제조용로봇기술및시장동향 VOL. 46 2017.3
목차 1. 서론 1 2. 제조용로봇산업동향 5 3. 제조용로봇시장동향 12 4. 제조용로봇기업및제품동향 15 5. 결론 23
제조용로봇기술및시장동향보고서 1. 서론 목적 본보고서는제조용로봇과관련한국내 외기술및시장정보를제공하여산 학 연각계에서사업화 전략수립시참고자료로활용하는데그목적이있음 제조용로봇의정의로봇은인간을모방하여, 외부환경을인식 (Sense) 하고, 상황을판단 (Think) 하고, 자율적으로동작 (Act) 하는기계로정의함 - 로봇은사용용도에따라개인서비스용로봇, 전문서비스용로봇, 제조용로봇으로구분됨 < 표 > 로봇의분류 구분범위주요제품 개인서비스용 전문서비스용 가사 건강 교육등생활전반의개인지원 국방 의료등전문분야의작업수행 청소로봇, 소셜로봇, 교육로봇, 애완로봇, 가사지원로봇 수술로봇, 보행보조및재활로봇, 감시로봇, 국방로봇, 건설로봇, 농축산로봇 제조용제조현장에서생산 출하등의작업수행이적재용로봇, 조립로봇, 용접로봇, 협업로봇 제조용로봇은고정또는움직이는것으로서산업자동화분야에사용되며자동제어가가능하고재프로그램이가능한다목적 3축이상의다축을가진자동조정장치로정의함 (International Federation of Robotics, IFR) - 세계적으로제조로봇의적용분야는자동차및전기전자분야가 70%~95% 를차지함 - 제조용로봇은크게조립용로봇과가공용로봇으로구분되고, 사용용도에따라이적재용로봇, 부품핸들링로봇, 공작물착탈용로봇, 용접용로봇, 표면처리용로봇, 조립ㆍ분해용로봇, 가공용로봇, 공정용로봇, 시험ㆍ검사용로봇등으로구분됨 01 l S&T Market Report
< 표 > 제조용로봇주요품목 주요품목 매니퓰레이터로봇 가공용로봇 주요제품및기술 엔드이펙터ㆍ그리퍼, 로봇핸드, 감속기, 엑츄에이터ㆍ모터, 관절, 다축로봇팔, 직교좌표로봇 연마용로봇, 디버링로봇, 절단용로봇, 기타가공용로봇, 도장용로봇, 코팅용로봇, 샌드블라스팅로봇, 세정용로봇, 기타표면처리용로봇등 제조용로봇 조립용로봇 이적재용로봇 부품조립용로봇, 부품분해용로봇, 접착및씰링재도포용로봇, 납땜용로봇, SMD, 기타조립분해용로봇등 파렛타이징로봇, 자동차내외장부품핸들링로봇, 전기ㆍ전자부품핸들링로봇, 웨이퍼카셋트이송용로봇, 웨이퍼핸들링로봇, 글라스이송용로봇, 식품이송용로봇, 기타이적재용로봇등 공작물착탈용로봇 용접로봇 절삭기계용공작물착탈로봇, 주물, 단조, 열처리제품핸들링로봇, 프레스제품핸들링로봇, 플라스틱사출품취출로봇, 기타공작물착탈용로봇등 아크용접용로봇, 스포트용접용로봇, 레이저용접용로봇, 기타용접용로봇등 출처 : 중소기업기술로드맵로봇응용 (2016) 제조용로봇의부상배경글로벌금융위기이후세계제조업의변화 - 범용제품대량생산을위한기존대형제조기업이동남아시장의인건비상승에따른생산비증가, 공정자동화에따른인력감축등에따라본국으로회귀하는리쇼어링 * 현상이발생하고있음 * 리쇼어링 (reshoring) : 국외로생산기지를옮긴자국기업이다시국내로들어오는현상 - 빠른제품수명주기와제품출시시기, 높은소비자기대수준에부합하기위해제품의기획, 설계, 생산, 유통, 판매등전과정을 IT기술로통합하여최소비용과시간으로고객맞춤형제품생산을위한자동화및다품종생산이가능한고객맞춤형유연생산체계의필요성이대두됨 - 기존제조방식에서제품생산의구조와개념이생산설비네트워크화를기반으로다양한주체에의한분산생산형태로변화중임 즉, 다양한제품을대기업공장이대량생산하고, 중 소기업은대기업계열을벗어나지역에특화된상품을소량제조하는오픈팩토리로전환중임 - 최근제조업위상강화, 노동고도화를통한양질일자리창출, 고임금체계개선, 고령화사회대응, 고부가가치생산을통한기업및국가경쟁력확보, 고급인재확보등을위해제조업의혁신적기술도입이필요함 02 l S&T Market Report
< 표 > 미국 일본기업의리쇼어링사례 기업 GE 보잉혼다파나소닉소니 주요내용 - 중국과멕시코에서켄터키주루이빌로공장이전 - 총 9 억 9400 만달러투자 - 세제지원과기술유출, 멕시코인건비상승이주이전이유 - 일본에서워싱턴으로비행기날개생산라인이전 - 2 만여개의직간접적일자리창출예상 - 주정부의 87 억달러에달하는세제지원과숙련인력확보가이전이유 - 도쿄인근사이타마현에 300 억엔을투자 30 년안에일본내공장증설 - 베트남과홍콩에있는오토바이생산기지일부를일본으로재이전계획 - 중국에서전량을생산하는전자레인지는고베에서, 50 60% 를중국에서생산하는세탁기와에어컨은각각시즈오카와시가현에서생산추진 - 화상센서의일본제 2 공장에 2015 년까지약 350 억엔을투자해생산능력 10% 증강목표 - 엔저로수출경쟁력확보되고있어, 판매가증가하면투자확대방침 출처 : KISTEP(2016), 스마트제조현황과표준화동향 인더스트리 4.0 기반 4차산업혁명의도래 - 인더스트리 4.0은제조업강국인독일이 ICT와제조업의융합을통해생산경쟁력을높이고제조강국으로서의입지를더욱강화하려는국가차원의제조업발전전략으로이를통해 4차산업혁명을선도하려함 - 자국의제조업강화및글로벌경쟁력강화를위해각국들은사물인터넷 (IoT), 사이버물리시스템 (CPS), 빅데이터, 인공지능, 로봇등과연계하여전략적으로글로벌표준을구축하기위해노력중임 - 이에따라제조업과산업생태계를구축하고산업, 경제, 사회전반으로확대하여신시장창출을위한플랫폼구축중임 < 그림 > 기술변화에따른산업혁명의 4 단계 출처 : KEIT(2015), 스마트팩토리기술동향 03 l S&T Market Report
4차산업혁명주도를위한주요국가별제조업육성전략 - ( 독일 ) 2011년부터인더스트리 4.0의슬로건하에국가차원에서스마트팩토리전략을추진중이고, 2015년다양한스마트팩토리기업들이참여하는개방형기술협의체인플랫폼인더스트리 4.0을결성하여정부에서적극적으로중소기업을지원하고있음 - ( 미국 ) 2012년이래 국가첨단제조전략 등제조업부흥정책을선보였고, GE등대기업을중심으로산업인터넷을중심으로스마트팩토리사업을주도하고있으며, 최근리쇼어링제조업체도가세하고있음 - ( 일본 ) 2000년대모노즈쿠리전략, 2013년산업재흥플랜등다양한제조업경쟁력강화정책들을추진해왔으며, 최근전세계적인 4차산업혁명논의에발맞추어, 일본정부와재계모두스마트팩토리에다시주목하고있음 보고서의범위제조용로봇의산업동향제조용로봇의시장동향제조용로봇의기업및제품동향 04 l S&T Market Report
2. 제조용로봇산업동향 제조용로봇의산업특징로봇은 IT, BT, NT 등과융합되어미래생활을획기적으로변화시킬파급효과가높은산업으로, 기계, 금속, 반도체, 전기ㆍ전자, 컴퓨팅 SW, 센서, 통신ㆍ네트워크등다양한기술을포함하고있음제조용로봇은자동차, 조선등대량생산산업에서대부분반복작업등에적용되고있으며, 현재중소기업의다품종소량생산방식에적합한로봇수요를반영한연구개발이진행중임 - 산업형태가대량생산시스템에서다품종소량생산으로패러다임이변화하면서작업환경이셀-생산 * 방식으로전환되고있으나, 현재의제조용로봇은셀-생산적용에한계가있음 * 셀-생산방식 : 소수의직원이처음부터끝까지여러가지의공정을담당해완제품을생산하는방식 - 현재의제조용로봇은구조적인문제로정교한작업에한계를가지고있고, 단순반복작업을위해개발되었기때문에복잡하고환경변화가발생하는작업현장에적용하기어려운상황임 지정된작업수행을위한사전프로그래밍기계 예방보수시스템 로봇으로운영되는변경가능하고유연한생산셀 생산기계로부터피드백을통한최적화 시뮬레이션기술통합으로실시간생산최적화 패턴인식방법을통한예측분석 보안을위한데이터패킷암호화 생산시스템의자동캡처, 모델링, 최적화 < 그림 > 자동차제조의미래 출처 : Frost & Sullivan(2016), Automotive 4.0 Robotics in the Future of Autobuilding 05 l S&T Market Report
제조용로봇의산업구조제조용로봇분야의전방산업은자동차, 조선등대형제조업, 컴퓨터, 스마트폰소형제조업, 반도체등정밀제조업, 제약ㆍ바이오산업등제조업이대부분임제조용로봇의후방산업은전자부품업, 기계부품업, 금형사출업, 물류, 유통, 항만산업, 금속, 로봇부품, 반도체, 센서산업등이있음 < 표 > 제조용로봇산업구조 후방산업제조용로봇분야전방산업 로봇부품및부분산업, 금속ㆍ기계산업, 전기ㆍ전자제어장치산업, 반도체ㆍ센서산업, 컴퓨팅 SW 산업, 재료ㆍ소재가공산업 협동로봇, 이적재용로봇, 가공용로봇, 조립용로봇 용접응용산업, 디스플레이산업, 식품ㆍ의료산업, 자동차, 조선등대형제조산업, 컴퓨터, 스마트폰소형제조산업, 정밀제조산업, 의약, 바이오산업 출처 : 중소기업기술로드맵로봇응용 (2016) 최근산업용사물인터넷 (IIoT) 의증가로제조용로봇가치사슬의끝단에있는시스템통합기업과부품제조기업들이증가될것으로예상됨 - 국내제조용로봇기업은 606개사로전체로봇기업중 32% 를차지하고있으며, 제조용로봇분야의종사자는 1만 1천여명임 (`15년로봇산업실태보고서 ) < 그림 > 제조용로봇의가치사슬 출처 : Frost & Sullivan(2016), Industrial Robotics Decoding the Robotics Impact on Manufacturing Collaborative 06 l S&T Market Report
제조용로봇산업현황 미국과유럽은제조현장에서로봇활용도제고를위한협업로봇, 제조용로봇개발, 일본은정부 R&D 공동연구를통하여기술개발및로봇확산에주력함 ( 미국 ) `11.6 월오바마대통령은자국제조업부흥차원에서로봇에주목하고 첨단제조파트너쉽 (AMP*) 을 발표하여제조업혁신전략을구체화하였으며, 현장에서인간을돕는협동로봇 (Co-Robot) 에지원을 확대하고있음 * AMP(Advanced Manufacturing Partnership) : 미국의제조업경쟁력을강화하고, 일자리창출을도모하기위한 6 억달러규모의프로젝트로 1 안보 2 첨단소재 3 로봇공학 4 제조공정을 4 대중점영역선정 - 로봇산업육성정책 (National Robotics Initiative) 발표를통하여, 인간과로봇의상호작용을강조하고있으며 차세대로보틱스기술개발등을목표로기초연구부터개발, 제조, 확산까지전주기를포함하고있음 - 차세대로보틱스연구는인간의역량을확장하거나강화하면서인간과함께일할수있는협동로봇 (Co-Robot) 의개발과활용에중점을두고있음 - 정부 R&D 투자는지능형로봇, 감성기술, SLMA 매니플레이터등기초로봇기술에집중하고있음 - 자국제조업은가변및재구성방식의조립라인도입을통해기존생산설비를다품종소량생산이가능한 셀 - 생산형태로재구성중 < 표 > 미국제조업의향후 15 년내달성목표 기간 5년 10년 15년 목표 24 시간이내의산업용로봇팔, 각종기구, 부자재취급용장치를이용하여, 신제품생산에필요한기초조립라인을설치, 구성및프로그래밍 8 시간이내의산업용로봇팔, 각종기구, 부자재취급용장치를이용하여, 신제품생산에필요한기초조립라인을설치, 구성및프로그래밍 1 시간이내의산업용로봇팔, 각종기구, 부자재취급용장치를이용하여, 신제품생산에필요한기초조립라인을설치, 구성및프로그래밍 출처 : 한국로봇산업진흥원 (2017), 미국로보틱스로드맵 ( 일본 ) Yaskawa, Nachi, Fanuc, Kawasaki 등주요제조업용로봇기업을중심으로기존제조업로봇기술고도화를추구하면서셀-생산용차세대로봇생산시스템을개발중임 - 일본은현재제조로봇시장의 60% 이상을차지하고있으며, 이러한시장주도권을향후에도계속이어갈수있도록노력중임 - 연구방향은제조용로봇의지능화, 사용편의성, 안전성에관한연구에집중하면서협동로봇및무인화로봇공장에대한기술개발을진행중이며, 최근로봇기업들은 ICT, AI, 산업자동화관련기업과제휴를통해 IT화를급속히진행하고있음 - R&D투자는센서기술제어기술, 재료기술등기술연구와휴머노이드를중심으로지원하고있으며, 특히, Honda, Toyota, Fujitsu 등대기업과동경대, 와세다대등대학에서폭넓은연구를진행중임 07 l S&T Market Report
(EU) 중소제조현장의로봇활용도제고를위해보급확산및안전기준개선등과더불어미래형협업로봇, 제조용로봇의지능화를위한첨단제조로봇기술개발에주력중임 - 인간과로봇의조립작업에서의협력하고조립작업공정을해외가아닌 EU내에유지시키고자하는 LIAA 프로젝트, 제조로봇과인간이안전하게협력함으로써사용성과생산성을극대화하는제조로봇지능화를위한 FACTORY-IN-A-DAY, RoboPartner 프로젝트, 중소제조업활성화를위한인간-로봇공동작업체계 SMErobotics Work System을추진중임 - 정부는유미쿼터스서비스와연계한로봇, 재활, 복지, 재난구조등에 R&D 집중투자중임 ( 중국 ) 제조용로봇시장과관련하여세계 1위의내수시장을보유하고있으며, 정부주도의적극적인지원으로제조업혁신과로봇산업의전략적육성을추진하고있음 - 2015년국무원은 중국제조 2025 를발표하고자동차, 기계, 전자, 위험제품제조, 군수, 화학공업등산업용로봇, 특수로봇, 서비스로봇개발을추진중임 - 2016년중국공업과정보화부, 국가개발위, 재정부는중국로봇산업육성로드맵인 로봇산업발전규획 (2016~2020) 을공동발표하면서 2020년까지산업용로봇판매량을 15만대, 자국제품비중 50%, 3개이상의선두기업육성목표를제시하고있음 - 중국의로봇시장은글로벌 TOP4 ABB( 스위스 ), Fanuc( 일본 ), Yaskawa( 일본 ) KUKA( 독일 ) 기업이시장의약 70% 가까이차지하고있음 - 최근중국기업인 Midea가 KUKA를인수하였고, Haier, Gree Siasun, Efort, GSK 등은자체적으로로봇개발에주력하는등많은기업이로봇산업에집중하고있어향후중국로봇기술이크게발전할것으로전망 - 기술경쟁력은핵심부품인서보모터, 감속기등에서는글로벌기업과격차가있지만제어기 (Controller) 부문에서는기술격차가매우좁음 ( 한국 ) 제조업육성을위해로봇및스마트공장육성계획을발표하고집중투자를지원하고있으나, 아직해외기업과비교하여기술및시장경쟁력이부족한실정임 - `14년관계부처합동으로 제2차지능형로봇기본계획 을수립하여 18년까지국내로봇생산액 7조원, 로봇수출액 2.5조원, 로봇기업수 600개달성을목표로추진중임 - `15년제조업의창조경제구현을목표로 4대추진방향, 13대세부추진과제를중심으로 제조업혁신 3.0 전략 을수립하고 8대스마트제조기술 * 을전략적으로뒷받침하기위하여 스마트제조 R&D 중장기로드맵 발표함 * 스마트센서, CPS, 3D프린팅, 에너지절감, 사물인터넷, 클라우드, 빅데이터, 홀로그램 - `16년 10월산업통상자원부는첨단제조로봇을활용해스마트공장의고도화를추진하고, 로봇산업발전을위해향후 5년간로봇산업에 5천억원투자전략을발표함 - 일본과유럽은고성능과대량물량기반의낮은가격경쟁력을갖고있고, 중국은 M&A 및정부지원을 08 l S&T Market Report
통해시장경쟁력확보에주력하는반면, 국내기업은일본과유럽에비해후발주자로기술및가격경쟁력확보가어려운상황임 - 핵심기술분야인모터, 센서, 액추에이터등의분야에서미국, 일본등로봇산업선진국과의기술수준의차이가존재하고, 현대중공업과로보스타등일부기업을제외하고인지도와브랜드가치에서상대적으로부족한중소기업이대부분임 - 지능형로봇기술수준은최고기술국인미국 (100%) 대비 EU(94.6%), 일본 (92.9%), 한국 (74.8%), 중국 (60.4%) 순임 (`14년기술수준평가, KISTEP) < 그림 > 국내로봇기업의경쟁력 출처 : KEIT(2017), 차세대제조로봇기술동향과산업전망 제조용로봇기술개발동향전자산업시장의제조로봇활성화 - 최근로봇시장은자동차제조용시장에서, 반도체및디스플레이등에적용되는전자부품용제조시장으로이동하고있으며, 특히, 자동차산업에주로적용되는용접, 도장, 판넬핸들링로봇중심에서, 솔라셀, 의료분야, 전자부품등주로조립및부분핸들링관련로봇기술로변화하고있음 - 정형화된대량양산생산체계에서기술수명주기가빠른전자산업의다품종소량생산체계로의제조업변화에따라로봇의구조및형태가달라짐 09 l S&T Market Report
< 그림 > 제조용로봇의적용처변화 (Yaskawa) 출처 : 중소기업기술로드맵로봇응용 (2016) 다양한조립작업을위한고기능화및다양화 - 다품종소량생산에적합하도록조립및부분핸들링에다양한기능을부과하여생산효율성을높이도록진화중 - 특히, 로봇의작업변화에대응할수있는센싱기술, 다양한환경에로봇을쉽게적용할수있도록해주는쉬운티칭기술, 다양한말단장치및힘센서개발에집중하고있음 - ABB, FANUC 등제조로봇기업들은생산성향상을위해고속운전및고기능화를통해생산성을확보할수있는다양한제품을출시중임 < 그림 > 제조용로봇의지능화 출처 : 중소기업기술로드맵로봇응용 (2016) 인간과공존하는협동로봇으로발전가속화 - 협동로봇이란산업자동화분야에사용되며자동제어프로그램을통해다목적의 3축또는그이상의축을가진제조용로봇중에서인간과같은공간에서작업을하는로봇을의미함 - 전자산업의다양한소형 IT제품및제품싸이클의빠른변화에따른다품종소량생산수요와이에적합한협동로봇의수요가발생하고있음 - 또한, 자동차공장등에서인간과로봇의협동작업이가능하게됨으로인하여기존에불가능하였거나아니면여러개의공정으로나누어서하던작업을인간과같은공간내에서작업을하게됨으로쉽게자동화설계가가능해짐 10 l S&T Market Report
- 국제표준화기구인 ISO 가제조용로봇안전요건에관한표준인 ISO 10218 을보완하는 ISO/TS 15066 규격을공식발표하면서, 기존의 Rethink Robotics 와 Universal Robots 외에도많은제조용로봇업체들이 협동로봇을출시하고있음 < 표 > 미국의인간 - 로봇협업로드맵 기간 로드맵내용 5 년 프로그래밍과적용이쉽고, 안전기준을충족하는고정형또는이동형조립로봇 10 년 명령받은작업을지속적으로수행하는동안, 인간작업자행동을감지하고적절한반응 ( 순응또는불응 ) 을취하는시스템 15 년 비정형적환경 ( 건설현장, 새로운형태의워크 - 셀 ) 에서, 인간작업자의행동또는다른로봇의동작을인식하고, 협업및적응할수있는시스템 출처 : 한국로봇산업진흥원 (2017), 미국로보틱스로드맵 < 그림 > KUKA 의인간 - 로봇협력이가능한로봇기술의시장진출계획 출처 : KEIT(2017), 차세대제조로봇기술동향과산업전망 11 l S&T Market Report
3. 제조용로봇시장동향 로봇시장동향 ( 세계시장 ) 로봇시장규모는 4 차산업혁명도래에따른제조업혁신, 노동비용의대체, 고령화인구증가, 자국생산력제고등각국의적극적인장려정책으로높은성장세를지속할것으로전망 - 2014 년세계시장규모는 167 억달러로약 10% 의연평균성장률을보이고있으며, 향후개인서비스로봇의 급격한성장과제조용로봇의안정적성장이이루어질것으로전망됨 - 제조용로봇은약 107 억달러규모로로봇시장의 62% 를차지하고있으며, 최근제조용로봇의시장성장이 두드러짐 < 표 > 세계로봇시장규모 구분 2011 2012 2013 2014 2014/ 2013 비율 ( 단위 : 백만달러 ) CAGR (2011-2014) 제조용 8,278 8,496 9,507 10,737 13% 9% 서비스용 4,205 4,860 5,366 5,965 11% 12% 전문 3,569 3,636 3,662 3,779 3% 2% 개인 363 1,224 1,704 2,186 28% 82% 합계 12,483 13,656 14,873 16,702 12% 10% 출처 : IFR(2015), World Robotics ( 국내시장 ) `15 년로봇산업실태보고서에따르면, 국내로봇시장은세계경기침체에도불구하고, 2015 년에 약 4 조원규모로성장하였으며, 연평균 8% 의성장률을보임 - 제조용로봇의경우약 2.4 조원으로전체로봇시장의 61% 를차지하고있음 < 표 > 국내로봇시장현황 ( 생산기준 ) 구분 2011 2012 2013 2014 2015 2015/ 2014 비율 ( 단위 : 억원 ) CAGR (2011-2015) 제조용 20,673 19,131 20,586 23,061 24,293 5% 4% 전문서비스용 1,931 1,842 1,318 1,377 2,629 90% 8% 개인서비스용 2,946 3,202 2,973 3,247 3,256 2% 3% 부품및부분품 3,940 3,926 4,903 6,135 9,397 53% 24% 합계 29,490 28,101 29,780 33,820 39,575 17% 8% 출처 : 한국로봇산업진흥원 (2017), `15 년로봇산업실태보고서 * `15 년로봇산업실태조사부터조사설계및모수추정방법변경으로과거결과 (14 년, 13 년 ) 와차이가발생함으로비교시결과해석에유의 12 l S&T Market Report
제조용로봇시장동향제조용로봇시장규모를살펴보면, 중국이세계1위의로봇시장으로연평균 50% 의급격한증가세를보이고있고미국, 독일, 일본순으로제조용로봇시장이형성되어있음 - 최근중국로봇시장성장의주된요인은자국의자동차및전기전자산업성장에따른로봇수요증가와정부의적극적인로봇지원정책인것으로분석됨 - 미국은 `11년첨단제조파트너쉽 (AMP) 를발표하여생산라인을자동화하고, 해외기업의복귀를통해미국제조업부흥을꽤하고있으며, 독일은자동차완성차업체, 일본은수직다관절로봇이제조용로봇시장을주도하고있음 < 표 > 주요국가의제조용로봇시장규모 구분 2009 2010 2011 2012 2013 2014 ( 단위 : 백만달러 ) CAGR (2009-2014) 중국 352 670 1,067 1,177 1,878 2,712 50% 미국 539 1,014 1,485 1,629 1,749 1,800 27% 독일 719 820 1,140 1,250 1,390 1,329 13% 일본 935 1,037 1,487 1,432 1,136 977 1% 출처 : IFR(2015), World Robotics 재구성 제조용로봇판매량은글로벌위기이후지속적으로증가하고있으며, 2015 년에 253,748 대로전년대비 약 15% 가증가하면서연간판매량중가장큰증가세를보임. 이는전자산업과금속산업이전년대비 약 41%, 39% 로크게증가한것이주된요인임 < 그림 > 세계제조용로봇판매량 출처 : IFR(2016), World Robotics 13 l S&T Market Report
향후제조용로봇판매전망은 2016년도에약 14% 증가하여 290,000대가될것으로예측되며, 이후 2017년부터 2019년까지약 13% 로증가하여 414,000대에이를것으로전망됨 - 아시아 / 호주시장은 15%, 아메리카는 8% 의판매성장이예상되며, 핵심시장인중국과미국을중심으로로봇및관련생산설비가확대될전망임 - 제조용로봇의가격인하가지속적으로이루어지고, 현재개발중인협동로봇등이본격적으로산업에적용될경우향후시장은더욱확대될것으로전망됨 < 표 > 세계제조용로봇판매전망 ( 단위 : 대 ) 구분 2014 2015 2016E 2017E 2018E 2019E CAGR (2017-2019) 아메리카 32,616 38,134 40,200 43416 46900 50,700 8% 아시아 / 호주 134,444 160,558 190,200 217,800 249,400 285,700 15% 유럽 45,559 50,073 54,200 58,500 63,200 68,800 8% 아프리카 428 348 400 500 640 800 26% 기타국가 7,524 4,635 5,000 5,900 6,800 8,000 17% 제조용 220,571 253,748 290,000 327700 370300 414,000 13% 출처 : IFR(2016), World Robotics 재구성 중국제조용로봇시장 - 중국은세계에서가장큰제조공장들이밀집되어있으나, 로봇밀도는미국의약 1/20 수준으로매우낮아 1인당생산성은 1/7~1/8 수준에머물고있음 (KEIT, 2017) - 그러나, 낮은로봇밀도를개선하고부진한경기를살리기위해중국정부와지방정부는다양한정책과보조금을도입하여로봇회사를 3,400개로증가시키고, 외국기업의인수를통해경쟁력을강화하고있음 - 이러한노력에의해중국의로봇시장이급격히성장하고있으며이는과거일본의제조시장성장과유사한패턴을보이고있음 - 2015년중국의제조용로봇판매량은약 68,500대에이르고있으며 2022년까지 110,000대판매가예상됨 < 그림 > 중국의제조용로봇판매전망 출처 : Frost & Sullivan(2016), Industrial Robotics Decoding the Robotics Impact on Manufacturing Collaborative 14 l S&T Market Report
4. 제조용로봇기업및제품동향 제조용로봇기업동향새로운변환기를맞은제조용로봇시장 - 해외제조용로봇분야대표기업은 Rethink Robotics, Universal Robots, KUKA, ABB, Yaskawa, Denso, NEC, Matshshita Electric, Fanuc, Kawasaki, Nachi, 하모닉, NEGUART 등이있으며, 이중글로벌 4인 ABB, Fanuc, Yaskawa, KUKA가제조용로봇시장의약 40% 정도를차지하고있음 - 국내제조용로봇관련국내기업은한화테크윈, 현대중공업, 로보스타등이있으나, 전체기업의 92% 가중소기업으로구성되어있어글로벌경쟁력확보가어려움 - 제조용로봇시장은신규시장진입자, 합병및인수, 산업용사물인터넷 (IIoT) 활성화등으로변환기를맞이하고있음 - ABB사는 12% 의시장점유율로세계시장에 250,000대이상의로봇을공급하고있으며, IIoT 및협동로봇을중심으로유럽과미국시장의강한발판을확보하고중국으로시장확대중 - Fanuc사는 11% 의시장을점유하고있으며, 개발도상국을겨냥한전략으로일본과아시아가주된시장임. 세계최초의고페이로드핸들링협동로봇등최종사용자의요구에맞는광범위한제품포트폴리오를보유하고있음 - 최근자동화와협동로봇시장의증가로인해로봇팔말단장치, 로봇센싱, IIoT 인프라관련신규기업들이출현하기시작함 < 그림 > 제조로봇시장의시장점유율 (2016) 출처 : Frost & Sullivan(2016), Industrial Robotics Decoding the Robotics Impact on Manufacturing Collaborative 15 l S&T Market Report
< 표 > 제조용로봇기업의개발현황 ( 해외 ) 기업 FANUC ( 일본 ) 개발현황 용접용 6 축다관절로봇및 Parallel 로봇선도기업, 특히 6 축 Parallel 로봇을이용한전제제품조립기술은세계적수준 산업용로봇과충돌, 힘센서, 로봇간협업 (Co-work), 비전을이용한전자제품조립분야의시스템구현기술보유 로봇생산공정무인화를위한자체적생산솔루션확보 로봇매출 (13 년 ) : 12.6 억불 YASKAWA ( 일본 ) 세계적인서보모터제작및제어기술보유 산업용로봇 6 축다관절, 7 축다관절, 양팔로봇시스템등기술보유 3 차원빈피킹비전모듈, 역각조립모듈등센서기반제어의모듈화기술 신시장로봇 (NMR) 을위주로사업재편 ( 병렬로봇, 바이오메디컬로봇등 ) 로봇매출 (13 년 ) : 12.9 억불 ABB ( 스웨덴 ) 전력및자동화기술분야선도기업 짧은사이클타임을지니는소형조립제품들에대응하기위해빠르고, 안전하고, 유연성있는형태의로봇기술연구진행중 로봇과비전, 시스템기술, 협업기술, 무인자동화기술보유 병렬링크로봇의원천기술및시스템기술확보한후고하중핸들링기술개발중. 로봇매출 (13 년 ) : 8.5 억불 KUKA ( 독일 ) Force/Torque 제어, Vision 및안전기능을적용가능한 Light weight arm 기술보유 공장자동화를넘어선일상생활자동화, 의료업계로의진출진행중 다양한형태의휴먼인터페이스기술을 European Robotics Group 에서개발. 로봇매출 : 10.5 억불 Universal Robots ( 덴마크 ) 중공모듈이적용된정밀 / 안전 / 저렴한수직다관절로봇상품화 짧은시간안에유저가로봇사용을할수있게해주는유저친화적인터페이스기술보유 충돌안전과사용자협업기술을부각하여국내시장에서시장을확대중 로봇매출 (12 년 ) : 19 백만불 COMAU ( 이탈리아 ) KAWASAKI ( 일본 ) DENSO WAVE ( 일본 ) 가반하중 100kg~800kg 의중형로봇이주력 로봇이적용된통합 system solution 보유 작업자의안전을고려한세계최초 wireless TP 출시 조선, 자동차, 비행기, 건축등의다양한기반기술을보유 공정분석및로봇을이용한공정최적화기술통해자동화시장점유 로봇매출 (13 년 ) : 1.0 억불 ORiN2, b-cap 등표준인터페이스를이용한 PC 기반의양방향제어 비전 / 힘센서인터페이스의개방형기술확보. IPC 를이용한오픈소스기반개방형로봇제어기기술확보. 출처 : KEIT(2015), 2016 년산업기술 R&BD 전략 16 l S&T Market Report
< 표 > 제조용로봇기업의개발현황 ( 국내 ) 기업 한화테크윈 개발현황 `17 년협동로봇 HCR-5 출시를바탕으로제조용로봇시장진출 로봇및자율주행관련제어기술보유 현대중공업 반도체, 디스플레이용로봇개발 (`11 년 1,200 억원수출 ) 주요제품은자동차용로봇, LCD 수직다관절로봇, LCD 반송용로봇등이있으며, 최근 8 세대급 LCD 핸들링로봇및유사공정의솔라셀로봇기술개발 로보스타 디스플레이, 반도체, 휴대폰용생산에투입되는제조용로봇생산 (`11 년약 78 억원수출 ) 단축직교로봇, LCD/ 반도체핸들링로봇, 스마트폰미세부품가공및정렬시스템기술 삼익 THK LM 시스템 (LM 가이드, 볼스크류, 리니어모터 ) 과메카트로시스템 ( 직교좌표로봇, 단축로봇, 정밀스테이지 ) 주력제품 매출비중 LM 시스템 53%, 메카트로시스템 31%, 기타 16%(2015 년매출 230 억원기준 ) DST 로봇 SMEC 직각좌표로봇, 수평다관절로봇, 무게와크기를데스크탑로봇개발및상용화 모터를연결하는케이블이모터중앙을통과하여온도, 압력, 습도등을최소화하는다관절중공축로봇출시 로봇-IIoT간협력파트너쉽구축 - 시장경쟁에앞서기위해로봇제조사와통신및소프트웨어공급자와의다양한협력진행중임 - GM은공장내설치된 Fanuc의산업용로봇이 12개월 Zero Downtime( 고장등으로작동하지않는시간 ) 을구현하기위해 Cisco 클라우드데이터센터와연계하여사전장애감시를통해유지보수일정을수립하는프로젝트를추진중임 - KUKA와 Huawei는 KUKA의로봇을전세계공장에연결하는협력으로, 인공지능과딥러닝을시스템에통합하여제조업에필요한솔루션을제공하고자하는프로젝트추진중임 - ABB사는 Microsoft Azure 클라우드플랫폼을활용하여로봇성능데이터를지속적으로모니터링하고분석하여클라우드로전송하여고객에게향상된서비스를제공하는프로젝트추진중임 로봇 자동화분야인수합병활발 - 더로봇리포트 (The Robot Report) 에따르면, 2016년대규모인수합병사례 50건을대상으로조사한결과 30개기업이로봇및자동화기업을인수하는데들어간비용이 188억 6700만달러 ( 한화약 22조 1900억원 ) 에달한것으로조사됨 - 특히중국기업들의로봇기업사냥이두드러지는데전체인수금액의 47% 를중국자본이차지하였으며, Midea의 KUKA, Kion 그룹의 Dematic, Chem China의 Krauss Maffei 인수등이대표적임 17 l S&T Market Report
- 중국의 Midea 그룹은 `16 년 KUKA 를 51 억달러에인수하였으며, `17 년에는이스라엘로봇부품및자동화 업체 Servotronix 를 1 억 7 천만달러 ( 약 1 천 933 억원 ) 에인수함 < 그림 > 2016 년인수합병톱 15 출처 : The Robot Report(2017), Over $19 billion paid to acquire 50 robotics companies in 2016 18 l S&T Market Report
협동로봇기업동향협동로봇은 Rethink Robotics, Universal Robots, KUKA LBR iiwa 로봇, ABB의 YuMI로봇이인간과의협동에가장최적화된로봇으로평가되고있으며, 최근 Franka Emika와같은벤처기업들이기술력과가격경쟁력을바탕으로나타나고있음 Rethink Robotics사는팔로봇 BAXTOR와한팔로봇 SAWYER를출시하였으며, BAXTOR는 2013년에미국로던그룹 (Rodon Group) 의플라스틱성형공정에적용됨 - BAXTOR는무게 19kg, 작업반경 1260mm, 페이로드 4kg로, 평범한근로자가 1시간내작동법을숙지하여현장작업이가능하며, 주로불량품선별, 포장작업, 품질검사등에활용되고, 기본사양에받침대 (3천달러 ), 그립퍼 (1750달러), 2년유지보수계약 (7천달러 ) 의추가비용발생함 - SAWYER 는 `16년 10월에발표한오픈소스 SDK를장착한한팔로봇으로, 무게 19kg, 7자유도, 페이로드 4kg, 작업반경 1260mm, 고해상도내장시각과서브밀리미터정확도를탑재하고, 가격은약 2만 9천달러수준임 Rodon 사에적용된 Rethink Robotics 사의 BAXTOR Rethink Robotics 사 SAWYER Universal Robots사는협동로봇의대표주자로인간과안전하게협력할수개념의로봇을출시하였으며, 폭스바겐등일부생산라인에실제투입되고있음 - 대표모델은 UR3(`15 년 ), UR5(`14 년 ), UR10(`14 년 ) 총 3가지모델보유하고있으며, UR3은무게 11kg, 페이로드 3kg, 작업반경 500mm, 6축관절, 360도회전이가능한탁상용협동로봇으로다양한범위산업에적용가능하며가격은약 2만3천달러수준임 - Universal Robots은 2016년약 9,400만달러의매출로전년대비 62% 의높은매출액을기록하였고, R&D 분야의투자액을 3배로늘리고해외진출을확대하는등적극적인시장확대전략을추진하고있음 19 l S&T Market Report
Universal Robots 사의 UR 시리즈 Universal Robots 사의제품별사양 KUKA사는 DLR의경량화로봇기술을이전받아새로운개념의협동로봇개발및시장확대중으로대표적인제품은 LBR iiwa(`13년 ) 와, KR3 AGILUS(`16년 ) 가있음 - LBR iiwa는페이로드 7kg 또는 14kg이며모든조인트에장착된조인트토크센서로로봇운전자혹은작업자를안전하게보호할수있고작업자와의협력작업이가능함 - KR3 AGILUS 는무게 26kg, 페이로드 3kg, 작업반경 540mm, 설치면적 179x179mm 의이동식경량로봇으로, 최소한의제조-셀에서작은소형부품등을빠른처리속도와뛰어난정밀도를통해대량생산이필요한전자산업을위한로봇임 LBR iiwa KR3 AGILUS ABB사는 `16년에출시한 YuMi 는무게 38kg, 페이로드 0.5kg( 각팔당 ), 작업반경 559mm의양팔협동로봇으로, 비전시스템, 그립퍼, 터치반응기술을탑재하고안전기능을크게강화하여유연하고민첩한작업환경을요구하는전자산업, 시계, 장난감, 자동차부품등제조공정에활용이가능함 Franka Emika사는 2016년에창업한독일벤처기업으로 2017년하반기에무게 18.5kg, 페이로드 3kg, 7자유도, 0.1mm 정확도, 작업반경 800mm의협동로봇을출시할예정이며, 관절에모두토크센서가내장되어있어생산공정에서미세작업이가능함. - 설치및프로그래밍이매우쉽고솔루션을클라우드를통해다른 Franka 로봇과공유가가능함. 가격은약 1만 5백달러로 3만달러의경쟁제품에비해가격경쟁력이매우우수함 20 l S&T Market Report
ABB 사의 YuMi Franka Emika 사의 Franka 한화테크윈은 4차산업혁명과스마트팩토리에대응하기위해 `17년 3월무게 21kg, 페이로드 5kg급협동로봇 HCR-5 출시하였으며, 주로팩앤플레이스, 팔레트적재, 포장, 스크류체결등의반복공정자동화에적용가능함 - HCR-5는스위블핸들과태블렛타입의티칭팬던트로초보자도쉽게프로그래밍가능하며, 가상안전경계를설정하여충돌을사전에회피하도록설계됨오토파워는 '16년페이로드 5kg급협동로봇옵티 (OPTi) 출시. 전류기반충돌감지및대응, 직접교시, 직관적교시인터페이스등을갖추었고, U모터구동드라이버를각각의관절에내장하여유지보수성이높음 - 옵티는페이로드와리치에따라 3kg급의 OPTi mini, 5kg급의 OPTi pro, 그리고 10kg급의 OPTi long로구성되며, 무게 18.8kg, ±.1mm반복정밀도, 사용온도 0~50 임뉴로메카는 '16년 6축협동로봇인디 (Indy) 출시하였으며전류기반충돌감지및초보자를위한직접교시기능을갖추고있고, 말단에저가의힘토크센서를장착하여정교한임피던스기능을갖춤 한화테크윈 HCR-5 오토파워 옵티 (OPTI) 뉴로메카 인디 (Indy) 21 l S&T Market Report
Yaskawa( 일본 ) HC10(2016) < 표 > 다양한협동로봇제품현황 Smokie Robotics( 미국 ) OUR Staubli( 스위스 ) TX2 시리즈 (2017) 작업반경 1200mm, 페이로드 10kg, 실리콘몸체, 간편한프로그래밍방식및티칭기능탑재 페이로드 5kg, 4~7 자유도, 오픈소스방식, 쉬운유지보수, 반복정밀도 ±.05 mm 총 6 모델, 6 축, 페이로드 2-15kg, 작업반경 515-1450mm, Fanac( 일본 ) CR 시리즈 MABI 로보틱스 ( 스위스 ) Speedy10 중국세븐봇 (7bot) CR-35iA, CR-4iA, CR-7iA/L 6 자유도, 페이로드 35kg, 4kg, 7kg, 연질스킨, 통합비전센서 무게 28kg, 6 축, 페이로드 10kg, 작업반경 1384mm, 가격약 5 천달러 무게 2.5kg, 높이 17 인치, 원격제어가능, 키넥트센서, 립모션등을연결하여동작제어가능 BOSH( 독일 ) 의 APAS KAWADA( 일본 ) 의 Nextage Denso Wave( 일본 ) 의 Cobotta (2015) 무게 230kg, 6 축, 페이로드 2kg, 3D 스테레오카메라, 터치리스트리거링센서 무게 25kg, 페이로드 1.5kg( 각팔 ), 15 축, 스테레오카메라, 팔꿈치충돌안전, 6 만달러로 150 대이상일본판매 설치공간기존제품의 1/7, 3.8kg, 동작속도안전펜스내 1000mm/s, 협동작업시 250mm/s 이하 22 l S&T Market Report
5. 결론 종합제조업로봇시장은 4차산업혁명에따른제조업혁신, 고임금화및고령화대응, 자국의생산력제고등을위한각국의적극적인지원정책에힘입어급속히성장중세계제조용로봇시장은전체로봇시장의 62% 로약 107억달러규모에달하며, 국내제조용로봇시장은약 2.4조원규모 4차산업혁명을위한독일, 미국, 일본의주도권다툼이치열한가운데, 중국의급속한제조용로봇시장성장 - 미국과유럽은자국제조업부흥정책으로협업로봇및제조용로봇개발에집중하고있으며, 중국은자동차및전기전자산업의급속한성장과정부의집중지원으로세계 1위의내수시장보유대량양산생산체계에서다품종소량생산체계로제조업생태계변화에따라로봇의고기능화및다양화, 협동생산시스템필요성대두최근로봇시장이자동차제조용시장에서기술수명주기가빠른전자부품용제조시장으로이동함에따라다양한조립작업을위한로봇의고기능화및다양화수요발생또한, 협동로봇의등장으로여러개의공정으로나누어서하던작업을인간과같은공간내에서작업을하게됨으로쉽게자동화설계가능 시사점 4차산업혁명의가장큰관심은제조업의혁신이며, 차세대로봇을통해제조업의다양하고유연한생산체계를구축하여기존공장을스마트공장으로전환시키는것이매우중요한과제임해외기업의제조용로봇시장선점, 중국기업의정부지원및 M&A를통한신규시장진입속에서, 국내기업의기술및시장주도권확보를위한대 중 소협력체계구축및정부지원필요 - 국내로봇기업은대부분중소기업으로이루어져있어정부의체계적이고장기적인지원을받지못하고있으며, 대기업과같은 R&D, 투자및마케팅등에한계존재다품종소량생산체계로의전환, IT기술과의융합등제조업변화속에서인간과공존하는협동로봇의필요성은더욱증대되고있으며이에따른전략적인로드맵수립과 R&D 집중이필요 - 국내로봇기술은미국, 일본, 유럽에이어세계 4위수준이고 IT 산업강국의이점을보유하고있어, 전자부품산업의로봇수요를중심으로 R&D 및상용화에적합한생태계보유이와관련하여, 연구성과실용화진흥원에서는사업화유망기술을발굴하고연구성과사업화지원사업을통해공공기술의기술사업화를지원하고있으며, 지능형로봇분야신사업창출추진단운영을통해시장창출전략수립과신뢰성검증을지원하고있음 23 l S&T Market Report
참고문헌중소기업기술로드맵로봇응용, 중기청, 2016 중소 중견기업기술로드맵로봇, 중기청, 2017 스마트팩토리기술동향, KEIT, 2015 2016년산업기술 R&BD전략, KEIT, 2015 차세대제조로봇기술동향과산업전망, KEIT, 2017 스마트제조현황과표준화동향, KISTEP, 2016 미국독일일본의스마트팩토리전략, LG경제연구원, 2016 미국로보틱스로드맵, 한국로봇산업진흥원, 2017 15년로봇산업실태보고서, 한국로봇산업진흥원, 2017 작업자공동작업및스마트공장적용을위한차세대제조용로봇기술특허분석, 한국지식재산전략원, 2015 Automotive 4.0 Robotics in the Future of Autobuilding, Frost & Sullivan, 2016 Industrial Robotics Decoding the Robotics Impact on Manufacturing Collaborative, Frost & Sullivan, 2016 World Robotics, IFR, 2015 World Robotics, IFR, 2016 The Robot Report, www.therobotreport.com www.cobotsguide.com 본보고서는관련기술 시장정보자료를제공하는데목적이있으며, 내용과관련하여문의사항이있으시면아래로연락하여주시기바랍니다. (06752) 서울특별시서초구바우뫼로 27 길 2( 양재동 60) 1 층연구성과실용화진흥원기계소재기술실용화팀 작성자 : 김용기선임연구원 전화 : 02-736-9051 Email : ykkim@compa.re.kr 24 l S&T Market Report