇연구개발은 지난 10여년간 산업자원부는 제조업용 로봇, 과학 기술부는 기초기술 확보 관련 로봇 연구과제를 수행 하고 있 다 (표 4 참 조). 과학기술부는 특정연구사업으로 로봇의 원천기술 개발을 지원, 98년부 터 5년간 서비스 로봇 개발사업을 지원. 과학기술부는 민군겸용기술개발사업, 정보통신부는 해저로봇개발이 나 네 트워크기반 로봇기술 개발 등에 소규모 지원. 과학기술부 및 산업자원부 공동으로 G 7사업의 하나인 첨단생산시스템개

40 발 연구사업 지원 (첨단생산시스템용 산업용 로봇 개발 포함). 산업자원부는 산업기반기술개발사업 (구 공업 기반 기술개발사 업 )으 로 산 업 용 로봇관련 핵심기술개발 지원, 최근 비제조업용 서비스 로봇관련 개 발에 대 한 지원 시 작 (예: 청 소 용 로봇개발). 국무조정실, 교육인적자원부 (학술진흥재단), 정보통신부, 산업자원부 (중 소 기업청 ), 국방부, 농림부, 건설교통부, 보건복지부 등에서 1990년 이후 약 206건의 소액 (평균 3000만원 이하) 연구비 지원. 최근 선진국의 잇따른 개인용 로봇의 발표의 영향으로 한울로보틱스 (주), 우리기술(주), 유진로보틱스(주), 다진시스템(주) 등 다수의 벤처기 업이 개인용 로봇에 관심을 보이고 있으며 실제로 청소로봇이나 오락 용, 완 구로봇과 같이 제한된 용도의 개인용 로봇의 개발 및 제품을 출 시하고 있음. < 표 4 > 국내 연구원, 대학 중심의 비산업용 로봇 연구 현황 단체명 주력로봇 내 용 현황/특성 KIST - 휴먼 로봇 - 서비스 로봇 Task 응용기술 leg, arm, 신 기술개발주력 hand 고도기술 원자력연구소 - 원격로봇 원격조작기술 국책/자체연구 생산기술연구원 - 건설용 로봇 - 산업용로봇 응용 F ield용 로봇기술개발 국책/자체연구 대 학 - 기초기술 다양한 고도기술연구 연구개발능력 보유 로보틱스연구조합 - 로봇 - 응용시스템 산업체의 공통애로기술 공동 개발 예정 국책/기업과제 한국로봇축 구협회 - 마이크로로봇 축구로봇을 중심 로봇의 POSCO를 저변확대에 기여 기업 후원 비롯한

41 기술수준 분 석 정 밀 메 커 니 즘 과 감 각 기술에 서 는 비 교 적 열 세 - IMF 이후 산업환경 변화에 따른 수요량 저하에 대응하기 위하여 산업용 로봇업계에서는 기능과 성능을 개선하려는 노 력 중 임. - 기반 기술의 부재와 핵심 요소 기술의 부재로 한계성을보이고 있는 형편임. 제어 기술과 응 용 기술면 에 서 는 동 등 하거 나 강 점 을 가짐 - 몇몇의 대학과 연구소 등을 중심으로 하여, 차세대 로봇 관련 제어 기술과 응용 기술면에서는 강점을 지니고 있음. - 상품화 기술에 대한 보다 더 큰 노력이 필요함. 벤 처기업 을 중 심 으 로 하는 차 세 대 로봇 기술 개발 노 력 - 현재까지의 연구 개발은 대부분 산업용 로봇 연구가 중심이어서, 차세대 로봇에 대한 기초 연구가 미미한 실정. - 추진중인 내용은 기업의 비공개로 인하여 현황파악이 어렵고 또 선진국과 는 상당한 기술차이를 보이는 것으로 평가되고 있음. [ 문제점 ] 선진국에서는 다양한 기업이나 연구기관에서 개인용 로봇의 시장개척을 위해 기술개발을 추진하고 있으나, 국내의 로봇기술의 연구는 로보틱스 연구조합 등 과 기업주도의 연구단체 및 KIST 등과 같은 몇몇 정부출연연구소 등을 위주 로 추진되고 있으며, 업체 자체의 연구 및 투자가 축소됨에 따라 국가과제에 대한 의존도가 심화되고 있고 제한적인 영역에서 기술개발을 수행하고 있다. 부품/소재 산업의 국내 기술 전무 - 국내에 가장 취약한 문제점은 핵심정밀부품(감속기, 베어링 등)에 대한 기술이 부족하다는 것임. 이 부분은 단기간의 연구 개발로 이루어질 수 없 는 부분이기 때문에, 장기간에 걸친 지속적인 투 자 가 필요한 형 편. 중소기업 위주의 customized manufacturing 년 이후 독자기술을 확보한 벤처기업 형태의 로봇 전문회사들이 나 름대로의 기술력을 보유하고 그나마 선전하고 있으나 아직은 국내시장 의 안정적인 시장확보를 못하고 있음

42 2. 3 분 야 별 지능로봇기술 동 향 및 분 석 전 술한 바와 같이 지능로봇기술이 너무 광범 위 하기 때문에 지능로봇기술을 크게 응용실용화 기술분야 와 원 천 기 술 분 야 로 나누어 살펴보고자 한다 응 용 실 용 화 기술분 야 응용 실용화 기술분야는 공장 자동화 (자동화 공장과 주 문형 제작, 비 구조 적 환경에서의 산업자동화: 농업, 건설), 인간지원 (의료 및 복지로봇, 오락 및 개 인용 로봇, 극한환경용 로봇), IT와 결합된 지능시스템 (지능형 가전, 주택 및 건물, 지능형 기계, 자동차 및 교통시스템) 및 NT, BT와의 연계 (마이크로 및 나 노로봇, 생체모방 및 자동화)로 나누어 검토하였다 공장 자 동 화 용 자 동 화 공장과 주 문형 제작 개 요 전 자 및 기계요소기술, 매카트로닉스 기술의 발전과 인간의 행복추구 욕구의 증대에 따라 생산 공정이 더욱 다 기능화, 지능화, 고 정밀화, 인간 친화화 될 것으로 기대된다. 이러한 추세를 로봇화 (Robotization)이라 하며, 대표적인 대 상 공정으로는 CNC 공작기계, 로봇 매니퓰레이터, 반도체 제조공정, 광통신부 품 제조공정 등이 있다. 이러한 산업 분야의 자동화는 앞으로 더욱 가속화 될 것이며 또한 더욱 지능화 될 것으로 기대 된다. 또한 현재와 과거에는 반복 단순 작업을 수행하는 매니퓰레이터로서 산업용 로봇으로만 대변되던 로봇의 정의가 앞으로는 산업용 로봇, CNC 공작기계, 반도체 및 LCD 제조공정, 광통 신부품 제조공정, 자동차 뿐만 아니라 Bio Business, Optical Business, Nano Business 등을 포함하는 전용화 설비 등으로 확대되어 나갈 것이다. 앞으로의 자동화 설비가 과거와 달리 보다 다 기능이고 지능적이며 인간 친화적인 모습 으로 발전하여야만 미래에도 경쟁력을 가질 수 있기 때문이다. 이러한 시스템 의 구현을 위해서는 대상 공정의 특성을 파악하고 이를 전용화 할 수 있는 시 스템 기술의 구축이 필수적이다. 시스템을 구성하기 위 한 단 위 기술로는 netw ork ing 기술, 자 동 제어 기술, 인

43 식 기술, navigation 기술, 인공지능기술, 고정밀 위치결정기술, 센서 기술 등이 있다. 이것들은 시스템의 성능을 향상시킬 수 있는 기초 단위 기술이다. 자 동화 공장 및 전용화 설비에 사용되는 로봇은 그 성격상 고 정밀성과 내구성, 안정성을 요구하며 따라서 매우 고가이다. 이러한 로봇의 성능을 좌우하는 부 품 요소는 성능 구동기 (서보 모터) 및 드라이버, 리니어 모터기술, 고성능 감 속기, Guide rail, Ball screw, 제어기, FA 센서 등이다 자동화된 공장이나 전용화 제조설비는 그 특성상 다른 기술의 발전을 주도 해 나아가는 분야이다. 즉, 기술의 발전 (Computer, Networking, Information, Precision Technology의 급속한 발전), 생산시스템 변화 (Agile, cell-type system), 로봇의 Intelligence를 기반으로 고도의 숙련된 작업 Know-how를 로 봇에 포함하여 보급 확대, 정보와 생산시스템을 연결하는 매개체 역할이 증대 되고 있다. 산업용 로봇의 보급은 매년 10~20% 성장을 보이고 있으며, 특히 중국, 동남아 등 개도국 중심으로 확대되고 있다. 기술의 필요성 오늘날 생산 개념의 변화가 가속화되고 있다. 즉 Mass Productive Manufacturing 은 Mass Customization Manufacturing으로 전환 될 것이며 이에 따라 World-wide, Real-time 생산체제, Full-automated Factory, 다품종 소량 생산 대응, 고속 전 용 생산 System, Low Cost, High Productivity 추구의 새로운 생산 방식 (Intelligent M anufacturing Sys tem )에 기초 한 시스템이 보편화되고, 신 로봇 기술, 즉 Simple, Flexible, Precision Robot Mechanism, Network-based Tele-Operati on, Environment Perception & Intelligence, High level H uman-m achine Interface가 주류를 이루게 될 것이다. 예를 들어 반도체 관련 설비투자비와 로봇관련 산업 의 국내시 장규 모를 보면 표 5, 6과 같다. <표 5> 반도체 관련 설비투자비 현황 구 분 1999 CAGR (%) 비율(%) 비율(%) ('99 -'03) Total (M $ ) 34, ,710 63,859 62,307 68, 일 본 (M$) 7, ,622 14,490 12,838 13, 미 국 (M$) 9, ,438 15,391 14,606 15, 유 럽 (M$) 4, ,351 8,484 7,788 8, 아시아 (M$) 12, ,299 25,494 27,075 30, 자료: 2000년 반도체 제조장치 Databook [3]

44 <표 6> 로봇관련 산업의 국내시장규모 현황 (단위: 억원) 시 장 규 모 기술분야 연평균증 가율(%) 90년 95년 96년 97년 (91~97년) NC 공작 기계 3,244 5,898 6,510 5, 산업 용 로봇 248 2,212 2,297 1, CAD/CAM 637 1,532 1,797 1, PLCs 312 1,000 1, 자동창고 755-1,850 1, 기타 1,610 2,354 2,763 2, 계 6,806 16,094 16,317 14, 주: 1) 기타에는 FA센서, 서보모터, DCS, 인버터 등 포함. 2) 자동조립장치 제외 이러한 변화는 향후 10~20년 사이에 급격히 일어날 것이며 이에 능동적으 로 대 처하기 위한 연구 개발이 필수적이다[ 4]. 전 략 적 기술분 석 <표 7> 자동화 공장과 주문형 제작 로봇기술의 SW OT 분석 강 점 약 점 - 정보화 기술 (I.T.) - 부품 소재 산업구조가 매우 취약 - 자동차, 반도체, LCD 산업 지속 성장 - 응용분야의 특정분야 편중 - 충분한 고급 인적 자원 및 단위기술의 확보 기 회 위 협 - BT, NT 등이 국가 중점사업으로 선정 - 자동차, 반도체 등 제조업 성장률 둔화 됨으로써 미래 수요기반 확보 로 기존의 산업용 로봇 시장 위축 - 중국, 동남아등 주변 개도국 잠재 시장 - IT, BT, NT의 산업화 지연 시 로봇시 의 급성장 장 성장 지연 - 로봇 분야 신규 벤처 창업 증대 선 택 과 집 중 선택 - 로봇의 지능화 공정 Know-How 사 업 Solution Provider - 로봇의 Network화 표준화된 생산 방식 High Productivity Low Cost 제조 경쟁력 혁신 - 충분한 인적 자원을 바탕으로 한 부품 소재 산업의 육성

45 집중 - 기존 산업: 자동차, 반도체, LCD - 전통 산업: 핵심요소부품기술, 소재기술 - 신규 산업: B io B usiness, Optical B us ines s, Nano Business <기술 수요처> <기술 공급처> 생산기반 산업체 로봇공학 연구그룹 -Manipulator -공작기계 -SMD -반도체 (단순 반복 작업) (산 ) (수입) < 핵심부품 공급처> (학 연) -인공지능 -화상인식 -Haptic -Human Interface -각종센서 (기능화/인간 친화화) 기술요소 부품 <기술 수요처> 생산기반 산업체 -Manipulator -공작기계 -SMD -반도체 (단순 반복 작업) -감속기 -모터 -베어링 및 가이드 (고성능, 고정밀) (산 ) (학 연) (국산화) < 핵심부품 공급처> 기술요소 부품 -감속기 -모터 -베어링 및 가이드 (고성능, 고정밀) <기술 공급처> 로봇공학 연구그룹 -인공지능 -화상인식 -Haptic -Human Interface -각종센서 (기능화/인간 친화화) 일본/미국 < 그 림 1 > 산업로봇 기술 구조도 발전 전 망 및 기대 효 과 현재의 로봇 공학은 로봇관련 기술을 크게 요구하고 있 는 산업체, 특히 공 작기계, 반도체, SMD 등 제조업 기반 산업과 크게 유리되어 있는 실정이다. 많 은 로봇공학 관련 연구에서 이루어낸 많은 성과들 - 인공지능, sm art s ensor 기술, 화상인식기술, Haptic 기술, Human interface 기술 등 - 이 제대로 수요 처에 공급되지 못하고 있다. 이는 이러한 제조 업 기반 기술들 은 정 통 기계공학 생 산기술을 근간으로 하고 있어 현대 로보틱스와 양 분야간의 대화와 이해의 폭이 크게 제한되어 있음을 의미한다. 따라서 미래에는 로봇 공학자들이 더욱 과감하게 산업용 자동화설비를 로봇화 (Robotize) 하고 지능화 하는 데 앞장서 야 할 것임을 시사한다. (그림 1 참조)

46 뿐만 아니라 산업계의 요구에 부응하는 고성능 로봇 시스템을 구성하기 위 하여는 수입에 절대 의존하고 있는 핵심부품 산업의 국산화에 끝없는 노력을 기울여야 할 것이다. 핵심 부품 국산화 없는 Automated Factory와 Customized Manufacturing은 산업파급효과가 거의 없을 뿐 아니라 기술의 대외 의존도가 높아 취약한 산업구조를 가질 수밖에 없는 현실이 된다. 따라서 향후 국내의 로봇산업 기반의 건전성과 경쟁력을 위하여는 이러한 고성능 요소의 국산화가 절실한 현실이며 이러한 기반기술산업의 확립 없는 외양만의 성장만으로는 진 정한 로봇 산업의 성장을 기대 할 수 없을 것이다. 앞으로 10년 정도의 미래에는 보다 지능화 되고 성능이 뛰어난 Robotize된 전용화 설비들이 속속 등장할 것이고 이러한 로봇의 성공여부 평가는 이 로봇 이 수요처의 기대 (고성능, 고정도, 안정성, 신뢰도, 인간 친화성, 편의성 등) 에 얼마나 적절히 부응하느냐에 달려 있다. 여기에는 단순한 한 영역의 기술 만이 아니라 로봇 공학 전문가의 폭넓은 지식과 경험이 밑거름이 될 것이다. Technology Roadmap (산업용 로봇- 제조업) Products 1 단계 ( ) 2단계 ( ) 3단계 ( ) 로 봇 산업용로봇 로봇 국산화 기반 구축 로봇 국산화 기반 정착 반도체조립장비 정밀 조립 로봇 기술 개발 조립 전용화 설비 시스템 개발 조립 전용화 설비 시스템 구축 BT,NT,광부품조립로봇 조립 로봇 시스템 개발 조립 전용화 설비 구축 핵심요소기술 통신기술 NET Work 기술 Tele-operation 기술 제어기술 센서 기반 제어기술 개발 인간 친화형 제어기술 개발 인공 지능형 제어기술 개발 시각기술 단순 물체 인식 기능 복합 형상 인식 기능 3차원형상인식기능 요소부품기술 서브모터 서브모터 개발 및 설계기술확보 정밀 로봇용 서브모터 개발 서브모터 생산 시스템 구축 리니어모터 모터 개발 및 설계기술 확보 모터 생산시스템 구축 감속기 감속기 개발 및 설계기술 확보 정밀 로봇용 감속기 개발 감속기 생산 시스템 구축 제어기 개방형 제어기 개발 실시간 제어기 개발 인간 친화형 제어기 개발 센 서 센서 개발 및 설계기술 확보 정밀위치및힘제어센서개발 지능형 센서 개발 자동화 시스템 조립Cell 시스템 Agile 조립Cell 시스템개발 Agile 조립Cell 시스템실용화기반 신개념조립CELL 시스템개발 생산자동화 시스템 Automated Factory Net Work based 시스템 Virtual Manufacturing 시스템 분산제어 시스템 환경인식 지능 시스템 < 그 림 2 > 산업 용 로봇 기술개발 TRM

47 비 구조 적 환 경 에 서 의 산업 자 동 화 : 농 업, 건 설 개 요 생물산업 건설시공에서의 로봇기술 연구개발의 목표 는 작업생산성, 작업쾌 적성, 안전성, 환경보전성 향상을 목표로 한 인간, 컴퓨터, 기계의 복합시스템 (로봇시스템), 비구조적 Field 작업과 가변적 작업공정의 생력화와 환경변화에 대한 적응, 유해. 위험 작업대처 시스템 및 기술 개발이다. 세부목표로는 아래 와 같다. - 초생력화: 고기능 및 다기능의 바이오/건설산업 로봇 작업기술 - 작업 쾌적화: 편이성과 안전성을 고려한 로봇 작업기술 - 친환경 정밀화: 정보에 입각한 환경 친화적 정밀 바이오 로봇기술, 환 경 친화적, 생태 친화적 건설시공 로봇기술 아래의 표 8은 각 분야별로 로봇화 요구도를 나타낸 것으로서 건설, 토목 및 농업분야도 다른 분야에 비해 로봇화가 많이 요구되고 있다. < 표 8 > 연구과제 수에 의한 분야별 로봇화 기대도 순위 분야 과제수 10 쓰레기처리, 청소 45 1 건설, 토목 연구개발 43 2 의료, 복지 우주 37 3 농업, 축산업 전력(송전,발전) 36 4 서비스업, 기타 교 육(학교 ) 23 5 수산, 해양개발 광업 21 6 소방, 방재 통신 21 7 임업 가스 15 8 원자력 상, 하수도 8 9 운수창고 상업, 유통 5 계 918 자료:일본산업용로봇공업협회 설문조사[5]