교육로봇생태계환경과 시장진입전략 나도백한국과학기술정보연구원 / 산업시장분석실 교육로봇생태계환경과시장진입전략 1
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로봇의탄생과성장배경로봇산업정책동향서비스로봇의핵심 - HRI 기술동향로봇산업현황교육용로봇의생태환경교육로봇시장진입전략참고문헌 05 21 37 53 69 103 114 교육로봇생태계환경과시장진입전략 3
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로봇의탄생과 성장배경 교육로봇생태계환경과시장진입전략 5
로봇의탄생과성장배경 로봇의정의와분류 로봇의역사로봇이란용어는 1921년체코의극작가카렐차페크 (Karel Capek) 가희곡 Rossum s Universal Robots에서처음으로등장하였다. 오늘날구조개념의로봇은 1741년프랑스에서자동장치와태엽을이용해만든움직이는인형에서시작되었다. 그후여러가지로봇이등장하였으며, 현재실용화되어있는로봇은대부분산업용로봇으로지금까지의로봇역사는산업용로봇의역사라바꾸어말할수있다. 로봇의실용화는 1961년에조세프엥겔버그박사가개발한공장용로봇암 (Unmate) 을 GM과 Ford사에설치하면서산업용로봇시대를열어가게되었다. 미국에서 1975년스탠포드대학의빅터세인만교수가최초의로봇팔 (Stanford Arm) 을개발하였으며, 일본에서 1973년에와세다대학의가토이치로 (Kato Ichiro) 박사가최초의실물크기의휴머노이드로봇 (WABOT-I) 을개발하면서미국과일본이로봇산업의 6 2013 정보분석보고서
제1차성장기를주도하였다. 1980년부터는제2차로봇성장기로일본주도의비약적인성장을보여주고있다. 와세다대학의이치로교수가동적움직임이가능한로봇 (WL-9DR) 과 1984년두손으로피아노를연주하면서페달을밟을수있는로봇 (WABOT-II) 을개발하여휴머노이드로봇분야를선두에서이끌어가게되었다. 1990년부터는지능형로봇연구가활발하게이루어져기존의산업용로봇연구에서인간생활에밀접하게활용되는로봇연구가진행되면서인간이접근하기힘든위험환경에서활용되어인류의삶에유익하도록하는로봇이개발되었다. 1992년미국정형외과교수의수술용로봇 (Robodoc) 개발에이어, 1993년카네기멜론대학의남극대륙가스채집용 8족보행로봇 (Dante) 개발등전문서비스용로봇등장은사람들의관심을보이면서인간편의를위한연구가활발하게전개되었다. 전문서비스용로봇발전과함께인간과유사한휴머노이드로봇에대한연구도이때부터시작되었다. 1996년일본혼다의휴머노이드로봇 (P-2) 은층계오르기, 옆걸음, 곡선보행등부드러운관절운동과동적이족보행의시연을통해로봇연구자들에게기술적충격을주었다. 이후혼다는휴머노이드 P-3를내놓은데이어, 2000년에이전모델의기술적한계를넘어가장인간과비슷한휴머노이드를대표할수있는로봇 (ASIMO) 을내놓았다. 이밖에도최근 Cyberdyne사의의료용로봇 (HAL) 은치료및노약자보조를능동적으로수행할수있도록함으로써금년 2013년 9월세계경제포럼 (WEF) 에서 2014 기술선도기업 ( 세계 36개기업, 한국은없음 ) 으로선정되기도하였다. 반면한국은 2003년부터산업용로봇의도입을시작하여, 2004년 KAIST 오준호교수팀의휴머노이드로봇 (HUBO) 개발을시작으로여러대학과기업이기술개발및실용화모델에참여하여세계 교육로봇생태계환경과시장진입전략 7
선두그룹과의기술격차를좁히고있다. 근대노동집약적인산업사회가정보화사회를거쳐지식기반사회로발전해오면서로봇의패러다임이전통적인제조산업에서의산업용자동화중심의로봇에서군사용을비롯하여화재진압용로봇등위험환경에서인간을대신하는수단으로또는간병, 장애자보조, 재활훈련, 헬스케어등의의료용수단으로, 청소, 심부름, 경비, 조리등의가사용수단으로, 유아교육, 연구등의교육용수단으로, 오락이나여가의레저용수단으로시대환경변화와함께사회적요구변화에따라다양한활동분야로진출해가고있으며, 향후인간생활과밀접하면서도삶의질을향상시키기위한다양한지능형로봇으로변화하게될것이다. 이와같은맥락에서최근에등장하기시작한서비스로봇산업은인류사회의전반적인분야에응용될수있어, 생명공학산업 (BT), 정보통신산업 (IT), 문화산업 (CT), 나노기술산업 (NT) 등다른산업과연계되어새로운산업으로거듭나기존기술과새로운기술과의융복합화가활발하게이루어지고있다. >> 표 1-1 로봇의역사 시기특징주요내용 1960 년대 1970 년대 1980 년대 미국로봇산업주도미국과일본중심독일과일본산업용로봇주도 1961 년 GM 공장에최초의 Unimate 로봇설치 1968 년 Stanford 연구소 Shakey 이동로봇제작 1969 년 Victor Scheinman 교수 Stanford Arm 개발 1973 년일본와세다대학 Ichiro Kato 교수휴머노이드로봇 (WABOT-I) 개발 1973 년독일 KUKA 최초 6 축로봇 (FAMULUS) 제작 1975 년 Victor Scheinman 교수 Programmable Universal Manipulation Arm(PUMA) 산업용로봇팔개발 1979 년일본 Yamanashi 대학 SCARA 조랍공정용로봇개발 1980 년대세계산업용로봇의절반이상소유 1981 년 Shigeo Hirose 4 족로봇 (Titan) 개발 1984 년 Ichiro Kato 전자피아노연주로봇 (WABOT II) 개발 1989 년 MIT 모바일로봇그룹 Walking 로봇 (Genghis) 개발 8 2013 정보분석보고서
시기특징주요내용 1992 년정형외과의사 Willian Bargar, IBM 지원으로 Robodoc 개발 1990 년대 2000 년대 일본중심의개인서비스로봇개화전문서비스로봇등장미국로봇산업부활 1993년카네기멜론대학 8족보행로봇 (Dante) 개발 1996,7년, 일본혼다휴머노이드로봇 (P-2,3) 개발 1998년 LEGO사 Mindstorm 시리즈출시 1999년소니애완용로봇 (Aibo) 출시 2000년소니휴머노이드로봇 (SDR) 개발 2000년혼다휴머노이드로봇 (ASIMO) 개발 2004년한국 KAIST HUBO 개발미국수술로봇, 물류로봇, 군사로봇등전문서비스로봇등장 로봇의정의및분류지금까지적지않은발전단계를거쳐온로봇은현재도지속적으로발전해가고있는상태이다. 2000년이후기술수준이급격하게발전했지만, 최근발전하고있는지능형로봇분야에서는아직명확한표준화된정의나분류체계가제시되지않은채, 각국에서다양하게정의및분류하고있다. 사전적의미로는 인간과비슷한형태를가지고걷기도하고말하기도하는기계장치 또는 어떤작업이나조작을자동적으로하는기계장치 등으로정의하고있다. 그러나이는단편적정의로공장에서부품조립에사용되는로봇팔부터공상과학영화나만화에등장하는것까지모두포괄하는것은무리가따른다고볼수있다. 미국로봇협회 RIS(USA Robotic Industries Association), 일본로봇협회 JIRA(Japan Industrial Robot Association), 세계로봇연맹 IFR 1) 등에서각기다른정의를내리고있지만대체로재프로그램이가능하고자동화된기계라는개념을포함하고있다. 1) IFR(International Ferderation of Robotics) : 1987 년설립된국제로봇연맹. 17 개국 19 개기관이주회원으로활동 교육로봇생태계환경과시장진입전략 9
>> 표 1-2 로봇의정의 기관정의 Wikipedia RIA JIRA 사람과유사한모습과기능을가진기계또는스스로어떤것을작동시킬수있는능력을가진기계 다양한작업수행을하도록프로그램되어있는동작을통해재료, 부품, 기구또는특별한설비를이동시키도록재프로그램이가능한다목적기계장치 감각과인식기능을갖고그자신의행동을제어하는인간의팔과유사한다양한운동을수행할수있는기계 IFR 산업로봇 고정되어있거나움직이는것으로산업자동화분야에사용되며자동으로제어되고, 재프로그램할수있는다목적 3 축또는그이상의축을가진자동조정장치 한국지식경제부 ISO 8373 서비스로봇 제조작업을제외한인간과장비에유용한서비스를제공하는반자동또는전자동으로작동하는로봇 2008 년 3 월제정된지능형로봇개발촉진법 : 지능형로봇이란외부환경을스스로인식하고상황을판단하여자율적으로동작하는기계장치 산업용로봇은고정또는유연성있게이동하면서자동제어및재프로그램을할수있고다용도로사용할수있는장치로 3 축또는그이상의축으로조종하는프로그램가능장치 이와같이각기관에따라다양한정의를내리고있으며, 분류방법도매우다양하지만가장일반적인방법은용도에따른분류를기준하고있다. 특히세계로봇연맹 IFR에서는용도에따라산업용과서비스용으로크게분류하고있으며, 서비스용은다시전문서비스용로봇과개인서비스용로봇으로나누고있다. 반면산업용로봇은주로제조업에서사용되고있으며, 용접, 도장과같이작업환경이열악하고노동의숙련도를필요로하는곳이나반도체소재의가공, 심해잠수, 우주공간에서의작업등과같이인간의능력을넘어서는환경에서인간이수행불가능한작업을처리하기위해사용된다. 또전문서비스용로봇은청소, 의료, 군사등의특수목적을가진로봇으로구분되고, 개인서비스용로봇은우리의일상생활속에서다양한서비스를제공하는로봇으로구분될수있다. 10 2013 정보분석보고서
>> 표 1-3 국제로봇연맹 IFR 의로봇분류 구분대분류중분류종류 개인용로봇 애완용로봇청소 / 경비로봇교육로봇등 로봇 서비스로봇 전문로봇 공공서비스로봇 극한작업로봇 의료로봇안내로봇등 재난구조로봇원천로봇등 산업용로봇 용접 / 도장로봇핸들링로봇등 자료. IFR, World robotics 현재국내로봇산업은명확한분류체계와통계가구축되어있지않은실정이며, 통계청의한국표준산업분류체계의산업용로봇과관련한분류코드 (29280) 만분류되어있고, 향후높은성장이예상되는서비스로봇에대한분류가제외되어있는상태이다. 따라서 2007년 1월로봇산업의분류체계를마련코자산업자원부는정보통신부, 통계청및분야별전문가들로구성된그룹을통해로봇산업분류체계를마련, 로봇산업의승인통계 ( 통계청승인제37302호 ) 를마련하였다. 그후 2012년로봇산업협회에서새로개정한로봇산업분류체계에따르면, 로봇산업군에는기존의로봇단품및부품을제조 / 유통하는제조용로봇, 개인서비스로봇, 전문서비스로봇, 로봇단품및부품외에로봇시스템, 로봇임베디드, 로봇콘텐츠, 로봇서비스등도포함되도록로봇산업의정의를새롭게하였다. 로봇산업을크게개인서비스용로봇, 전문서비스용로봇, 제조용로봇, 네트워크로봇, 로봇부품및부분품등대분류 7(4) 개, 중분류 48(28) 개, 소분류 229(137) 개항목으로구분하였다. 그리고제조업을중심으로로봇관련제품및부품을생산하는 180개기업을처음대상으로로봇산업실태조사가 2006년부터매년실시하여오고있다. 특히 2012년부터는기존분류보다세분화한신분류체계를적용한실태조사가실시되고있다. 11 교육로봇생태계환경과시장진입전략
>> 표 1-4 국내로봇분류체계 분류 제조업용로봇 ( 산업용로봇 ) 서비스로봇 전문서비스용 개인서비스용 로봇로봇부품및부분품로봇시스템임베디드 로봇서비스 품목 ( 용도 ) 이적재공작물착탈용접조립분해가공표면처리바이오공정시험검사 빌딩사회안전 ( 극한작업 ) 의료사회인프라군사농림어업엔터테인먼트 가사헬스케어여가지원교육및연구 구조부품구동부품센싱부품제어부품소프트웨어 제조용로봇시스템로봇기반생산시스템전문서비스로봇시스템 교통가전헬스 IT 국방의료건설 로봇판매음식점정보서비스로봇임대로봇과학및기술로봇시설관리및사업지원로봇교육보건사회복지로봇예술, 스포츠로봇수리 자료. 한국로봇산업협회 (2012) 로봇산업의성장배경 인구노령화인구의노령화는전세계선진국에서공통적으로발생하고있는현상이며, 이와더불어예측수명도길어지고있다. 이러한노령화사회에서는사회복지, 노인부양과함께생산인구감소에따른노동력부족이점차심화되어가는문제이다. 로봇은이러한노동력부족을대체할수있는대안으로이미산업현장에서인간이하기어렵거나힘든일들을대신해가고있다. 로봇기술의발전은생산현장에서노동력대체를빠르게진행해오면서로봇활용의지속적인영역확대가점차이루지면서, 우리일상생활과가정생활까지로봇을활용하는방향으로전개되고있다. 향후전문서비스용로봇과개인서비스용로봇들이산업용로봇보다크게성장할것으로전망되며보다많은다양한분야에서사람을대신하는노동력을대체할수있는솔루션으로서의역할을기대하고있다. 특히우리나라는노령화현상이다른선진국보다훨씬빠르게진행되고있어로봇의역할이무엇보다기대되고있다. 12 2013 정보분석보고서
우리나라노년층인구 (65세이상 ) 는 2020년에전체인구의 15.0% 를넘어설전망이며, 노년층인구증가는생산가능인구의비율하락으로이어지고노동력의부족잠재성장률을떨어뜨려성장견인력을위협하는결과를가져오게된다. 뿐만아니라인구성장률이 2030년이후, 마이너스로돌아서게되면서이러한문제는한층가중될것으로전망된다. >> 표 1-5 로봇산업시장성장요인 항목생산근로자부족생산성향상경제성향상 성장요인 경제성장으로인한수요과잉고학력시대진입 3D 기피현상노인인구증가및노동력감소 국제경쟁력강화원자재가격상승고부가가치산업지향 응용소프트웨어기술발전기계, 전자, 정보기술의발전 또한노동력감소는자칫외국인노동자증가를불러오거나불법이민자들의증가를가져오게되는사회적문제를유발할수있다. 이러한상황에서사람의일을대신해주는존재로서의로봇은노동력부족으로인한생산성저하를극복하는대안으로기대를받으며향후국내의로봇산업성장을이끌어갈것으로예측하고있다. 이러한예측은 < 표 1-6> 과 < 그림 1-1> 을보면앞으로로봇도입은시간의편차만조금있을뿐필연적임을알수있다. >> 표 1-6 로봇산업의특성 구분 제조용로봇 서비스로봇 기반기술 전기, 전자, 기계 IT, 메카트로닉스, 가전 핵심요인 신뢰성, 경험과분석 보급형창의와통합 생산방식 소품종, 주문생산 다품종, 중대량생산 시장형태 자동차, 반도체공장등의한정된시장형태 가정, 병원, 빌딩등의인간생활모든분야 적용분야 제조업분야 서비스필드분야까지파급전산업분야에영향을미침 13 교육로봇생태계환경과시장진입전략
>> 그림 1-1 우리나라인구및인구성장률 총인구 ( 천명 ) 55,000 50,000 45,000 40,000 35,000 30,000 성장률 (%) 3 2 1 0 25,000 1970 1980 1990 2000 2010 2012 2015 2020 2025 2030 2040 2050-1 총인구 인구성장률 자료. 통계청 (2013) >> 표 1-7 성장요인별기여도 기간 성장률 성장요인별기여도 취업지수인적자본자본소득 TPF1 2) 2010-2020 4.21 0.31 0.62 1.79 1.5 2020-2030 2.91-0.41 0.52 1.32 1.5 2) 자료. KDI 노동시장변화급격한고령화가노동시장에미치게될주요사항을꼽아보면, 노동력부족, 생산성저하, 세대간일자리경합등을들수있다. 특히우리나라는세계적으로가장빠른노령화속도를보이고있다는점이주목해야할부분인것이다. 노년인구가 14% 에서 20% 로증가하는데, 9년으로세계에서가장빠른속도를보이고있다. 이는우리가초고령화현상에대해적절하게준비해야되기때문에이에따른대비책인노동력부족과노인부양이라는두가지관점이우리사회에주요과제로떠오르고있다. 이러한사회적특성은다른나라와는차별성을갖고문제해결에접근해가야하는것이다. 바로 2) 총생산성요소 14 2013 정보분석보고서
이부분때문에서비스로봇을포함한지능형로봇이중요할것으로 생각되는부분이다. 향후노동력부족은현재까지의제조로봇의 개발과도입으로어느정도극복할수있을것으로보이지만, 고령화와 장수명화로인한노인부양 ( 케어 ) 은새로이해결해야할과제인 것이다. 특히우리나라의기대수명은매년늘어나고있어짧은기간에 노인인구비율이높아질전망이다. 현재가정에서인력으로처리되고있는일들을대신할수있으며, 노인들을돌보거나함께동거하며감정교환을나눌수있는상대로서의 역할을하는로봇시장이앞으로크게성장할수있을것으로전망되고 있다. 우리나라와같이가장빠른노령화속도를보이는일본이 휴머노이드로봇을등장시키기위해적극적인연구개발을해가고있는 것과미국을비롯한유럽이로봇연구개발을각각차별화된형태의 모습으로바꾸어가는것도향후시장진입에대한특성과전략을 염두에두고있는것으로볼수있다. >> 표 1-8 주요국의고령화속도 (65 세기준 ) 출생기대수명 (195 개국 ) 60 세후기대 (195 개국 ) 건강기대 (177 개국 ) 60> 인구비율 (195 개국 ) 2012 년 60> 인구비율 (195 개국 ) 2050 년 한국 81(19) 23(21) 68(28) 16.7(55) 38.9(6) 일본 84(1) 26(1) 75(1) 31.6(1) 41.5(1) 영국 80(22) 23(25) 71(13) 23(20) 29.6(63) 이탈리아 82(6) 24(7) 73(2) 27(2) 38.4(7) 프랑스 82(9) 25(4) 72(8) 23.7(13) 30.5(56) 미국 79(39) 23(33) 69(25) 19.1(39) 26.6(81) 캐나다 81(14) 24(11) 72(8) 20.8(30) 31(51) 스웨덴 82(10) 24(13) 73(2) 25.4(5) 30.6(55) 자료. 일본국립사회보장인구문제연구소, 인구통계자료집 (2010) 15 교육로봇생태계환경과시장진입전략
>> 그림 1-2 연령계층별인구구성비 (%) (%) 100 100 50 50 0 1970 1980 1990 2000 2010 2011 2020 2030 2040 2050 2060 0~14 세 15~64 세 65 세이상 0 >> 표 1-9 각국의기대수명과노령인구비율 ( 랭킹순위 ) 자료. 통계청 (2013) 출생기대수명 60세후기대건강기대 60> 인구비율 60> 인구비율 (195개국) (195개국) (195개국) (195개국) (177개국) 2012년 2050년한국 81(19) 23(21) 68(28) 16.7(55) 38.9(6) 일본 84(1) 26(1) 75(1) 31.6(1) 41.5(1) 영국 80(22) 23(25) 71(13) 23(20) 29.6(63) 이탈리아 82(6) 24(7) 73(2) 27(2) 38.4(7) 프랑스 82(9) 25(4) 72(8) 23.7(13) 30.5(56) 미국 79(39) 23(33) 69(25) 19.1(39) 26.6(81) 캐나다 81(14) 24(11) 72(8) 20.8(30) 31(51) 스웨덴 82(10) 24(13) 73(2) 25.4(5) 30.6(55) 자료. 국제헬프에이지 http://www.helpage.org/global-agewatch/ (2013.9) 노후생활의인식변화현재우리나라노인들과머지않아고령화에도달하게될베이비부머들의노후에대한인식변화는앞으로많은생활의패턴과변화를불러오게될것으로생각되며, 이가운데베이비부머들은자신의모든생활을자식이나타인이아닌스스로해결하려는의지를가지고있어실버케어용로봇과생활보조로봇의수요증가가긍정적으로생각된다. 과거에는은퇴이후의생활은자녀들이책임지는것이일반적이었지만, 16 2013 정보분석보고서
최근에는사회적인식변화와젊은층의결혼과자녀에대한생각, 그리고생활방식및패턴이바뀌면서노후에자식과함께보내려는사람들의비중이크게감소하고있다. 실제통계청의조사는이러한인식변화를실제로보여주고있으며, 건강이악화되는경우, 자녀와살고싶어하는비율이배우자가없는경우에도 20% 정도에그치고있어, 노후를자녀에게의존하던기존의인식이크게변화된것을볼수있다. 특히배우자가없는경우에도요양시설에들어가서살고싶다는경우가거의절반에달하고있음은향후관련산업의큰성장이예측된다. 따라서이러한노인요양시설이나노인 1인가구에서간단한심부름이나운동보조, 대화상대에이르기까지노인들을지원해줄다양한종류의로봇수요가확대될전망이다. 특별히요양시설인경우에는집합체라는특성과정부의지원책을감안한다면생각보다빠르게신규관련로봇시장이열릴수도있다. 반면개인용로봇은다소늦게시장이열릴것으로예측되고있다. 그러나이러한로봇도입의열쇠는결국실용적인가격과사용의편리성및 A/S라볼수있으며, 이를앞당기는요소는기술혁신과지속적인연구개발이라고볼수있다. 1인가구증가점차증가하고있는 1인가구는서비스용로봇수요를이끌어갈것으로예측되고있다. 우리나라는앞으로 1인가구수가지속적으로증가하여 2010년에전체 1,136만가구가운데약 415만가구, 2035년에는전체 2,260만가구가운데 760만가구에이를전망이다. 1인가구증가는스스로가사일을하지않으면다른사람이대신해줄수없다는점에서가사노동을대신할존재에대한욕구가점점증가하게될것으로예측된다. 또한독거인구의증가는그안에서정서적으로교감할수있는대상을찾고자하는경향이비교적강하게 17 교육로봇생태계환경과시장진입전략
작용하기때문에애완용로봇을포함한애듀테인먼트로봇 3) 등가정용로봇에대한수요가 1인가구를중심으로발생하게될것으로전망된다. 따라서이러한 1인가구의증가는단순한인구노령화의결과만이아니라지난몇년간의인구주택총조사에서보더라도노령화 1인가구뿐만아니라젊은층의 30~40대에서큰폭의증가세를보여주고있다. 이는이혼과직장문제로인한별거가큰원인으로파악되고있다. 이러한사회적현상은앞으로도계속될것으로예상되기때문에 1인가구증가는어쩔수없는사회적현상의결과로나타나게될전망이다. 그리고이러한 1인가구를구성하는젊은층과어느정도경제력을갖고있는베이비부머들은새로운문화를받아들이는데그다지큰저항감을갖고있지않다는점과어느정도소비욕구를충족하려는성향을갖고있다는점을특징으로들수있어, 이러한로봇문화와시장이확대되어가는것에긍정적으로작용하게될것으로전망된다. >> 그림 1-3 1 인가구증가추이와예측 자료. 통계청 (2013) 기술발전과지원책로봇은센서, 제어기, 구동기, 기계구조등으로구성되어이루어지지만기계, 전자, 정보, 생물, 생체공학등다양한기술의융합을필요로한다. 오늘날로봇은새로운시장을개척하는혁신성과다른과학기술과접합되는융합성을갖고있다. 최근지능형선진로봇은기계, 전기, 3) 교육용로봇과같은의미 ( 범위 ) 로사용 18 2013 정보분석보고서
전자, 제어등의융합된메카트로닉스기술의첨병으로 IT, BT, NT, CT 등신기술에대한막대한국가적투자를산업화로연계시키기위한시스템기술및생산기술을제공해줌으로, 사람의한계를넘어경쟁력있는생산기술을만들어낼수있을뿐만아니라이를통한고부가가치생산구조로의발전을이끌어갈수있을것으로전망하고있다. 1920년대에로봇이란단어가등장한이래, 지금까지여러종류의현대적로봇이만들어져왔다. 그러나아직우리주변에쉽게만날수없는이유는아직도우리가요구하는수준의핵심니즈들을충분히만족시키지못하였으며, 가격이고가이기때문이다. 그러나 1970년이후선진각국에서현대적로봇생산을위한연구와투자가끊임없이이루어져왔으며, 이로인해서다양한주변산업들이동반하여발전하였다. 마치군사적목적이나연구실에서제한적으로사용되던컴퓨터가 1980년대에들어와일반개인이나사무실에서도구입하여사용할수있는가격의개인용컴퓨터 (PC) 가등장하면서많은분야에서 PC 혁명을불러일으켰다. 또한 1973년에등장한휴대폰이 2000년대에들어오면서부터오늘에이르기까지 40여년동안많은분야에동반성장을해오면서수많은기업이나타났다가사라졌다. 개인용컴퓨터는애플, 마이크로소프트등거대기업을만들어내었고, 휴대폰은애플과삼성전자라는거대기업을만들어내었다. 그러므로로봇분야도머지않은장래에이와같은혁명과함께거대기업이출현하게될것으로보여진다. 앞으로의로봇출현은곧가격혁명으로출발하게될것으로예측되며, 가격혁명은기술발전의기초없이이루어질수없을것이다. 이러한전후방산업에많은영향력을미치게될로봇산업발전을위해여러선진각국들은다양한전략과지원을통해연구개발과성장동력을이끌어내기위한지속적노력을진행시키고있다. 따라서머지않은장래에몇백만원대의생활로봇이우리앞에등장하게될것으로보인다. 19 교육로봇생태계환경과시장진입전략
20 2013 정보분석보고서
로봇산업정책동향 21 교육로봇생태계환경과시장진입전략
로봇산업정책동향 로봇산업에우리나라를비롯한미국, EU, 일본등선도국들을중심으로기술개발및산업육성을위한적극적진흥정책을발표하고지속적인각국의정부투자가활발하게이루어지고있다. 미국은제조산업활성화정책의일환으로제조로봇 (Co-Robot) 분야신규투자를발표하였으며, EU는프레임워크프로그램 (FP) 을통해전문서비스및사회안전분야로봇에집중투자하고있다. 또한일본은경제산업성과대기업이주축이되어생활지원서비스로봇시장선점을위해서미래로봇산업을선도해나가기위한선택과집중의정책적지원을지속하고있다. 22 2013 정보분석보고서
>> 표 2-1 주요선도국로봇분야정책비교 구분한국미국일본 EU 주관 산업통상자원부 과학기술위원회 (NSTC) 경제산업성 유럽의회 (EC) 관련부처 보건복지부, 교육부, 국토교통부, 해양수산부, 미래창조과학부, 국방부, 고용노동부, 문화체육관광부, 소방방재청, 농촌진흥청등 국방부, NASA, 농림부, 에너지부, 보건복지부 문부과학성, 총무성, 총무소방청, 농림수산성, 국토교통성, 후생노동성 법, 계획 지능형로봇개발및보급촉진법 ( 08) 제 1 차지능형로봇기본계획 ( 09) National Robotics Initiative( 12) 과학기술기본계획혁신기술개발전략 ( 상위계획에로봇포함 ) Framework Programme - Information and Communication Technologies(ICT) 비전, 로드맵 지능형로봇산업비전및발전전략 ( 05) 산업기술로드맵 ( 11) 2022 로봇미래전략 ( 12) A Roadmap for US Robotics From Internet to Robotics( 13) 기술전략맵 ( 10) Robotics for Healthcare( 08) Robotics Vision to 2020 and beyond( 09) 국책사업 산업융합원천기술개발사업, 시범사업, 21C 프론티어사업, 부처별개별사업 NRI 사업, 로봇기술개발및보급사업, 각부처별개별사업 이노베이션프로그램, 생활지원로봇실용화프로젝트, 부처별개별사업 European Robotics Platform-industrial, service, security/space ( 05) R&D 특성 정부 + 중소기업주도전방위기술개발 국방, 우주등폐쇄적 R&D 과원천기술개발제조로봇 (Co-Robot) 재추진 정부 + 대기업주도시장선점목표분야단계별지원 ( 생활지원서비스로봇 : 원천 ~ 보급 ) 전문서비스및사회안전분야집중투자중소기업용제조로봇강조 주요연구기관 KIST, KIMM, ETRI, KETI, KIRO, KITECH 등 DARPA,ONR( 해양특화 ) NASA 소관연구기관 NSF NIH AIST JAMSTEC( 해양특화 ) JAXA( 우주로봇 ) 독일 (DLR, 프라운호퍼 ) 영국 ( 지능형자동화제조혁신센터 ) 프랑스 (CNRS,UM2- LIRMM) 자료. 한국로봇융합연구원, KISTI 재작성 국내정책동향정부는 10대차세대성장동력산업으로지능형로봇산업을선정 (2003) 하고, 지능형로봇산업비전및발전전략수립 (2005), 세계최초로 지능형로봇개발및보급촉진법 을제정해 (2008) 로봇품질인증제 ( 청소로봇, 2010), 우수기업육성을위한전문기업지정제등로봇산업진흥관련제도를마련하였다. 23 교육로봇생태계환경과시장진입전략
>> 그림 2-1 국내정책개요 자료. 산업통상자원부 정부는 제1차지능형로봇기본계획 수립 (2009) 을통해지능형로봇산업의비전및핵심전략을발표하고, 2011 산업기술로드맵- 신산업로봇 을만들어유망로봇별기술개발로드맵을제시하였다. 그리고향후 10년 (2013~2022년) 의미래상과주요실천과제등을담은 2022 로봇미래전략 (2012) 을수립하였다. 로봇미래전략 (2013-2022) 에는인간-로봇공존커뮤니티구축을위한 RT 4대도전과제 (Challenge Project) 추진으로 로봇강국코리아 를달성하는것을주안점으로하고있다. 국내로봇개발은로봇기술의융합성과구현기술 (enabling technology) 적특성, 높은산업적활용도 ( 제조용로봇 ) 로인해단일정부출연연구기관주도방식이아닌관련된여러기관의참여로진행되고있다. 그중에서도 6대대표연구기관이주도적으로연구개발에참여하고있는데, 그들은한국생산기술연구원 (KITECH), 한국전자통신연구원 (ETRI), 한국과학기술연구원 (KIST), 한국기계연구원 (KIMM), 한국전자부품연구원 (KETI), 한국로봇융합연구원 (KIRO) 이다. 다만, 원자력로봇은한국원자력연구원 (KAERI) 이, 해양탐사로봇은한국해양과학기술원 (KIOST) 이 24 2013 정보분석보고서
주도적으로개발을맡고있다. 제조용로봇수요가지배적이었던기존시장의수요다변화추세로주관부처는관련산학연관의역량결집과로봇확산을위한대안모색에주력하고있다. 그리고고령자장애인지원을위한의료 / 재활로봇, 해양개발에필요한로봇 ( 수중건설, 해저탐사등 ), 농업용로봇등공공수요에대응하기위한로봇개발의필요성과수요가대두하고있다는점도지적되고있다. 또한분야별수요파악발굴을위한로봇융합포럼 (8대분과 ) 운영, 연구역량및자원배분의효율성제고를위한로봇연구기관협의체 (6대로봇연구기관대상 ) 마련, 정부의공공수요대응및부처간중복투자의방지, 제도개선을위한범부처로봇정책협의회도운영되고있다. >> 그림 2-2 국내로봇정책주요변화 (1981~2012) 자료. 한국로봇융합연구원 정부는최근 2013 년도 제 1 차범부처로봇산업정책협의회 를열고 시장창출형로봇보급및인력양성등을위해올해에만 1,635 억 원의예산을지원한다고밝힌바있다. 그리고 지능형로봇 2013 년 25 교육로봇생태계환경과시장진입전략
실행계획 과관련하여지난 2009년제1차지능형로봇기본계획수립이후매년 1,200억 ~1,740억원규모의정부지원금을토대로 2009~2011년까지 3년동안고용은 2배, 수출은 5배가각각증가시켰다고평가하고있으며, 금년에발표될 제2차지능로봇기본계획 (2014~2018) 의내용이로봇산업의위상재설정에초점이맞춰진다. 특히부처간협업과산업간융합을통해로봇의활용범위를확대시키겠다는정책의지가담길전망이며, 최근산업통상자원부등 15개유관부처로봇정책담당자들이참석한가운데 2013년도제1차범부처로봇산업정책협의회 를열고 2014년부터시작되는제2차지능로봇기본계획에대한방향은우선신산업육성과신시장창출을목표로했던 1차기본계획을보완하여새정부가추구하는창조경제의주역으로서미래로봇산업의위상을재설정할계획이다. 특히 2차기본계획에미래수요에따른실질적인비즈니스창출형로봇을개발하고글로벌무대에서활동할중소중견기업을육성한다는내용을골자로, 부처간, 산업간개방형협업을통해로봇제품및융합된서비스를본격화할계획을내놓을예정이다. >> 표 2-2 지능형로봇 2013 실행계획부처별과제 구분 추진과제 주관부처 예산 ( 단위 : 억원 ) 11 년 12 년 13 년 1. 원천기술융합제품개발발촉 로봇산업원천기술개발산업부 699 685 689 첨단융합기술개발사업미래부 71 65.9 70 중견연구자지원사업미래부 18.7 19.7 24.7 현실과기상의통합을위한인체감응미래부 100 100 100 농식품용로봇바이오융합기술개발농림부 8.7 12.5 13 장애인을위한재활및보조로봇개발보급복지부 2.1 1.8 0.7 재활로봇중개연구복지부 - - 30 기능성덕트크리닝로봇개발환경부 9.8 9.3 9.2 석면함유건축자재제거로봇개발환경부 - - 4 다관절복합이동해저로봇개발해수부 30 38 42 26 2013 정보분석보고서
구분 추진과제 주관부처 예산 ( 단위 : 억원 ) 11 년 12 년 13 년 2. 로봇시장규모확대지원 3. 산업인프라확충 해양개발용수중건설로봇개발해수부 - - 20 국방분야지능형로봇발전방향방사청 - - - 첨단농업용로봇센서기술개발농진청 4.5 4.4 4.5 농작업의자동화로봇화기술개발농진청 15.7 4.8 4.9 동식물생산공정시스템개발농진청 50 36.6 34 로봇분야중소기업의기술개발촉진중기청 21 31 33 지능형로봇분야민간 IP-R&D 전략지원사업특허청 4.2 1.6 2.4 지능형로봇분야국가 R&D 특허기술동향조사사업특허청 3.2 3.2 3.2 국내로봇산업지재권분야지원사업특허청 0.15 0.2 0.2 소계 1038.05 1014.0 1084.8 지능형로봇시범보급사업산업부 310 224 190 교육용로봇시범보급사업교육부 30 20 6 중소제조용로봇시범보급사업산업부 50 38.97 15 상관망로봇시범보급사업환경부 25 8 8 소방용로봇시범보급사업방재청 25 2.58 5 문화관광용로봇시범보급사업문광부 - 22 10 의료재활용로봇시범보급사업복지부 - 16 7.5 농업용로봇시범보급사업농진청 - 18 10 로봇부품시범보급사업산업부 - - 12 조경로봇시범보급사업방사청 - - 14 조류퇴치용시범보급사업국방부 - - 15 로봇랜드조성사업산업부 182 36 - 로봇기반교육사업추진교육부 10 6 5 소 계 502 266 195 융복합형로봇전문인력양성산업부 39 44 44 로봇창의복지사업산업부 - - 5 국제협력을통한로봇산업글로벌화산업부 - - 3 지능형로봇전문기업지정및육성산업부 - - 0.5 로봇제품품질신뢰성강화산업부 9 9 7 세계최고의권위있는경진대회육성산업부 2.5 2.5 3.5 로봇상설홍보체험관운영산업부 10 7.54 7.54 로봇산업통계시장전망내실화산업부 0.5 0.5 0.65 로봇산업클러스터조성산업부 - 82 140.24 한국로봇산업진흥원운영산업부 30.64 41.53 140.54 소 계 91.64 187.07 351.97 4. 범국 로봇융합포럼운영산업부 1 1.2 1.2 가적협력체계구축소계 1 1.2 1.2 합계 1632.69 1468.27 1632.97 자료. 산업통상자원부 (2013) 27 교육로봇생태계환경과시장진입전략
국외정책동향 미국미국은달러규모로아직까지전세계에서가장큰제조산업시장이지만독일, 한국, 일본등에비해제조업인구당로봇설치비율이극히낮아글로벌경쟁을위해미국제조산업의로봇설치가필수라고생각하고있어이에대한로봇수요가적어도 2016년까지지속적으로성장세를이어갈것으로전망되고있다. 이러한추세를반영하여지난 2009년에작성된로봇로드맵을 2013년 3월에갱신하고, 크게제조용로봇, 헬스케어및의료용로봇, 서비스로봇, 우주용로봇, 국방용로봇등다섯부분으로나누어개발을추진하고있다. >> 그림 2-3 미국로봇정책개요 미국은첨단제조파트너십 (AMP: Advanced Manufacturing Partnership) 추진의하나로로봇산업육성을위해국가로봇계획 (National Robotics 28 2013 정보분석보고서
Initiative, NRI) 을발표 (2011.06) 하고제조로봇 (Co-Robot) 개발을지속적으로추진해오고있다. 인간이하기힘든일을수행하는 Co- Robot( 사람과거리를둔기존제조용로봇과달리, 인간과함께일하며인간의능력을증대시킬수있는로봇 ) 개발을통해개인혹은집단을보조하고삶의질을향상시키는것을목표로국가과학재단 (NSF), 국립보건원 (NIH), NASA, 농림부 (USDA) 4개부처에서투자하고있다. 그리고제조업분야노동자, 헬스케어서비스제공자, 군인, 외과의사및우주비행사등을근거리에서보조하는로봇기술과플랫폼개발을추진중이다. >> 그림 2-4 NSF 의로봇개발투자비용 >> 그림 2-5 NRI 의주요기술분야및활용분야 자료. NIR, 2012 자료. NIR, 2012 미국은크게부처별로로봇 R&D 를추진하고있으며, 그예산및 처리도독립적으로운영하고있다. 29 교육로봇생태계환경과시장진입전략
>> 표 2-3 미국의로봇 R&D 예산현황 ( 단위 : 백만달러 ) 국방부 (DOD) 항공우주청 (NASA) 국가과학재단 (NSF) 일본 핵심프로그램 2010 2011 2012 11/ 12(%) Joint Robotics Program 과 DARPA 로봇관련예산 ( 육해공대형무인기분야제외 ) 우주탐사용로봇시스템 ( 화성탐사로봇, 로보넛등 ) Information and intelligent systems(iis) 와 Emerging frontiers in Research & innovation(efri) 165.4 180.6 154.9-14.23 152.9 127.5 204.4 60.3 192.2 192.3 230.6 19.9 국립보건원 (NIH) 국가로봇공학계획 (NRI) - - 20 - 합계 510.5 500.4 609.9 21.9% 자료. 각부처예산및연구개발계획서, 기관별예산요구서등 일본은오래전부터미국다음으로로봇개발을추진해온나라로 많은연구와개발을통해가장많은산업현장에로봇을도입하였으며, 경제산업성이주관하여기술전략맵 ( 10) 을통해 2025 년까지로봇도입 시나리오와함께주요로봇기술을제시하고있다. 현재는생활지원 로봇실용화프로젝트가진행되고있으며향후기술적선도를위한 기반기술과차세대지능화로봇국제표준화를추진할계획이다. >> 그림 2-6 일본로봇정책개요 자료. 각부처예산및연구개발계획서, 기관별예산요구서 30 2013 정보분석보고서
일본은무엇보다공공복지분야수요를바탕으로한로봇실용화를목표로기술개발-예비보급-보급일반화의단계별맞춤정책을실행해가고있다. 특히경제산업성의생활지원로봇실용화프로젝트를통한로봇실생활보급은 < 그림 2-7> 과같은단계를거쳐순차적으로진행하고있다. 또한개발된제품을대상으로한실증시험및보급촉진시범사업으로 R&D 참여대기업, 중소기업의시장진출의어려움과불확실성을경감시켜주고, 표준인증을주도하도록하여세계시장선점의기회를제공하고있다. >> 그림 2-7 생활지원로봇프로젝트추진단계 일본의로봇 R&D는경제산업성과대기업이주도하고있으며, 로봇관련예산은 1,000억원 (2011년) 이상의규모인것으로추정되고있다. 후쿠시마원전사고를계기로재해및대형사고에대한복구현장의상황파악, 장비운반, 복구활동등을지원하는무인시스템개발을위해 재난대응무인화시스템연구개발프로젝트 ( 12~ 13, 경제산업성 ) 가추진되고있다. 이밖에도문부과학성의우주로봇개발과해양자원탐사및해양로봇개발을진행하고있다. 2035년 9.7조엔의자국시장을예측한바있다. >> 표 2-4 일본의부처별로봇사업현황 (2003~2012) 부처별프로그램차세대로봇개발프로그램 ('03~'07) 인간지원형로봇실용화프로젝트 ('05~'07) 서비스로봇시장창출지원사업 ('06~'07) 첨단로봇요소기술개발프로젝트 ('06~'10) 경제산업성기반로봇기술활용형오픈이노베이션추진프로젝트 ('08~'10) 차세대로봇지능화기술개발프로젝트 ('08~'11) 생활지원로봇실용화프로젝트 ('09~'13) 재해대응무인화시스템연구개발프로젝트 ('12~'13) 31 교육로봇생태계환경과시장진입전략
부처별 총무성 문무과학성 국토교통성 총무소방청 후생노동성 농림수산성 네트워크로봇기술연구개발 ('03~'07) 프로그램 고령자 / 장애자를위한네트워크로봇기술연구개발 ('09~'12) 국제우주정거장로봇팔 (JEMRMS) 및달탐사용휠타입조사로봇개발 ('10~'14) 원천기술연구 ( 뇌컴퓨터연구, 생물모방운동제어기술, 차세대방재기반기술등 ) 이노베이션프로그램을통해로봇분야기술개발지원 해양자원탐사기기개발고도화 ( 해양로봇 ) 원격조작로봇등에의한 IT 시공시스템개발 수중로봇에의한작업과감시에관한연구 소방방재로봇연구개발 ('03~'07) 활동영역확장의료기기개발연구 ('08~'10) 생활지원로봇실용화프로젝트 ('09~'13) 복지용구, 간호로봇실용화지원사업 신체기능해석보조대체기기개발연구 ( 화상가이드로봇등치료지원기기개발 ) RT기술활용농업자동화시스템개발 ('10~'15) 차세대농업기계긴급개발사업 ( 경작파종로봇, 과채류수확로봇기술개발등 ) >> 그림 2-8 일본로봇산업성장예측 자료. 일본각부처발표정책및연구개발계획서 자료. 경제산업성 (2010.4.23 발표 ) 유럽 EU는유럽회의 (EC) 산하로봇관련위원회주관으로중장기계획및연구개발에대한전략을수립하여운영하고있다. 참여기관은유럽의연구개발전략수립을맡고있는 JRC(Joint Research Center), 32 2013 정보분석보고서
민용 / 군용로봇관련기업들로구성된 EUROP(The European Robotics Platform), 유럽 230여개산학연으로구성된 EURON(European Robotics Research Network) 등이다. EU는비전과계획을세워연구개발및육성분야를결정하고, 프레임워크프로그램을통해연구개발을지원하고있으며, 유럽연합과참여기관이공동으로자금을출자하고있다. EU는계획을로봇활용분야별로 5년 /10년/20년으로구분, 목표및주요기술과제, 비연구개발분야의지원이포함된 European Robotics Technology Platform-industrial, service, security/space(2005) 와스마트의료용캡슐, 환자모니터링로봇, 지능형진단로봇을활용한치료, 로봇수술에대한기술개발로드맵이포함된 Robotics for Healthcare(2008) 를발표하여추진하고있다. 특히 2009년에발표된 Robotics Visions to 2020 and beyond(2009) - The Strategic Research Agenda for Robotics in Europe에는활용분야별기술및제품에대한구체적인청사진이나타나있다. EU 프레임워크프로그램 (FP) 은 1984년에시작하여현재 FP7이진행되고있으며, 회원국과준회원국을포함하여종 36개국의연구개발을지원하고있다. PF7(2007~2013) 에는 10대핵심기술분야중정보통신기술 (ICT: Information & Communication Technology) 속에로봇이포함되어지원되고있으며, FP6 대비로봇분야에대한투자가거의 2배이상증가되었고첨단기술은 ICT 중 Future and Emerging Technologies(FET) 를통해지원되고있다. 33 교육로봇생태계환경과시장진입전략
>> 그림 2-9 유럽로봇정책개요 >> 표 2-5 EU 용도별제품비전 응용시나리오 산업용 작업로봇협업로봇물류로봇 - 대형제조로봇 - 통합공정관리로봇 - 가변용이제조셀 - 모바일매니퓰레이터 - 인간형조립로봇 - 소형제조로봇 - 후처리자동화 ( 리사이클링, 재가공 ) -유지관리로봇 -산림및전문농업용로봇서비스용 -광산작업로봇 -전문청소로봇 가정용 - 산업용보조로봇 - 전문가용보조로봇 - 수술로봇 - 재활로봇 - 개인서비스용로봇 - 장애보조로봇 자료. 각부처예산및연구개발계획서, 기관별예산요구서 - 상품수송로봇 - 인간수송로봇 정찰및위기대응로봇 우주탐사및조사로봇 -국경정찰로봇 -요충지방어용 -험지환경로봇조사로봇 - 인간및물품 -수중로봇보안검사로봇 보안 - 보안보조로봇 - 재난관리 우주 - 궤도로봇에이전트 - 탐사로봇에이전트 - 궤도지원로봇 - 탐사용지원로봇 - 행성탐사로봇 교육오락용로봇 - 모션시뮬레이터 - 안내로봇 - 로봇교사 - 훈련로봇 - 로봇친구 - 장난감로봇 자료. Robotics Visions to 2020 and beyond(2009) 34 2013 정보분석보고서
EU는전문서비스, 사회안전분야및중소기업용제조로봇에대한투자를확대하고있으며, 프레임워크프로그램 (FP) ICT( 정보통신기술 ) 도전과제 (Challenge) 를통해제조로봇의경쟁력강화, 인지시스템, 인간로봇상호작용 (HRI) 등로봇 SW와원천기술개발에주력하고있다. 특히인지분야에는 FP6에서 40개프로젝트가 FP7에서는 53개이상의프로젝트를지원하고있다. 그러나금년신규사업에서는 ICT for Ageing & Wellbeing 분야에서로봇사업을제외시켜약 190 백만유로의예산을축소시킨것으로알려지고있다. 35 교육로봇생태계환경과시장진입전략
36 2013 정보분석보고서
서비스로봇의핵심 - HRI 기술동향 37 교육로봇생태계환경과시장진입전략
서비스로봇의핵심 - HRI 기술동향 HRI 기술은 Human-Robot Interaction( 인간-로봇상호작용 ) 의약자로각종서비스로봇을비롯한제조용로봇에도기본적으로사용된다. 특히서비스로봇에포함된교육용로봇은이 HRI 기술을기초로하여다양한응용기술과제품이개발되고있다. 따라서 HRI 기술은선진각국에서원천기술로다루고있으며, 활발한연구개발이이루어지고있다. HRI 기술이란? 인간과로봇이다양한의사소통채널을통해인지적 / 정서적상호작용을할수있도록구현해주는기술이바로인간-로봇상호작용 (Human-Robot Interaction) 기술이다. 로봇에는많은첨단기술이녹아있다. 우선로봇이인간과상호작용을하기위해서는물체와환경, 얼굴, 동작, 감정, 문자인식등이가능한 눈 이있어야하고, 또음성을인식할수있는귀가있어야하고, 스스로길을찾거나움직이기위해서는 GPS 같은위치감지기능까지적용이되어야 38 2013 정보분석보고서
한다. 그리고사람처럼필요한언어도구사할수있어야한다. 어느것하나제대로작동하지않으면인간과상호작용을하거나, 인간을도울수있는로봇이되지못한다. 이와같이인간과로봇이다양한의사소통채널을통해인지적 / 정서적상호작용을할수있도록구현해주는기술을말한다. HRI 기술은기계와인터페이스를설계하기위해인간의지각능력, 인지능력, 행위특성을고려한다는점에서 HCI(Human Computer Interaction) 기술과비슷하나로봇이인간과의자연스러운의사소통및상호협력을위해사용자의의도를종합적으로판단하고, 그에맞는반응및행동을하기위한자율성, 상호작용의양방향성, 상호작용또는제어수준의다양성등에서인간- 컴퓨터상호작용 (HCI) 과는커다란차이가있다. HRI 기술의구성 HRI 기술은크게인식 (Perception) 기술, 판단 (Cognition) 기술, 표현 (Expression) 기술의 3단계가밀접하게연계되어수행될때, 사용자의만족도를가장많이높일수있다. 즉, 인간의지각, 인지, 표현기능을모사함으로써로봇에생명을불어넣게되는데그 3가지가서비스로봇의핵심기술이다. 그리고그 3가지와연계된 HRI 기술은개인서비스로봇뿐아니라전문서비스로봇및타서비스분야까지폭넓게적용될수있어로봇융합산업전반에대한파급력이매우크다. >> 그림 3-1 HRI 기술의개념적구성 39 교육로봇생태계환경과시장진입전략
>> 그림 3-2 HRI 를근간으로한로봇산업연계및융합 자료. 지식경제부, 서비스로봇산업발전전략 (2010.12) 인식기술로봇이감각기관을통해상호작용상대방과주위환경에대한지각정보를수집하는기능이다. 인식기술은각종센서를이용하여수집한영상, 음성, 접촉신호등을토대로상호작용과관련된데이터패턴을찾아내는것이다. 인식기술을구현하기위해서는카메라 (RGB, 적외선, 열감지, RGB-D 등 ), 마이크, FSR(Force Sensing Register), 비접촉터치센서, 리모콘이나아이콘명령과같은매개인터페이스기술등을포함하여다양한감지장치가활용되고있다. 현재사용되고있는대표적인식기술들로는얼굴인식, 표정인식, 동작인식, 자세인식, 물체인식, 물체추적, 휴먼추정, 음성인식, 음원인식, 음색인식, 접촉동작인식등이있다. 판단기술로봇이수행해야할작업, 행동, 감정을해석하는판단 (cognition) 기술은인식단계에서수집한지각정보의의미를해석하여상호작용상황과상대방의의도를파악하고, 상황에맞는표현과행위를계획하는기능이다. 지금까지의연구는사용자의행동의도, 감정상태, 성격등을유추하는상황인식기술, 사용자와상호작용의미래상태를유추하는상황예측기술, 40 2013 정보분석보고서
상황에적합한표현내용과방식을판단하는행위계획기술등이포함된다. 그러나 HRI의판단기술은아직체계적으로정립되지않았는데, 그것은이판단기술이인간의마음이형성-작동-계발되는프로세스를근간으로하는데아직이에대한체계적인이론이정립되지않은데원인이있다고할수있다. 판단기술은기억의구조와작용, 지식표현과추론, 감정의변화, 문제해결, 학습과발달등의폭넓은인지기술을포함하며원천기술에가까운것으로볼수있다. 표현기술결정된로봇의감정, 행동은 multi-modal expression 모듈에서여러모달리티들을통해표현 (expression) 되며, 휠이나다리를이용한주행 (navigation), 팔을이용한조작 (manipulation), 바디모션과동작, 얼굴로봇이나아바타를통한로봇의표정표현, TTS(Text To Speech) 를통한언어표현, 그리고음향을이용한표현들을통해로봇의의사전달력과표현력증대가가능해지게된다. 표현기술은판단기능을통해상호작용맥락에맞게계획한행위와표현을각종표현수단을통해효과적이고명료하게표출하는기능이다. 명료하고효과적인표현을위해서는첫째, 표현행위를표출하기위한기계적구조와제어아키텍처기술이필요하며, 둘째, 인간에게자연스럽게인지될수있는표현행위를생성하기위한행위제어기술이필요하다. 대표적표현기술연구에는높은자유도와풍부한감정표현이가능한얼굴또는머리로봇개발, 팔과몸체를이용한동작표현, TTS(Text-To-Speech) 와음향을통한의사전달및감성표현등이포함된다. 최근에는전술한다양한장치와표현내용을융합하고동기화하여표현의명료성과풍부함을향상시키는멀티모덜표현기술이폭넓게연구되고있다. HRI 기술은지능형로봇의핵심원천기술로서비스로봇상용화를위해필수적이며로봇융합산업에대한파급력이큰기술이다. 41 교육로봇생태계환경과시장진입전략
현재로봇산업의성장견인차는연평균 15% 이상의성장을보이는전문서비스로봇으로향후개인로봇성장이주도하게될경우, HRI 기술의존도는더커질전망이다. >> 표 3-1 HRI 기술의서비스로봇활용사례 분야 활용영역 적용기술사례 교육 / 오락 교사보조로봇교실내학습자의의도인식및반응애완로봇동물의행동모사, 사용자와의감성교류 문화 안내로봇사용자 ID 및위치인식, 안내제스처 / 표현공연로봇동작동기화, 공연제스처 / 표현 홈서비스 청소로봇사용자명령인식, 휴대폰원격모니터링정보서비스로봇사용자상황인지, 음성대화 의료 보행보조로봇사용자보행의지추출간호보조로봇노약자낙상감지, 환자위치인식및투약 사회안전 인명구조로봇 생존자위치인식, 원격조정, 구조물지지 / 제거 앞으로로봇의수요는인간친화서비스부문으로영역이확대될적으로전망하고있기때문에인식, 판단, 표현등의 HRI 기술의개발과상용화가수요와크게연관되어있다. 따라서미국은 HRI 기술이중심이되는인간과함께일하는로봇의연구개발을위해 2011년 NRI(National Robotics Initiative) 를발표하였으며, EU는 FP7과 FP8에서인지로봇및 HRI 기술개발에집중적으로투자하고있다. 최근국내는전체 R&D 투자에서기초원천기술의비중이 25% 정도이며, 그중에서도 HRI 분야에가장낮은투자가이루어지고있다. 지금까지의로봇분야연구개발은상용화위주로투자가이루어져시장이본격적으로열리면원천기술의부족으로경쟁력이떨어질것으로생각된다. 또한기초적인하드웨어중심의인식기술위주에서인지과학과융합된복합적상황인지와행동기술로발전되고분산네트워크와접목된 HRI 기술개발이최근이루어지고있다. 2010년이후선진국들은 HRI 기술은인식및하드웨어기술에서벗어나복합적상황인식및인지발달연구에집중하고있다. 42 2013 정보분석보고서
국내기술개발동향 판단기술한국전자통신연구원은 2004년에대용량지능서버를기반으로한로봇상황판단및서비스실행플랫폼인 URCSP(Ubiquitous Robotic Companion Service Platform) 를개발하였다. URCSP의판단기술은유비쿼터스컴퓨팅분야의상황인지기술을답습한모델로써사용자의단위요청에대한서비스행위를상황에맞게계획하여실행하는데초점이맞춰져있다. URCSP의판단기술은생성규칙 (Production Rule) 과웹온톨로지언어인 OWL을기반으로한지식표현및추론기술을기반으로개발되었다. 한국과학기술원은인간-로봇상호작용핵심연구센터 (HRI-PC) 를통해로봇의감성인지및표현에관한다수의연구를수행하였다. 그결과사람의목소리, 얼굴, 터치행동등의지각정보를기반으로사용자의내적감정상태를유추하고이에상응하는로봇의감정상태를모델링하여표현하는기술을개발하였다. 한양대학교는 21C 프론티어지능로봇사업을통해지능구현지식체계를개발하였다. 그목표는공유및증식이가능한온톨로지기반지식을구축하고, 추론을기반으로예상치못한상황을감지함으로써잠재적인문제를해결할수있는로봇지식체계를구축하는것이다. < 그림 3-3> 은개발된지식관리체계인 CASPer (Contex- tadaptive Action-coupled. Synthetic Learning & Percepti on System for Robots) 의구조를나타낸것이다. 43 교육로봇생태계환경과시장진입전략
>> 그림 3-3 CASPer 의구조 이와같이종래의국내주요판단기술연구성과는인간과로봇간의직접적이고지속적인상호작용보다는사용자의서비스요청을이해하고상황에맞게서비스를제공하는상황기반서비스제공에무게중심이있음을발견할수있다. 근래들어인간친화적이고쌍방향적이며지속성있는 HRI 기술개발이로봇의실용화에필요하기때문에국내주요산학연기관들을중심으로로봇의사회적상호작용 (Social Interaction) 능력을향상하기위한노력과로봇의인지적판단기술에대한연구가활발하게진행되고있다 표현기술한국생산기술연구원은 2006년부터국내최초로인간을닮은안드로이드타입의에버 (EveR) 시리즈로봇을개발하여현재 EveR4에이르고있다. 2011년에개발된 EveR4는 30개의근육을얼굴에포함, 해부학적근육상호박용분석모델링을기반으로보다풍부한표정을나타낼수있게되었다. 국내외의국제박람회와로봇연극등다양한문화예술공연에출연하여그표현력을인정받고있다. 44 2013 정보분석보고서
>> 그림 3-4 EveR4 의다양한표현들 한국전자통신연구원은 2006년에 7가지감성 ( 놀람, 기쁨, 슬픔, 외로움, 부끄러움, 화남, 중립 ) 을생성할수있는감성엔진을장착, 접촉행동인식을통해감성적상호작용을보여줄수있는동물형태의로봇인코비 (KOBIE) 를개발하였다. 코비는감성중심의상호작용을통해사용자의정서적안정을향상시킬수있어매개치료용로봇의연구용플랫폼으로활용가능하다. >> 그림 3-5 감성로봇 KOBIE 와아바타 한국과학기술원은 6가지모달리티를활용하여감성중심의상호작용을위한로봇인 KaMERo를개발하였다. KaMERo는터치, 음성등으로들어온지각정보와주변상황정보를융합하여로봇의감정상태를결정하고, 얼굴표정, 안테나, LED, 음향, 감정 TTS, 몸움직임등을통해감정을표현한다. 그리고한국과학기술연구원에서개발한 실벗 도감성적상호작용을주요기능으로포함하고있다. 이로봇은고령화사회에따른노인소외문제해결의일환으로로봇을통한고령자의감성치유에중점을두었다. 45 교육로봇생태계환경과시장진입전략
>> 그림 3-6 KaMERo 와실벗 이밖에도동부로봇, 유진로봇, 퓨처로봇등이 LCD/LED, 로봇동작, 아바타등을통한표현이가능한로봇들을출시하였다. 동부로봇의제니보는 15개의모터로구성된관절구동방식의 4족보행로봇이다. 제니보는음성인식과영상인식을기반으로상황을인지하고, LED와동작을통해지능적행동패턴을표현할수있다. 2010년에유치원용 R-Learning 플랫폼으로선정되기도하였다. 퓨쳐로봇의스마트서비스로봇은 < 그림 3-8> 과같이 LCD 화면을주요표현매개장치로활용한다. LCD 화면의아바타를통해다양한감성 ( 기쁨, 만족, 실망등 ) 을표현하며, 아바타는립싱크를통해자연스런행위를표출할수있다. >> 그림 3-7 지능형애완로봇제니보 >> 그림 3-8 스마트서비스로봇 46 2013 정보분석보고서
해외기술개발동향 판단기술 EU의 RoboEarth 프로젝트는 2009년부터진행된오픈소스프로젝트로로봇을위한 WWW(World Wide Web) 을모토로진행되고있으며, 로봇의행동과환경을학습하고대용량지식을공유및재사용할수있는생태계를구성하기위한연구를진행하고있다. RoboEarth는인식객체모델, 내비게이션, 환경지도, 행동등에대한지식을대용량저장소에저장하여공유하고, 축적된대용량지식을대상으로추론을통해클라이언트서비스를제공하며지식을재사용할수있는프레임워크를제공한다. 주요기능으로는행위계획 (action recipes) 의생성과실행, 위치인식 (localization) 과매핑 (mapping) 의통합, 3D 센싱, 로봇제어에대한학습, 동적객체추적등이있다. 현재, ROS(Robot Operating System) 오픈소스를통해배포되고있으며, RoboEarth 클라우드엔진인 Rapyuta를공개하여서비스하고있다. 독일의 TUM(Technische Universita t Mu nchen) 대학에서진행하고있는 KnowRob 프로젝트는 RoboEarth 프로젝트와연계하여홈, 병원등에서서비스를제공하는연구이다. < 그림 3-9> 는 KnowRob의구조와로봇이웹지식을마이닝하여복잡한요리를수행하는과정을보여준다. KnowRob은로봇이제공할수있는서비스를 Ehow, WikiHow, Cyc, Wordnet 등의웹지식을통합하여새로운지식을 OWL을통해표현하며로봇의행위계획을생성하고, 생성된행위계획을기반으로실제환경에서로봇의상태변화및환경변화등을파악하여행위계획을실행하기위한방법을제공하는지식프레임워크에해당한다. 실시간으로변하는로봇의상태, 환경변화및외부의다양한지식을통합하여표현하고추론할수있는메커니즘을제공하며, 불확실한상황모델링을위해 MLN(Markov Logic Networks), BLN(Bayesian Logic 47 교육로봇생태계환경과시장진입전략
Networks) 등을이용해서확률적인추론을지원하며, ROS(Robot Operating System) 의오픈소스프로젝트로관리하고있다. ALIZ-E 프로젝트는인간-로봇상호작용을분단위에서하루이상의장기간 (long-term) 으로바꿀수있는연구를진행하고있다. ELIZ-E 통합시스템구조는장기간사용자와로봇간에상호작용시발생하는사회적유대감 (social bonds) 을통해일상생활에서어린이와어른과의상호작용차이를연구하고있다. 또한, 감성, 개인화, 장기간 (long-term) 상호작용에대한저장, 경험및상호작용에피소드에대한개인화된학습을통한성장등의연구도진행하고있다. >> 그림 3-9 KnowRob 구조및태스크수행 표현기술일본의오사카대학이시구로교수는세계최초로인간을닮은안드로이드로봇 Replee 시리즈를개발하였으며, 애니매트로닉스업체인 kokoro사로기술이전하여안내로봇인 Actroid를아이치엑스포 (AICHI EXPO, 2005) 에서선보였으며, 인간친화적인인간형로봇의현실적인가능성을제시하였다. 일본의산업기술총합연구소에서는휴머노이드로봇 HRP시리즈를개발하여사람같은움직임을보이고, 사람과의협동작업이가능한연구를진행하고있으며, 가장최근모델인 HRP-4C는얼굴에 8개의전기모터를사용하여감정표현을하며, 사람과함께춤을출수있다. 일본와세다대학의 Takanishi 교수연구실에서는의인화기법을활용한로봇디자인과그에맞는멀티채널표현연구를진행하고 48 2013 정보분석보고서
있으며, 그연구실의 WE-4RII는감정표현에특화시켜개발하고있는로봇으로, 내외부자극에대하여감성모델을변화시키고, 시각, 접촉, 음성, 온도및후각등의외부자극과배고픔, 자기보호, 탐구의욕구등내부자극을받아서감성공간의 3가지축 (pleasantness, activation, certainty) 에영향을주어감성을변화시켜, Ekman의기본 6정서를기반으로 행복, 화남, 혐오, 두려움, 슬픔, 놀람, 중립 등 7개의감성을표현할수있다. >> 그림 3-10 HRP-4C >> 그림 3-11 WE-4RII 감성표현 미국의 Hanson Robotics는미국의공상과학소설가인 Philip K. DICK의얼굴로봇을개발하였다. 또한우리에게친숙한아인슈타인얼굴을닮은로봇머리를개발, KAIST의휴보 (Hubo) 에장착해얼굴로로봇에특화하여자연스러운얼굴표정에대한연구를진행하고있다. >> 그림 3-12 Philip K DICK 과아인슈타인휴보의얼굴로봇 >> 그림 3-13 Quasi 및제어화면 또한 CMU의 Robotics 연구소에서는사회규범아래사람의의도를고려하여사람과로봇의상호작용에대해연구를수행하였다. Quasi는외부로부터다양한정보를받아들일수있으며, 인지한정보에따라 30개이상의모터를움직여다양한감정표현과로봇의상태를표현할수있다. 또한다양한인터페이스장치를활용하여외부에서직접 49 교육로봇생태계환경과시장진입전략
제어가가능하다. 그리고 MIT에서는미디어랩의 personal robot 그룹에서사회적상호작용에대한연구를중점적으로진행하고있다. 특히 Sixth Sense는착용형마커에표시된손가락및움직임을인식하고동작을통해사용자명령을인식하는동작기반인터페이스기술이며, Leonardo는인간과사회적상호작용을표현하기위해인간의인지모델을기반으로연구되었으며, 자기동기부여를통해내부욕구를발현하고, 환경정보로부터다양한감정적대응을자연스럽게함으로써환경에효과적으로대응하는능동적적응능력에대한연구를진행시킨로봇이다. >> 그림 3-14 MIT Sixth Sense 동작인식관련사진그림 3-15 Leonardo 개발방향및시사점 HRI를위한판단및표현기술은로봇이상호작용상황과사용자의도를판단하고, 적합한반응과행동을수행함으로써인간과의의사소통및상호협력을가능하게하여로봇에생동감을부여하는서비스로봇의핵심기술이다. < 그림 3-15> 는 HRI 기술의발전방향을예시한것이며, 초기에연구된 HRI 기술은원천기술중심의개별적기능위주의단위기능 ( 얼굴인식, 동작인식, 화자인식, 음원추적, 휴먼추종등 ) 별성능향상을목표로정형화된환경에서만인식가능하고, 수요자요구가충분히반영되지않아활용도가낮아시장이형성되지못했다. 그러나교육, 의료, 복지등과같은실제환경에서의수요가증가하면서실제환경적용위주의개발로 HRI 기술에대한연구방향이바뀌고있다. 50 2013 정보분석보고서
앞으로단위기능별연속적모니터링에기반을둔인식기술개발에서환경센서및분산자원융합인식기술개발로전환될것으로예상되며, 인식이후에서비스시나리오기반으로인식-판단-표현이유기적으로연동되어서비스를제공하게될것이다. 또한, HRI 기술은시장참여자와기술공급자가정보및지식을공유하고컴퓨팅자원들을효율적사용하여실제서비스에대한대응력을높인시장지향의개방형 HRI 기술로발전할것이다. 그리고로봇서비스는웹 (Web) 과같이지식이나자원을공유, 재사용및상호연동이가능한형태로제공되어교육, 오락, 의료복지, 사회안전등사람과공간을공유하는다양한분야에공통으로적용되는핵심요소기술로활용될것이다. >> 그림 3-15 HRI 기술개발발전방향 따라서향후 HRI 기술은활용성을높이는데중점을두고연구개발이이루어져야할것으로생각되며, 그활용성확대방안은아래와같다. - 서비스지향성을위해로봇이제공하는서비스시나리오를기반으로로봇시스템을구성하는리소스의가용성을최대한으로높이고실제환경에서성능목표를충족시키는라이브러리를구축해야한다. - 수요확대를위해수요자의요구사항은조건및성능데이터베이스를통해반영하고, 공급자의개발기술은 HRI 라이브러리마켓에 51 교육로봇생태계환경과시장진입전략
공개하여서로공유함으로기술의개방성을만들어나가야한다. - 표준화를위해교육, 오락, 의료복지, 사회안전등사람과공간을공유하는다양한로봇분야에공통으로적용되는핵심요소기술이되도록해야한다. - 기술의가용성을높이기위해인식기능외에지능적판단과행동및표현기능이유기적으로연계될수있도록라이브러리를구축하여운영해야한다. - 융복합화를촉진, 신사업확대를위해지속적으로 HRI 기술을다른첨단및기존분야에활용함으로융복합화의길을열어가도록해야한다. - 기술수요자와공급자간의역할분담을통해핵심공통기술개발과소비의밸류체인이구축되어야하는데, 산업계는서비스로봇상용화를위한사용자기반의환경조건과성능목표를제시해야하며, 기술공급자는다양한서비스로봇에활용될수있는핵심공통기술을개발해야한다. - HRI의원천기술개발은연구소, 학계를중심으로추진하되, 실제현장 DB는산업계에의해제공되는형태가바람직할것이므로실험실환경의연구중심이아닌기업의요구환경에서동작할수있는기술개발을통해상용화하도록해야한다. - 단일기능이아닌인식, 판단, 표현의유기적인연계를필요로하는산업계의니즈를위해인식, 판단, 표현의패키징 HRI 핵심공통기술이우선적으로개발되도록지원책이마련되어져야한다. 52 2013 정보분석보고서
로봇산업현황 53 교육로봇생태계환경과시장진입전략
로봇산업현황 국내외의로봇산업의시장동향을통해현재교육용로봇의위치와규모를살피고자하는데주안점을두고있다. 현재는산업용로봇이가장큰시장규모를갖고있으며, 서비스용은매년그시장증가율이산업용로봇을앞지르고있다. 또서비스용로봇은전문서비스로봇과개인서비스로봇으로나누어시장이형성되어있다. 그가운데교육용로봇은개인서비스로봇안에포함되어있다. 개인서비스로봇 4) 은주로청소로봇과엔터테인로봇 ( 교육로봇 ) 이시장을점유하고있다. 세계로봇시장현황 산업용로봇 세계산업용로봇시장은가장많은판매대수를기록한 2012 년에비해 - 4% 의감소를보였다. 주요원인으로는전기전자산업로봇판매의 4) < 표 1-3> 국제로봇연맹 IFR 의로봇분류표참조 54 2013 정보분석보고서
부진에따른것이며, 자동차산업용로봇판매는지속적인증가를 보였다. 2012 년전체로봇매출의약 70% 는일본, 중국, 미국, 한국, 독일등이점유하고있다. >> 그림 4-1 산업용로봇의연간판매대수 ( 단위 : 대 ) 자료. World Robotics, IFR, 2013 >> 그림 4-2 산업분야별산업용로봇세계공급추이 (2011-2012) ( 단위 : 대 ) 자료. World Robotics 2013, IFR, 2013 2012년시장규모는 85억달러로 4% 의판매대수감소에도불구하고금액면에서는 2% 에해당하는 870만달러의증가를보였다. 이값은소프트웨어, 주변장치, 시스템엔지니어링의비용을포함하지않은것으로, 이들을포함하면 2012년로봇시스템의세계시장규모는약 260억달러에이를것으로추정되고있다. 55 교육로봇생태계환경과시장진입전략
특히로봇설치에대한잠재밀도 ( 제조업고용 1만명당로봇설치대수 ) 를보면 2012년한국이 396으로가장높은밀도를기록하고있으며, 이어서일본 (332), 독일 (273) 등으로나타났다. 조사대상 45개국가의평균밀도는 58을보이고있다. 향후 2013년세계로봇은지난해보다약 2% 증가한 162,000대가더판매될것으로예측되고있다. 또한로봇매출은북미, 브라질, 한국, 중국등동남아시장뿐만아니라터키를비롯한유럽대부분의시장에서지속적인성장세를보일것으로예측되고있다. 2014년에서 2016년까지로봇설치는연평균 6% 정도증가할것으로추정되고있다. 이가운데미국과유럽이약 4%, 아시아와호주가약 8% 의연평균증가율을보일것으로추정되며, 이는자동화추세에따른로봇설비증설이확대되고있기때문이지만증가세는완만할것으로기대되고있다. >> 표 4-1 국별산업용로봇설치대수 국가 2011 2012 2013* 2016* 아메리카 26,227 28.137 30.800 34.900 브라질 1.440 1.645 2.000 3500 북미 ( 캐나다, 멕시코, 미국 ) 24.341 26.269 28.500 31.000 기타 88.698 84.645 86.000 107.200 아시아 / 오스트리아 22.577 22.987 25.000 38.000 중국 22.577 22.987 25.000 38.000 인도 1.547 1.508 1.500 3.00 일본 27.894 28.680 27.200 32.000 한국 25.536 19.424 20.500 19.500 대만 3.688 3.368 4.000 4.500 태국 3.453 4.028 3.500 5.000 기타 4.003 4.650 4.300 5.200 유럽 43.826 41.218 39.800 45.000 체코 1.618 1.040 1.000 1.500 프랑스 3.058 2.956 2.900 3.200 독일 19.533 17.528 16.500 18.000 이탈리아 5.091 4.402 4.200 4.500 스페인 3.091 2.005 2.000 2.600 영국 1.514 2.943 2.000 2.600 기타 9.921 10.344 11.200 12.700 아프리카 323 393 500 700 미분류국가 6.954 4.953 4.900 4.000 전체 166.028 159.346 162.000 191.800 56 2013 정보분석보고서
로봇산업이기대하고있는요인을몇가지살펴보면다음과같다. -글로벌경쟁을위한생산시설의현대화필요성 -에너지효율, 신소재생산을위한생산재정비필요성 -성장소비시장의생산능력확장요구 - 제품수명주기감소와제품의다양화로인한유연자동화 ( 생산시스템 ) 필요성 -산업용로봇기술개선, 인간과로봇의협업작업, 저렴한로봇등장 -품질개선을위한정교한첨단로봇시스템필요성 -인간의극한작업과위험한작업로봇대처필요성 >> 그림 4-3 산업용로봇공급대수 * 예측 자료. IFR Statistical Department, 2013 서비스로봇 2012년에판매된전문서비스로봇은 2011년 15,776대에서 2012년 16,067대로 2% 라는낮은증가율을보였다. 매출액으로보면 34억2천만달러로 1% 감소하였다. 1998년부터각나라에서사용되고있는전문서비스로봇은 126,000대로추정되고있다. 산업용로봇의수명은평균 8년정도로예측되고있으나전문서비스로봇은용도에따른수명이너무다양하여그수명예측이거의불가능하여, 정확한통계산출이쉽지않다. 그럼에도서비스로봇의세계주가변동을보면다른로봇에비해 2008년부터최근 2013년 3월까지높은증가세를 57 교육로봇생태계환경과시장진입전략
유지하고있다. 2012년전체판매된전문서비스로봇중국방분야서비스로봇이 6,200대로 40% 를차지하며, 특히무인항공기판매량이지난해보다 8% 증가한 5,453대를보이고있지만, 실제판매량은알려진것보다훨씬높을것으로추정되고있다. 필드로봇은 5,300대로전문서비스로봇의 33% 에해당하며판매액은 4% 감소하여 8억4천7백만달러를기록했다. 이는전체전문서비스로봇판매액의 25% 에달한다. >> 그림 4-4 최근 5 년의세계로봇주가변동추이 의료로봇은 2011년에비해 20% 증가한 1,308대, 판매액은 14억9천5백만달러 ( 전체서비스로봇매출의 44%) 를기록하였다. 특히의료로봇은부속기구와추가서비스를포함하여대당평균 150만달러에달해부가가치가높은서비스로봇에속한다. 이러한이유로의료로봇공급업체는로봇대여계약도같이이루어지고있다. 물류시스템에관련된로봇이 1,376건 (11% 증가 ) 새로설치되었으며, 전문서비스로봇전체판매량의 9%( 판매액, 1억 9천6백만달러추정 ) 를차지하였다. 특히의료로봇과물류시스템로봇은성공적으로시장에진입하고있으며, 앞으로도높은성장세를유지할것으로전망되고있다. 이밖에도건설, 해체로봇, 전문청소, 검역로봇, 유지보수시스템, 58 2013 정보분석보고서
구조안전로봇, 모바일로봇플랫폼, 수중로봇등이있으나대당가격이 1백만달러에달하는수중로봇이전문서비스로봇가운데향후성장세가두드러질것으로전망되고있다. 개인서비스용로봇과가정용로봇은대상이다양하여별도로통계되고있으며, 대부분가사로봇이주류를이루고있다. 진공청소기, 잔디깎기, 장난감로봇, 취미, 교육, 연구를위한엔터테인먼트, 레저용로봇이모두이에속한다. 장애인도우미로봇은기대에미치지못하는수준 (2011년 156대, 2012년 159대 ) 에머무르고있지만성장가능성은높은것으로전망된다. 이유로는많은국가에서연구가이루어지고있으며, 머지않아수요가크게증가할것으로보이기때문이다. 가정용로봇은 IFR 조사가완전히커버하지못했지만 2012년에종 196만대가팔린것으로추정 ( 매출액 6억9천7백만달러 ) 되고있으며, 2011년대비 53% 증가한것으로보고있다. 엔터테인먼트 ( 교육 ) 로봇은 2012년에 110만대 ( 판매액 5억2천4백만달러 ) 가팔린것으로집계되었으며, 전년대비 29% 증가되었다. Asian Ones를비롯한이분야로봇생산업체들은저가의장난감로봇에집중하고있는실정이지만, LEGO Mindstorms 프로그램은정교하고수준높은로봇에해당한다. 전문서비스로봇의전망 (2013-2016) 향후전문서비스로봇은 2016년까지계속적으로증가하여판매량이 94,800만대 ( 판매액 171억달러 ) 에이를것으로예측된다. 특히같은기간의국방방위로봇 (28,000대) 과착유로봇 (24,500대) 이팔릴것으로예상되며, 이두분야가전체의 55% 를차지하게될것으로전망되고있다. 가사로봇 ( 진공청소기, 잔디깎기, 창문청소등 ) 의판매량은 1,550만대 ( 판매액 56억달러 ) 에이를것으로전망하고있다. 그리고장난감이나취미용로봇은가격은낮지만 350만대정도판매될것으로 59 교육로봇생태계환경과시장진입전략
예측되고있다. 교육연구분야로봇은 300만대정도예측되고있으며, 노인장애보조로봇은 6,400대정도로예상하고있지만이분야의시장은앞으로 20년간크게확대될것으로전망되고있다. >> 그림 4-5 세계전문서비스로봇판매량 ( 단위 : 대 ) 자료. World Robotics, IFR, 2013 >> 그림 4-6 세계분야별전문서비스로봇판매량 ( 단위 : 대 ) 자료. World Robotics, IFR, 2013 >> 그림 4-7 세계개인용가정용서비스로봇예측판매량 ( 단위 : 천대 ) 자료. World Robotics, IFR, 2013 60 2013 정보분석보고서
>> 표 4-2 세계서비스로봇시장규모및전망 2012 년서비스로봇시장규모및전망단위 : 대, 억달러, % 출하대수 국내로봇시장현황 자료. World Robotics, IFR, 2013, KISTI 재정리작성 국내로봇시장은 7,197 억원 ( 07 년 ) 에서 2012 년현재 2 조 1,327 억원 달성연평균 24.3% 의여전히높은성장을기록하고있다. 지금까지 제조업용로봇이높은비중을차지하고국내로봇산업성장을이끌어 왔으나점차서비스로봇과관련부품이비중을높여갈것으로 예측되고있다. 앞으로 2017 년이후서비스로봇이시장성장을주도해 갈것으로전망되고있으며, 2020 년국내로봇생산규모는 25 조원에 이를것으로예측되고있다. 전년대비증가율 매출액 2016 출하대수 전문서비스 16,100 2 34 94,800 의료 1,308 20 14.95 n/a 물류시스템 1,400 11 1.96 n/a 국방 6,200-18 n/a 28,000 착유 4,750-3 n/a 24,500 개인서비스 2,000,000 15 6.97 22,000,000 엔터테인먼트 1,100,000 29 5.24 3,000,000 총계 2,016,100 n/a 40.97 22,094,800 >> 표 4-3 2012 년로봇생산현황 ( 단위 : 억원, %) 자료. 2013 로봇산업실태조사결과보고서 61 교육로봇생태계환경과시장진입전략
산업용로봇글로벌경기불황및국내경기침체로인한내수감소로인해일반기계생산, 설비투자감소등으로제조용로봇생산은전년대비 - 1.8% 감소한것으로나타나고있다. 특히자동차, 조선등국내제조업경기둔화로전년보다소폭감소하였지만중국 (47.3%), 인도 (3,020%), 태국 (862.5%) 등신흥국시장진출확대에따라수출은증가세를유지 (10.7%) 한것으로나타나고있다. >> 표 4-4 국내 2012 년제조업용로봇시장현황 ( 단위 : 억원, %) 자료. 2013 로봇산업실태조사결과보고서 서비스로봇서비스로봇은로봇청소기수출및교육용로봇내수증가에힘입어개인서비스로봇은전년대비 23.6% 로크게증가하였으며, 이로인해전체서비스로봇생산규모는전년대비 7.7% 증가한것으로나타나고있다. 전문용서비스로봇은주문생산방식, 높은제품단가등로봇특성의적합성을요구되기때문에의료용, 군사용로봇을중심으로생산액이크게감소한것으로나타나고있다. 이에비해개인용서비스로봇은특히로봇청소기수출의꾸준한성장세를보이고있는가운데프랑스, 독일을비롯한유럽시장의성장이두드러지게나타나고있으며, 이와같이하여국내기업의글로벌시장점유율역시상승세를기록하고있다. 또한교육용로봇은 2012년대기업의에듀테인먼트 ( 스마트교육 ) 로봇사업이본격화되면서내수증가에힘입어생산, 내수, 수출모두꾸준한증가를보이고있다. 2012년로봇기업수는전년 (363개사) 대비 1.3% 증가한 368개사로조사되었으며, 신규창업기업은 6개사로알려지고있고, 수도권을 62 2013 정보분석보고서
제외한대부분의지역에서로봇기업수가감소한것으로나타나고 있다. 개인서비스용로봇개인서비스용로봇생산현황을보면 2011년 (2,394억원 ) 대비총생산액이 2,959억원으로 23.6% 의증가세를보였다. 그가운데교육및연구용로봇이 62.6% 로가장높은증가세를보였으며, 이어헬스케어로봇 (61.7%), 가사용로봇 (11.8%) 등이뒤를잇고있다. 그러나생산액으로보면가사용로봇이 1,902억원으로가장높은것으로나타났다. >> 그림 4-8 국내개인서비스용로봇생산액 (2012) 과추이 ( 단위 : 억원 ) 자료. 2013 로봇산업실태조사결과보고서 개인서비스용로봇의총출하액은 2011년 2,438억원대비 21.8% 증가한 2,970억원을기록하였다. 증가율면에서헬스케어로봇이 63.5% 로가장높은증가를보였고, 이어교육및연구용로봇 (58.8%), 가사용로봇 (12.0%) 이뒤를이었다. 그러나출하액을보면가사용로봇이 1,880억원으로가장높게나타났다. 63 교육로봇생태계환경과시장진입전략
>> 그림 4-9 국내개인서비스용로봇출하액 (2012) 및추이 ( 단위 : 억원 ) 자료. 2013 로봇산업실태조사결과보고서 개인서비스용로봇내수출하액은 2011년 1,537억원대비 18.5% 증가한 1,822억원을기록했다. 그순위에서는교육및연구용로봇이 69.9% 로가장높은증가를보였고, 이어헬스케어로봇 (65.5%), 여가지원용로봇 (33.6%) 이뒤를이었다. 금액으로는교육및연구용로봇의내수출하액이 828억원으로가장높았으며, 이어가사용로봇 (792억원 ), 헬스케어로봇 (105억원 ) 등으로나타났다. >> 그림 4-10 국내개인서비스용로봇내수출하액과추이 ( 단위 : 억원 ) 자료. 2013 로봇산업실태조사결과보고서 개인서비스용로봇수출출하액은 2011년 901억원대비 27.4% 증가한 1,148억원을기록했다. 그순위에서는가사용로봇이 40.6% 로가장높은증가를보였고, 이어교육및연구용로봇 (22.6% 감소 ), 64 2013 정보분석보고서
여가지원용로봇 (86.0% 감소 ) 를보였다. 금액으로는가사용로봇의수출출하액이 1,088억원으로가장높았으며, 이어교육및연구용로봇 (52억원 ), 여가지원용로봇 (8억원 ) 등으로나타났다. >> 그림 4-11 국내개인서비스용로봇수출출하액및추이 ( 단위 : 억원 ) 자료. 2013 로봇산업실태조사결과보고서 로봇설비투자액은 2011년 61억원에서 56.7% 감소한 26억원을기록하였다. 투자목적별로보면생산설비가 45.2% 감소하였고, 연구개발설비는 55.7% 감소하였다. 투자액으로보면연구개발설비가 21억원으로가장컸으며, 생산설비는 5억원을기록하였다. >> 그림 4-12 국내투자목적별설비투자액 (2012) 과추이 자료. 2013 로봇산업실태조사결과보고서 로봇연구개발건수는 117건, 연구개발액은 340억원으로 2011년 (316억원, 107건 ) 대비 7.6% 증가하였다. 이가운데정부지원연구개발이 88.5% 로가장높았다. 전체정부지원연구개발비는 268억원이며, 자체연구개발비는 70억원에이르고있다. 65 교육로봇생태계환경과시장진입전략
>> 그림 4-13 국내연구개발액 (2012) 과추이 ( 단위 : 건, 억원 ) 자료. 2013 로봇산업실태조사결과보고서 교육용로봇시장동향교육용로봇시장은국내뿐아니라세계적으로초기단계에있으며기대수요를충족시킬만한기술의성숙도가충분하지않은상황으로, 향후각국교육정책및기술발전경로에따라성장세가크게달라질것으로판단된다. 현재교육용로봇시장대부분은로봇키트류의교구로봇이차지하고있으며, 세계시장에서금액기준으로절대비중도높지않은편이다. 이는현재교육용로봇이교구또는완구형저가제품이다수를차지하고있는데서비롯한다고볼수있다. 이러한맥락에서최근정부는잠재수요가높은현장에로봇을투입하여관련시장을확실히검증하고, 향후시장확대와세계시장선점을기대할수있는시범사업들을각부처별로봇산업육성계획의전면에배치하고있다. 여기에는교육용로봇도상당한비중을차지하고있는데, 유치원을대상으로한교사보조로봇보급사업, 초 중 고로봇활용수업운영, 영어교사보조로봇시범배치등이대표적인사례에속하고있는것으로볼수있다. 66 2013 정보분석보고서
>> 표 4-5 교육로봇세계시장 ( 단위 : 백만달러 ) 년도 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2016* CAGR 판매액 48 51 109 159 166 524 1,429 61.3 판매대수 (Units) - - 519,000 753,000 841,000 1,100,000 3,000,000 - * IFR 추정치자료. KISTI Market Report(2011.11), IFR World Robotcs 2010 2013 참조, KISTI 재작성 >> 표 4-6 국내교육및연구용로봇시장 ( 단위 : 백만원 ) 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2016* CAGR 판매액 13,000 22,800 25,500 49,654 55,405 87,968 406,312 (494,774*) 46.6 * KISTI 추정 ( 국내 CAGR + 세계 CAGR 고려, 54% 추정 ) 자료. KISTI Market Report(2011.11), 2010 로봇산업실태조사참조, KISTI 재작성 국제로봇연맹 (IFR) 에서는엔터테인먼트로봇이 2012년에 110만대가팔린것으로집계, 전년대비 29% 증가한양이다. Asian Ones를비롯한이분야로봇생산회사들은특히저가의장난감로봇에집중하고있다. 그러나이중에서도좀더정교한로봇들인 LEGO Mindstorms 프로그램은좀더높은품질수준의로봇을생산하는쪽에속해, 총 5억 2400만달러의판매액을기록했다. 이에반해우리나라는교육 / 연구용로봇비중이 62.6%(2012년 ) 로세계시장에비해상당히높으나금액은그리크지않은편이다. 이는우리나라교육용로봇시장성장배경에정부정책 (2007년도부터방과후학교및특기적성교육과정에로봇을교과과정으로신설, 로봇교육시범학교지정, 이후각종교육용로봇을활용한시범사업전개 ) 이강력히자리잡고있음을확인할수있는것이다. 또한국제로봇연맹 (IFR) 에서는 2013~2016년서비스로봇판매량은계속증가하여전체 171억달러에이르는 94,800만대의로봇이판매될것으로전망하고있다. 그가운데가사로봇 ( 진공청소기, 잔디깎기, 창문청소등 ) 의판매량을 1,550만대 (56억달러 ) 의매출을보일것이며, 장난감로봇, 취미용로봇은 350만대정도, 교육연구분야로봇은 300만대정도, 노인, 장애인보조로봇은 6,400대정도팔릴 67 교육로봇생태계환경과시장진입전략
것으로예측하고있어, 향후 20년간은상당한성장세를보일것으로예측된다. 한편서비스용로봇시장은전문서비스용이대당 1만 30만달러, 개인서비스용은 100~1000달러로, 고가 / 저가시장으로확실히구분되어있다. 예를들어로봇키트부문전세계 1위인 LEGO의 Mindstorms 의판매가격은 3~400달러이고, 25만대가량을판매한것으로알려진 Valiant Tehcnology의 Roamer는 130달러정도이다. 세계적으로출시된제품이많지않은교사보조로봇의경우우리나라출시제품은 400만원 ( 유치원보급 ), 1천만원 ( 영어교육보조 ) 가격으로역시전문서비스로봇에비해서는낮은가격대를이루고있다. 그러나 2012년에는국내의교육로봇은대기업의에듀테인먼트 ( 스마트 ) 로봇사업본격화에따른내수증가에힘입어생산내수수출모두꾸준한증가세를이어가고있다. 우리나라교육용로봇시장규모예측은현재단계에서는기술공급자의로봇제품중심과이와결합된관련정책으로결정되어진다고볼수있다. 그리고세계교육로봇의성장세와도맞물려갈것으로전망된다. 정부의유치원로봇기반교육 (R러닝) 사업확대, 영어보조교사로봇의경우현재정부차원의보급계획은세워져있지않지만, 시범서비스사업결과가긍정적으로연결 ( 학습효과, 감성적영향, 콘텐츠의다양성및업데이트지속등이입증 ) 되어확대되고, 또한현재로봇키트중심의교구로봇이외에교과교육 ( 그림, 노래, 맞춤법, 게임등 ) 용로봇이추가개발보급될것으로기대되므로초기시범사업을통한초기시장이신규로생성될것이다. 향후 2016년에는 4,000억이넘는규모로교육용로봇시장으로성장할것으로전망된다. 68 2013 정보분석보고서
교육용로봇의생태환경 69 교육로봇생태계환경과시장진입전략
교육용로봇의생태환경 교육용로봇은 < 표 5-1> 의개인서비스용로봇의기술내용가운데교육지원용뿐만아니라애완, 오락등의일부를포함하고있다. 그리고기반기술과 S/W 통합기술 ( 소프트웨어아키텍쳐나운영체제, 미들웨어등 ) 은공통으로포함되어있는경우가많다. >> 표 5-1 개인용서비스로봇세부기술 개인서비스용로봇 기술내용가사지원용 ( 청소, 심부름, 경비, 조리, 제초등 ) 생활지원용 ( 간병, 장애자보조, 치매예방등 ) 여가지원용 ( 오락, 애완, 게임, 헬스케어등 ) 교육지원용 교육용로봇개요 자료. 중소기업청, 2013 중소기업기술로드맵로봇응용및기계, 2013 교육용로봇은인간의학습을위해학습활동에사용되는로봇을 말하며, 현재객관적인합의를이룬정의나분류는없는것으로알려져 있다. 다만로봇의역할에따라크게교구로봇과교사보조로봇으로 70 2013 정보분석보고서
나누고있으며, 산업시장에서는공급망단계별로교구 ( 교보재 ) 로봇, 교사보조 ( 교육서비스 ) 로봇, 로봇용학습콘텐츠로세분화하여나누기도 한다. >> 표 5-2 공급망단계별주요제품분류 개인서비스용로봇 기술내용가사지원용 ( 청소, 심부름, 경비, 조리, 제초등 ) 생활지원용 ( 간병, 장애자보조, 치매예방등 ) 여가지원용 ( 오락, 애완, 게임, 헬스케어등 ) 교육지원용 >> 그림 5-1 교육로봇제품및내용 제품명 자료. 지경부, 창의교육도우미로봇기술로드맵 (2012) 주요내용 에듀테인먼트 ( 교육 ) 로봇 정의 - 로봇과의인터랙션을기반으로한고품질교습과오락활동을통한사용자의창의성증진을목적으로하는다목적교육 - 오락용로봇및연관콘텐츠서비스산업 배경 - 공공부문에서의교육용로봇은 1 만 1 천개의초중고등학교및 3 만여개의유아보육기관에서활용될수있는거대한잠재시장을보유중이며, 세계시장규모가 5 년내 20 배이상증가예상 ( 08 Winter Green Research) - 오락로봇에서대만 WowWee 는년간 100 만대의시장창출성공 - 시장초기단계인국내서비스로봇시장에서단기간내활성화가능한분야이며, 교육서비스와연계되어일자리창출에기여 - 세계적초기시장단계에서세계최고의 IT 인프라를바탕으로기술역량집중을통해시장선점가능성높음 - 일반시장뿐만아니라지역간교육격차해소, 취약계층 ( 장애, 장기입원환자등 ) 교육서비스에공공수요창출가능 자료. 지경부, 창의교육도우미로봇기술로드맵 (2012) 한편으로는용도에따라교육용로봇을인간의학습을위해, IROBIQ와같이인공지능이탑재된 ' 지능형 ', LEGO와같은 ' 창작형 ', 그리고교육적목적으로변형된 ' 변신형 ' 으로나누기도한다. 이와같은교육용로봇을활용하여학습하는것을 R-러닝 (Robotic Learning) 이라고정의하고있으며, 활용학습형태에따라로봇보조학습과창작로봇학습, 변신로봇학습등으로구분하기도한다. 71 교육로봇생태계환경과시장진입전략
>> 표 5-3 교육용로봇분류 용도별세분류정의 교사보조 ( 교육서비스 ) 로봇 타율지능형 자율지능형 혼합지능형 로봇이원격지에교사 ( 또는학생 ) 를대신해서존재하며, 교사 ( 또는학생 ) 의원겨제어에의해대리현존형 (Telepresence) 교육서비스를제공 로봇의지능이로봇몸체나네트워크로연결된서비에존재 로봇이타율또는자율지능으로변환가능 변신교육로봇 - 서비스로봇, 모바일, 노트북, DMB, 게임기등의매체나가전제품들이학습자의창의적목적이나기능학습목적으로서로결합되거나해체됨으로써, 외형과역할이다양하게변화하는로봇 교구 ( 교보재 ) 로봇 기능중심형 통섭중심형 일정작업을수행하는기능을가진자동장치를제조하는기술과관련된원리를학습자에게교육하기위하여사용되는로봇 일정작업을수행하는자동장치를장착함으로써다양한교과 ( 국어, 수학, 과학, 미슬등 ) 를결합한통섭적교육에활용되는로봇 자료. 한정혜, 조미현, R- 러닝에서의로봇보조학습, 2009 로봇교육 (R-러닝) 과교육용로봇미래교수학습매체중의하나인로봇의특성으로는의인화된형태로물리적인상호작용이가능하고인간과같은비언어적 (Non-verbal) 메시지와사회성을가지고있으며, 모니터를가지고있는경우에는증강현실도제공할수있는융합매체라는점을들수있다. 이렇듯로봇과 IT기술을교육에접목한것을 R-러닝이라하며, 이러한융합매체특성때문에 R-러닝은교육적효과가높다는것이국내외많은연구에서입증되고있다. 특히우리나라교육과학기술부에서는 2010년부터유아교육첨단화지원사업의일환으로 R-러닝사업을시작하여, R-러닝연구와보급이세계에서가장활발한나라로꼽히고있다. R-러닝은교육로봇서비스를통해교육과정을제공하고, 학습을할수있다. 교육용로봇이지능형로봇의응용분야가운데하나로주목받고있는것이분명하지만, 단순동작과사용자와의상호관계로모든문제를해결할수없기때문에다양한기술이요구되고있다. 특히 72 2013 정보분석보고서
유아및초 중 고등학생에서부터장년층및노년층까지사용대상을확대할수있기에사용자와로봇간의감정교류나표현기능등에있어세심한배려가요구된다. 현재의기술적한계와양질의콘텐츠부족으로인해일부유아및초등학생을대상으로초점이맞추어져있으나, 향후기술발달과콘텐츠확보가이루어지면교육용로봇에대한시장확대는커지게될것이다. 교육용로봇은크게 2가지형태로, 하나는학생들이직접로봇을조립함으로인해컴퓨터과학의원리를이해하는학습교재로서의로봇이고, 또하나는장착된 LCD와음성기능을이용하여학생들에게학습콘텐츠를효과적으로전달하는교육미디어로서의로봇이다. 지금까지는학습교재로서의교육용로봇활용이일반적인형태였지만최근에는지능형로봇의발달로인해교육미디어로서의로봇활용도가커지고있다. 선생님을보조해서학생들에게지식을전달하는교육용로봇에대한연구가꾸준히이루어지고있으며속속상용화되고있다. 특히우리나라는세계최초로지능형교육로봇을교사대역으로교육현장에투입하는시범서비스를실시하였다. 이와아울러 R-러닝의장점및주의점 5) 에대한연구결과를내놓기도하였다. 로봇의선진국인일본, 미국, 독일등에서도아직이런시도가이루어지지않고있다. 특히각국의교육로봇개발형태는각기다른것을볼수있다. 미국은군사, 우주, 항공등기능형로봇기술개발에주력하면서최근교육관련로봇에관심을갖기시작하였고, 일본은펫로봇과같은관계형로봇기술에주력하고있다. 반면한국은 LCD를통한비주얼형로봇기술개발에중점을두고있으며이비주얼형은디지털콘텐츠산업에서로봇콘텐츠산업의확장에가장유리한플랫폼으로교육콘텐츠산업으로의핵심기술개발이가능한토대가된다고볼수있다. 교육적활용을위한로봇에대해서는유럽과미국과 5) 조규복, 학습과학적관점에서로봇활용교육바라보기, 한국교육학술정보원, 2013 73 교육로봇생태계환경과시장진입전략
같이노동적인로봇철학이뿌리깊은지역보다는친구개념의일본과한국등동양지역의교육용로봇시장이먼저활성화될가능성이있을것으로보는시각도있다. 그한사례로 SK텔레콤은 2013년 7월교육용스마트로봇 알버트 를말레이시아스마트교육환경관련기업인콤백스에수출하는계약을체결, 3년에걸쳐매년 1,000대씩전체 3,000대를납품하기로했으며, 프랑스, 미국, 인도, 러시아, 이스라엘등해외바이어들도관심을갖고있는것으로알려졌다. 또한이보다앞서 2013년 4월 KT의키봇2는사우디아라비아모바일리사를통해현지판매되고있다. 이와같이한국형교육로봇은음성, 전자펜등을활용한소리뿐만아니라멀티미디어로봇의동작까지활용한 3차원교육을할수있다는특징을갖고있다. >> 그림 5-2 사우디아라비아에서판매되는키봇 2 >> 그림 5-3 교육용로봇비교 회사명 KT SKT SKT 제품명키봇 2 알버트아띠 제품외관 출시일 11.12 12.12 13.10 가격 68 만원 ( 월이용료별도 ) 26 만원 ( 월이용료없음 ) - 주판매채널 KT 지사전용홈페이지, 백화점현재스페인진출 단말크기 25 19 32(cm) 12 12 13(cm) - 화면크기 7 인치 /60 인치 7 인치이하스마트폰부착 5.5 인치이하스마트폰부착 74 2013 정보분석보고서
회사명 KT SKT SKT H/W 스펙 빔프로젝터, 영상통화, 음성인식, 홈모니터등 연동스마트폰스펙 연동스마트폰스펙, 증강현실 주요콘텐츠 뽀로로, Why 키즈, 두산동아 교육용게임, 사이펜 ( 별도악세서리필요 ) 리듬게임등 ( 별도악세서리필요 ) 마켓팅포인트유아, 초등교육유아교육유아교육 자료. 각사홈페이지정리 국가별로봇교육 (R-러닝) 사례 STEAM(Science, Technology, Engineering, Art and Mathematics) 교육이우리나라에서는아직걸음마단계에있지만미국, 유럽등에서는이미 STEM(Science, Technology, Engineering and Mathematics) 이라는이름으로활발하게진행되고있으며, STEAM의창의적인사고력을가진융합인재양성의측면에서 Robot 은더할나위없이좋은형태의교구이며교육적수단이다. 이에선진국의로봇교육동향을통해우리나라의 STEAM 교육에있어로봇을통한활용방안에대해모색해볼가치가있다. 현재의다양한교구형태의로봇은단순완구형프라모델과 RC를이용한모형로봇으로부터발전되어주로학생들의방과후교육활동, 취미활동또는과학, 실과, 정보과목과관련된교보재로보급되어활용되고있다. 현재미국, 영국, 일본, 프랑스등의선진국들은각학교별, 주별로교구로봇을정규교육과정과연계하여사용하고있다. 또한, 최근에는우리나라를비롯하여싱가포르, 말레이시아, 중국, 인도네시아등아시아국가들이로봇교육의중요성을인식하고국가적인로봇교육을진행하고있는추세이다. 75 교육로봇생태계환경과시장진입전략
>> 표 5-4 교육로봇개발사례 국가 로봇명 역할 적용분야 미국 RUBI 친구, 펫유아교육 Giraffe 부모분신보육지원 Papero 친구, 펫 보육지원 일본 Paro 펫 특수교육 Robovie 친구 영어교육 영국 Recycler 교사보조 초등교육 irobiq 교사보조 유아교육 한국 TIRO 교사보조초등교육 VANI 원어민교사영어교육 Pelicanoid 친구 초등교육 캐나다 PEBBLES 분신 원격출석 프랑스 ALDEBARAN Robotics 연구용플랫폼 과학교육 미국미연방교육부는 2010 교육기술계획 (National Education Technology Plan) 을수립하였으며, 대통령과학기술자문위원회는미국초중고생들의과학, 기술, 공학, 수학 (STEM : Science, Technology, Engineering and Mathematics) 교육향상을위한계획을발표하였다. 오바마정부의이러한핵심교육정책은로봇기술과연관되어있어, 최근미국내 R-러닝연구를촉발시키고있다전세계로봇교육시장의선두중의하나인미국은 STEM(Science, Technology, Engineering, Mathematics) 교과를흥미롭게가르치고, 학생들의과학적인기술소양을키우기위한방안으로로봇교육이활발하게진행되고있다. 이로인해로봇시장의규모도제일커져, 많은회사들이풍부한교육콘텐츠를바탕으로다양한교육이가능한범용로봇키트를개발하고로봇활용교육에대한연구활동을활발히하고있다. 실용을중시하는미국의로봇개발과마찬가지로, 교육용로봇역시실생활과로봇기술이결합하는방향으로발전하고있다. 76 2013 정보분석보고서
>> 그림 5-4 미국의로봇교육 자료. http://www.education.rec.ri.cmu.edu/, MIT 홈페이지 혁신적창의성을위한학제간연구를하는스탠포드의 H-STAR( 인간과학기술 ) 연구소는미연방교육기술계획수립에참여한핵심연구진이소장을맡고있으며, K-12 교육개선을위하여워싱턴대학과공동으로운영하는 LIFE(Learning in Informal and Formal Environments) 센터를포함하고있다. LIFE센터는기술유창성이과학, 수학, 언어학습에어떻게영향을미치는지에대한 장기적아동학습생태계 연구의일환으로지능형과창작형로봇에대한 R-러닝연구를모두수행하고있다. 먼저지능형로봇 Morphy을활용한유아시선연구를통하여, 로봇기술이자폐증아이들뿐만아니라일반아동의사회적상호작용을통한학습기술설계및발달에매우중요함을밝혔다 6). 동시에평온기술 (Calming Technology) 과지능형로봇을학습에적용하는연구도시도하고있다. 창작형로봇학습은 K-21의 STEM에서중요하게생각하는 계산적사고 를증진시키며학습자의신념과가치를높이고학습자간의상황접근및선택등에긍정적영향을미친다는결과를제시하였다 7). 따라서 LIFE센터연구진은어린이의중요한발달과정중에로봇과 6) Meltzoff, Brooks, Shonb, Raob, Social Robots are Psychological Agents for Infants: A Test of Gaze Following, Neural Networks, Vol. 23, p.966-972, 2010. 7) Grover and Pea (2011), Choosing and Valuing as Social Driver for Empowerment and Learning in Robotics and Engineering, LIFE Annual Briefing Session, Washington, June 20. 77 교육로봇생태계환경과시장진입전략
같은기술이접목된다면, 학습자로서활동에흥미와참여및개념발달유지특성을지원하는사회학습과정이생김으로써 아동학습생태계 에중요한요인이된다고판단하고지속적인 R-러닝연구를수행하고있다. MIT도미디어랩을중심으로지능형과창작형로봇에대한 R-러닝연구를수행하고있다. 먼저지능형의경우, 아동의상상력과스토리텔링을증진시키기위하여프로젝터, 로봇, 동작, 터치인터페이스를결합한가상공간과현실공간의혼합현실을제공하는 Playtime 컴퓨팅시스템이있다. 이시스템은어린이들이가족이나친구와함께상상속의캐릭터와실제환경에연결상호작용할수있도록하는로봇기반차세대미디어형태이다. 창작형로봇학습과관련된연구로는 LEGO와연동되는초등학생용로봇 WeDo, Topobo, 프로그래밍언어 Scratch와연동되는 Pico Criket 등이있는데, 개인별로봇교육이아닌소셜네트워크를통한학습자간의학습활동의공유에연구의가치를두고있다. USC( 남가주대학 ) 와 CMU( 카네기멜론대학 ) 도지능형과창작형로봇에대한 R-러닝연구를실시하고있는데, 지능형의경우 USC는로봇 Bandit를, CMU는 Keepon을활용하여자폐아들의상호작용을연구하고있다. 창작형로봇학습의경우두대학모두미국연구재단의지원을받아 K-12의 STEM교육을위한연구를수행하고있으나, 교육학자중심이라기보다로봇공학자중심으로교과과정, 워크숍운영등이이루어지고있다. 그외에미국국립보건연구소와코네티컷대학도지능형로봇 Nao를활용하여자폐증사회성치료연구를실행하고있으며, 상용로봇 CosmoBot은발달장애아동학습을지원하고있다. UC 샌디애고대학은유아를대상으로로봇 RUBI를활용하여핀란드언어를가르치는것이기존매체보다인터랙티브하고학업성취도가높음을보였으나우리나라보다 4년늦은연구결과이다. 지난 3월미연방교육부와법무부는교육평등법과시민권법제6장에따라영어가모국어가아닌학생들에대한언어학습권을보장하기 78 2013 정보분석보고서
위한평가방식을개선하기로합의함에따라, 최근미연구재단은 언어교육에서높은성취도를보이는로봇보조학습을포함한 R- 러닝 연구지원에큰관심을나타내고있다. 일본일본의경우는창작형로봇학습에비해지능형로봇보조학습연구가활발한편이다. ATR은지능형로봇 Robovie를활용하는것이초등학교영어학습의동기유발에큰효과가있음을보여주었다 8). 오카야마도립대학에서는유아용교육로봇시스템 InterRobot을개발하였으며, NEC사의 Papero도어린이보육기능을넣어에듀테인먼트기능을제공하고있다. 혼다연구소는콜롬비아대학과의공동연구를통해로봇의개성에있어서협조적인로봇이유아학습에더좋은교육효과를보임을밝혔다 9). 그외에미야키대학은로봇 Keepon의신체율동을활용하여자폐증아이들의상호작용을유도하는연구를 CMU와공동으로수행하고있다. 최근에일본과학교육부는미래교육프로그램의일환으로 협력학습을지원하기위한동료로봇 이라는 5년장기연구를지원하고있다. 창작형로봇은사이마타대학이 MIT와연계하여레고중심의 STEM 교육을실시하고있다. >> 그림 5-5 일본의교육로봇과로봇교육 자료. http://www.i-robot.co.jp, www.wired.com/images_blogs/wiredscience/images 8) Kanda, Hirano, Eaton, Ishiguro, (2004), Interactive Robots as Social Partners and Peer Tutors for Children: a Field Trial, Human-Computer Interaction, 19(1&2), p61-84. 9)New York Times, 2010 79 교육로봇생태계환경과시장진입전략
대만, 싱가폴대만의경우대만국립중앙대를중심으로지능형로봇보조학습에대한연구가 2006년부터시작되었으며, 2008년부터는대만국가 e-러닝프로젝트의일환으로로봇보조학습의중요성을인지하고연구및로봇교육에대한정책적워크숍등을지원하고있다. 초등학교영어교육을위해휴머노이드의활용연구와동료교수자로서의로봇으로서유머, 공감과유창성을높이기위한필드연구가이루어지고있다. 또한대만국립과학기술대학에서는상용화를위한영어교육용로봇연구개발을진행하고있다. 반면싱가폴의경우 1980년대후반부터국가자동화마스터플랜으로로봇교육및연구와각종국제대회등을지원하고있는데, 주로 STEM교육중심의창작형로봇학습분야가대부분이다. 한국우리나라의 STEAM의기원은미국에서시작한 STEM이다. 미국은우리나라가겪고있는이공계기피현상을벌써 1980년대부터겪고있다. 2009년헤리티지재단의보고서에따르면매년 20만명의과학기술인력이필요한데, 이중미국인이차지하는비율은 6만명에불과하다고한다. 나머지는인도, 중국등외국인이차지한다. 국가의중요한지식과기밀을외국인의손에맡길수없다는위기의식이점점커지고있는배경속에서 1990년미국과학재단 (National Science Foudation) 에서 STEM이라는개념을사용하기시작했다. 미국정부가발표한 2011년예산보고를보면, STEM예산이전년에비해 40% 정도증가한 37억달러 (4조원 ) 에달한다. 이처럼전례없는막대한예산의증액은 STEM에대한미국의의지를보여주고있으며미국뿐만아니라, 영국, 캐나다, 호주등이펼치는교육개혁의핵심도 STEM을바탕으로하고있다. 80 2013 정보분석보고서
우리나라는 R-러닝연구가지능형과창작형로봇모두균형있게이루어지고있으며, 높은교육효과결과를토대로지식경제부와교육과학기술부가적극적으로시범및보급사업을지원하고있다. 지능형로봇의경우현재교육과학기술부 R-러닝사업지원으로유치원에서언어교육및생활지도와학부모정보공유등으로활용되고있으며, 2011년하반기부터는지식경제부의지원으로방과후영어교실은물론초등영어교육정규수업에활용되기시작했다. 그러나우리나라는자폐증이나발달장애아동을위한로봇보조학습연구및지원은미흡한실정이다. 한편창작형로봇의경우지식경제부의시범사업지원으로방과후교실운영이크게확대되었으며, 한달간과학수업에적용하여교육효과를도출하기도하였다. 최근에는초등정규교육과정의전교과목에 6개월간적용하여창의성, 교육적효과및 STEM과목에대한동기유발증진을보였을뿐만아니라저소득층아동의행동개선에성공적인영향을줄수있는가능성을확인하였다. 또한 R-러닝확산을위해 2013년 4월에열린국회신성장포럼에서 KIST는 R-러닝이유아동의사회, 정서, 신체, 언어발달에미치는영향이매우긍정적이며, R-러닝의확산은저출산의원인이되는높은교육비인하에도긍정적인영향을미칠것이라는연구결과를발표했다. 그리고현재지식경제부와교육과학기술부가적극적으로시범및보급사업을지원하고있다. 지식경제부는 2009년부터 R-러닝의보급및확산을위한교육용로봇시범사업의일환으로, R-러닝을공교육과접목하는사업을추진해오고있다. 2010년 100억원예산을투입, 500개유치원에로봇공급을시작, 2011년에 400억원의예산으로초중고 (100개) 까지확대, 2012년에 500억원으로증액, 2013년에는총 8,300개의유치원에 R-러닝을실시한다는계획으로추진되고있다. 이러한맥락에서교육과학기술부는 R-러닝시범사업을통해여러교육현장에서교육용로봇의활용을장려하고있다. 교육과학기술부산하의로봇기반교육지원단이시행하는 R-러닝인증은로봇의기술적 81 교육로봇생태계환경과시장진입전략
완성도와콘텐츠의유아교육적합성, 안정성, 신뢰성을심의하고인증하는제도이다. 인증을통과한로봇은교육청지원을통해전국유치원으로보급되고있으며, 교육용로봇을언어교육및생활지도와학부모정보공유등으로활용중이다. 그러나이것은로봇교육의시작일뿐진정한우리나라의 STEAM에서말하는융합인재교육의융합은수단이지목적이되어서는안된다고여겨진다. 미래사회에예상되는문제를해결할줄아는창의적인인재를길러내는것이 STEAM의목적이지과학, 기술, 공학, 예술, 수학중어떤것이서로융합하는지는중요하지않다. 로봇은 STEAM 요소를융합하기에더할나위없는좋은아이템이다. 로봇은태생적으로종합적인융합과학으로물체를움직이는기계공학, 센서와전자회로를만드는전기전자공학, 프로그램을설계하는전산학의기본바탕에최근에는생체모방의생물학, 의학을넘어디자인등의예술영역까지폭넓게접목이되고있어로봇교육의중요성을새롭게인식해야한다. 우리나라의 STEAM 융합인재교육은이제시작단계이다. 특히, 로봇을활용한 STEAM 연구활동은전무한실정이며교육현장에서다양한아이디어를통해학생들의창의적인문제해결력을길러줄수있는로봇을활용한 STEAM 교육자료들이앞으로많이나와서로봇교육의활성화가이루어져야할것이다. >> 그림 5-6 교육로봇 ROBIQ ( 유진홈페이지 ) / 영어학습로봇 ROBOSEM 82 2013 정보분석보고서
교육로봇경쟁현황교육로봇 NET 분석수요자요구측면에서보면단방향주입식강의로교사와학생간소통이부족하기때문에쌍방향교육의필요성이요구된다. 요구의구체적인내용은다음과같다. 학생들이수업시간에입력하는모든정보가로봇에입력되어학생개개인의이해도나학습과정을파악하고그에맞는실시간피드백과 1대1 맞춤지도가필요하다. 학생과교사또는학생서로의다양한문제해결과정을실시간으로공유하고토론할수있어자신만의문제해결방식을스스로찾는등사고력확장에효과적이다. 쌍방향커뮤니케이션의장점은학생들의수업에대한집중도와참여도를향상시켜주기때문에학습효과가높게나타난다. 학생중심적환경을구현함으로써학생들의개별적인사고와경험에가치를부여하는학습의주체로교사는학습을도와주는조언자로서의역할관계가이루어진다. 또한일률적인학습커리큘럼에서탈피, 정보화시대에필요한다양성, 창의성향상교육의부족을채워줄수있는교육콘텐츠의다양성이필요하나이는비용이뒤따르게된다. 이에대한요구와기대는다음과같다. 현장에필요한다양한교육콘텐츠를구성하기용이해수준별맞춤식교육프로그램구성이가능하다. 네트워크로봇서비스콘텐츠등을이용한쌍방향교육을통해정보공유, 흥미유발효과를기대할수있다. 교사로부터얻는일률적인학습과정에서벗어나다양한수업방식의구성으로학생들의창의성, 다양성에대한요구가커진다. 원어민또는전문교사의부족과비용문제로도시와지방간교육 83 교육로봇생태계환경과시장진입전략
환경의차이가커진다. 이밖에도학생들의관심부족으로학습효과가감소되는것을막고교육의효율성을높이기위한대책의환경을만드는것이중요하다. 교육의중심인학교에서즐겁고재미있게배울수있는환경을조성해학생들의흥미유발과집중력을높일필요가있다. 사교육의증가로인해학생들이학교에서배우는학습에대한흥미와집중력이떨어져교육콘텐츠의확대와교육방식의다변화를위한매개체가요구된다. >> 표 5-5 교육로봇분야의 NET 분석 구분촉진요인저해요인 수요 환경 기술 - 정보화시대에필요한창의성향상교육요구가커짐 - 흥미유발및효과적인교육을위한수준별맞춤식교육의필요성 - 쌍방향교육의필요성 - 로봇을활용한다양한과학적사고능력의배양 - 과도한사교육비증가 - 원어민또는전문교사의부족, 지역, 계층간교육환경의차이 - 교육기기용보조장치시장의확대 - 교육용네트워크로봇서비스콘텐츠다양화및통합기반기술발전 - 학습콘텐츠의지속적인개발비용증대 - 로봇구매비용이크며교육커리큘럼이제한적임. - 로봇을활용한교육에대한인식이부족함. - 학습콘텐츠의표준화가부족해해외시장공략에제한적임. - 로봇교육에필요한콘텐츠들의호환성이약함. - 인지기능을통한다양한교육서비스콘텐츠의확대가절실함. 재사용성다양성확장성공용화저가화디자인 - 교육용로봇분야는시장형성단계에있기때문에정부는적극적인투자를통해교육여건의개선과로봇을활용한창의적인교육의장점을알릴수있는시범사업등을통해사회저변확대를이룰필요가있음. - 로봇은융합산업이며콘텐츠산업이라고볼수있기때문에다양한학습콘텐츠개발이동시에지원되어야함. - 교육용서비스콘텐츠는공용화, 재사용성, 이식성, 확장성측면에서표준화작업이선행되어야함. 자료. 중소기업청, 2013 중소기업기술로드맵, KISTI 재작성 84 2013 정보분석보고서
수요자환경및기술분석을통해서보면결론적으로과도한사교육비증가와전문교사의부족에대한해소책강구가필요하다. 또한교육기기보조장치시장의확대되고, 다양한서비스콘텐츠와통신기술발달로쉽게교육환경을개선할수있는여건이조성되어있다는점을들수있다. 교육로봇생태계환경산업특징교육용로봇은비교적사업화가능성이가장높은분야이자이미사업화가진행되고있는분야라고볼수있으며상대적으로저가로개발이가능하기때문에단기간내로봇활성화및보급적인측면에서강점이있다. 공공부문에서창의교육도우미로봇분야는 1만 1천개의초, 중, 고등학교및 3만여개의유아보육기관에서활용될수있는거대한잠재시장을보유하고있으며, 세계시장규모가 5년내 20배이상증가가예상될것이다. 2010년산업융합원천기술로드맵의 Top Brand 중에듀테인먼트로봇을교육 / 오락로봇으로개정하였다. 따라서오락기능외에교육서비스기능과효과를높일수있는보조도구로서스마트클래스및 Tele Presence 로봇기술을포함한교육보조서비스로봇을핵심제품으로선정하고있다. 산업구조후방산업으로는교육서비스와연계되어일자리창출에기여하기적합하며세계최고의 IT 인프라를바탕으로기술역량집중을통해중소기업이시장을선점하기가용이하다는점을들수있다. 교육로봇은일반적으로교과목에흥미와재미를부여하고창의적인교육을수행하도록교사를보조해주는교사보조로봇과교육현장에서로봇활용교육을위한교구재로봇용으로구분한다. 산업에적용되는기술에따라제품을나누면, 사용자에게로봇을활용하여개별적인교육프로그램운영, 학습관리및콘텐츠제공 85 교육로봇생태계환경과시장진입전략
등개인학습지원용, 교육현장에서교사의수업보조역할로다수의사용자들과상호작용을통해서교육에활용되는다자간학습지원용, 로봇을교과목으로편성하여정해진커리큘럼을통해서수업에활용되는학습도구용등으로구분할수있다. 그리고교사보조로봇은다양한학습콘텐츠와더불어음성인식, 화상인식, 감성인식, 네비게이션, 자율이동등의기술을바탕으로주제학습, 영어교육, 엔터테인먼트기능, 출석체크와학습자료저장, 수업일정관리, 교과서읽기, 과제물및성적관리등기능을수행하여교사를보조하고교육흥미유발과더불어학생들의창의적학습몰입도를향상시키는로봇이다. 특히, 최근에주목받고있는원격교사보조로봇은사용자로봇간의인터페이스및실감표현기술개발을통해원격지에있는원어민교사와학생들이실제마주보면서수업을하는것과같은상호체감효과를제공함으로써기존 e-learning에서의몰입감저하를해소할수있는자율형교육로봇의기술적한계를극복하는대안으로주목받고있다. >> 그림 5-7 로봇을활용한원격수업개념도 교구재로봇은초창기국내경진대회를위한목적으로개발되었지만최근과학의기초원리를배우고과학적창의성을키우는효과적인교육도구로소개되면서방과후학습에적용되어과학교육을위한교보재용으로키트의구성이바뀌고있다. 2000년부터시작된로봇교육사업은최근로봇조립뿐만아니라학생들이직접로봇에인공 86 2013 정보분석보고서
지능을부여하고구동프로그램을제작할수있도록지도하는방향으로진행되고있으며최근에는단순한로봇조립에서기계, 전기전자등로봇의메커니즘교육과프로그램교육을제공하고있다. >> 그림 5-8 용도에따른교육용로봇 구분 교구재로봇 교사보조로봇 주요기능 3차원모듈구성센서및동작구성프로그래밍툴구성 음성 / 비전인식기능자율이동및충돌회피학습관리시스템 (LMS) 용도 전문적로봇기술교육목적에활용학교, 유치원등에서교사를보조일반교과 ( 과학, 수학, 미술등 ) 및창의력가정에서학습자의자발적학습을지원교육목적에활용 관련사진 >> 표 5-6 교육로봇의연관산업구조 후방산업교육로봇전방산업 센서, 구동기, H/W 플랫폼, 교육서비스및교구용로봇콘텐츠, IT 산업, SW 산업 >> 그림 5-9 교육로봇의가치사슬 - 공급망 교육보조로봇, 학습콘텐츠, 교구재로봇 스마트기기융합, 클라우드컴퓨팅, 감성기반소셜네트워크, 네트워크기반스마트교육, 자료. 2013 중소기업기술로드맵, 중소기업청 KISTI 재작성 87 교육로봇생태계환경과시장진입전략
로봇산업은기술공급자, 로봇제작자, 인증 허가기관, 서비스사업자, 수요자등으로구성되며, 기술공급자는핵심원천기술을개발하여공급하는연구소와대학이주체가된다. 그리고로봇제작자는로봇을직접제작하여판매하는기업을지칭하며, 아직까지대부분의로봇및부품사업자는중소기업으로충분한기술력을보유하지못하고있는실정으로국제경쟁력이취약한편이다. 인증 허가기관은로봇제품의신뢰성 안전성제고를위해필요하며표준 인증 평가체계를구축해야할필요가있다. 교육로봇서비스주요서비스사업자는학원이나학교등이며, 서비스를위한콘텐츠를제공, 판매하는기업이해당된다. 수요자는최종적인서비스를사용하는고객으로유아동, 초중고생을비롯한일반인등이해당된다. >> 그림 5-10 교육로봇 SWOT 분석 자료. 중소기업청, 2013 중소기업기술로드맵, KISTI 재작성 국내교육로봇표준화현황국내의로봇기술향상을위한표준화는 2000년대초반까지는 ISO에서제정한산업용로봇표준을적용하는수준이었으나 2005년지능형로봇표준포럼창립후민간표준활성화를추진하여현재까지약 100여건의로봇분야표준이제정되었으며, KS표준도서비스로봇분야를중심으로 15건이제정되었다. 로봇시장은가까운미래에 88 2013 정보분석보고서
자동차 시장 규모로 성장이 될 것으로 많은 전문가들이 예측하고 있으며 이러한 시장으로 성장하기 위해서는 많은 분야에서 표준화가 이루어져야 한다. 특히 로봇 소프트웨어의 호환성 표준개발 필요성이 제기되어 한국의 OPRoS와 일본의 RT-Middleware는 OMG를 통하여 표준화가 진행 중이며, 이외에도 미국의 Willow Garage에서 보급하고 있는 ROS 및 유럽의 OROCOS 등의 소프트웨어도 도입하고 있다. 향후에는 이러한 소프트웨어를 상호 연결시키기 위한 호환표준이 개발될 것이며 각 소프트웨어에 대한 검증을 위한 표준도 개발될 것으로 예상된다. 또한 서비스로봇이 지능화되게 되면, 이러한 서비스 로봇으로 인하여 충돌 및 사고 등에 대한 표준개발의 필요성이 높아지게 된다. 로봇은 타 분야와의 융합이 필요한 분야로, 응용분야별로 표준개발이 필요하여 현재도 재난탐사 로봇, 의료로봇, 청소로봇 등의 특화된 분야의 표준이 각 분야의 전문가에 의하여 개발되고 있다. 특히 교육용 로봇은 시범사업을 통한 선도산업의 하나로 육성되기 위해서는 표준화가 우선적으로 이루어져야 할 사항이나 내용이 공개되어 진행하도록 해야 한다. 이를 토대로 국제적 표준을 이끌어낼 수 있는 기반 조성이 되어야 하기 때문이다. >> 그림 5-11 표준화 항목별 기간(2013 2015) 표준화 계획 자료. ICT 표준화전략맵 Ver.2013, 융합 지능형로봇, 한국정보통신기술협회(2013) 89 교육로봇 생태계 환경과 시장 진입 전략
>> 그림 5-12 개인용지원로봇의성능평가 ( 표준화추진사례 ) 자료. ICT 표준화전략맵 Ver.2013, 융합지능형로봇, 한국정보통신기술협회 (2013) 90 2013 정보분석보고서
>> 그림 5-13 교육용로봇안전성및성능평가 ( 표준화추진사례 ) 자료. ICT 표준화전략맵 Ver.2013, 융합지능형로봇, 한국정보통신기술협회 (2013) 비전및기대효과로봇산업은기술혁신과사회적패러다임의변화로인간공존, 지능성, 삶의질향상을위한지능형로봇으로발전되고있으며기존의기계, 전자등전통기술은물론신소재, 반도체, 인공지능, 센서, 소프트웨어등첨단기술의융합을요구하는등기간산업에미치는파급효과가크고여러신기술의산업화를촉진할수있는 91 교육로봇생태계환경과시장진입전략
중요한분야로부각되고있다. 차세대교육매체로서학교현장에서로봇은창의성증진을위한과학학습의매개체로활용될뿐만아니라교과내에서로봇을활용한학습기능을강화하는로봇활용수업의중요성이강조될것으로전망된다. 지능형로봇의활용범위는서비스산업으로급속히확대되는상황이며특히, 교육용로봇분야는학습자에게로봇을활용하여교육프로그램운영, 학습콘텐츠제공, 학습관리그리고학습자가새로운상황에능동적으로대처하여문제를해결하거나체험학습을통해학습에대한주인의식을갖고학습의목표, 전개과정, 평가에이르기까지적극적이고자율적인참여를유도하는수업방식으로변화를이끌수있는학습매체로부각될것으로기대하고있다. 정부는국내서비스로봇시장을육성하기위한방안으로 2008년지능형로봇개발및보급촉진법을개정하고 2010년제 1차지능형로봇기본계획을수립했으며 2011년도에범부처로봇시범사업마스터플랜을세웠다. 이중에서교육용로봇산업의파급효과를높이평가하여스타브래드제품군으로포함시켰으며, 향후서비스로봇시장에서교육분야에발전가능성을희망적으로분석하고있다고볼수있다. 기존의구성주의수업을효과적으로지원하기위한 E-러닝방식의교육은디지털학습자료나교사자원을이용하여인터넷등정보통신기술을활용하고학습자가자기주도적인학습을할수있도록지원, 교사학습활동을목적으로한각종학습내용및관련학습자원을제공하였으나최근에는구성주의교수, 학습을촉진하기위해지능형로봇을적극활용하는경향이두드러지고있다. 지능형로봇의특징은외부환경인식을통한상호작용및주변상황을판단하여자율적으로이동수업이가능한 R-러닝방식의교육으로구성주의적패러다임이변하게될것이며아울러, 구성주의교수, 학습을뒷받침해줄수있는검증된학습콘텐츠산업의급속한파급이기대되고있다. 92 2013 정보분석보고서
로봇활용수업은친밀하고자연스럽게조성될수있는구성주의적협동환경을바탕으로창의력, 문제해결능력, 의사결정능력, 자기성찰력등체계적이고깊이있는사고력을배양하게해주며일상생활의실제적인과제와연결짓도록도와줄수있게되어과제수행에있어강한주인의식및동기부여를촉진하는교육적효과를얻을수있는여러장점을갖게될것이다. 교육로봇제품동향국내업체동향교육현장이나가정내에서교사를보조하여활용되는교사보조로봇분야는로봇의친근한외형, 쉬운인터페이스, 다양한교육콘텐츠, 센서인식기술, 로봇과의상호작용등로봇의전후방산업이융합된대표적인로봇응용분야로초기시장형성에유리하다. 대표적인국내업체로유진로봇, 한울로보틱스, 하늘아이, 이디, D2E 로보틱스, 동부로봇, 이지로보틱스등이있다. 교육용로봇을위한로봇용콘텐츠분야는최근인터넷을통해개방형으로제공되는교육서비스및콘텐츠종류와질이폭발적으로향상되고있는상황으로로봇교육프로그램활성화와깊은연관이되어있는신산업분야로판단된다. 대표적인국내업체로한국몬테소리, ED, 대교등이있다. 교구재로봇분야는사교육및방과후특기적성교육의일환으로로봇을활용하여사용자가직접로봇을제작하고환경과상황의실시간인지및적응하는지능기술, 감지센서를이용한감지기술, 인간과상호작용이가능하게하는휴먼인터페이스, 대상물을조작하여이동하게하는기구제어기술등을조합하여로봇콘텐츠를손쉽게개발할수있도록하여논리적이고과학적인사고능력을배양할줄수있기때문에잠재시장성이크다. 국내업체로는로보티즈, 미니로봇, 로보로보등이대표적인기업이다. 93 교육로봇생태계환경과시장진입전략
유진로봇유진로봇의아이로비큐는교사보조로봇으로뉴스, 날씨, 요리, 노래방, 영어교육, 몬테소리교육과함께외부에서휴대폰으로인터넷을통해로봇에연결하여실내환경을모니터링할수있는기능을제공한다. 국내 50여개유치원및학원에보급되어있고, 영어보조교사로봇인로보셈은초등학교를대상으로한정부시범사업에참여하기도하였다. >> 그림 5-14 아이로비큐와로보셈 동부로봇로봇교육사업에 2010년에인증로봇으로선정되어일선유치원에콘텐츠를포함한패키지형태로대당 400만원에보급되고있으며, 둘리로봇등도있다. >> 그림 5-15 둘리로봇 한울로보틱스 콘텐츠와연동되어자율지능형교육기능및텔레프레즌스기능으로 인간과상호작용이가능한영어보조교사로봇 티로 를출시하였다. 94 2013 정보분석보고서
>> 그림 5-16 티로 로보티즈국내의대표적인교구재로봇분야업체인로보티즈는로봇용서보를블록완구처럼연결하여다양한로봇들을만들수있는로봇키트인바이올로이드를출시함. 바이올로이드는로봇전용센서모듈과로봇전용서보모터인다이나믹셀을구동기로사용하고있다. 최근 Lego Mindstorms과유사한형태의교육용로봇키트인올로를출시하여초등학교교육과정을대상으로기본적인모터및센서조작을하여다양한형태의로봇을만들수있도록하였다. >> 그림 5-17 바이올로이드 미니로봇미니로봇은각급학교및교육센터에교육용 / 실습용로봇시스템을개발하여사용자스스로로봇조립을하면서로봇에대한개념과논리적인프로그래밍과정을통해창의력개발, 논리력향상, 흥미유발등을목적의로보노바를출시하였다. 95 교육로봇생태계환경과시장진입전략
>> 그림 5-18 로보노바 로보빌더로보빌더는비전문가들도어려움없이직접모션을만들수있는 GUI 환경의소프트웨어를제공하여사용자가직접프로그래밍을할수있는모션빌더, 모션과소리에대한반응, 물체인식에대한시각반응등을혼합하여로봇동작을프로그래밍할수있는액션빌더및소프트웨어키트를함께제공하는로보빌더키트로 HUNO, DINO, DOGY가있다. >> 그림 5-19 HUNO, DINO, DOGY 로보로보초보자용인 Robo Kids와중급자및고급자용인 Robot Kit 시리즈로구성되어있다. 초급과정은간단한형태의로봇을직접만들어보는과정을통해전기전자의원리, 구조의원리, 센서의원리등을배울수있도록되어있다. 단순히로봇의형태및조립난이도만을기준으로구분되어있는것이단점이다. 중급과정은획일적인동작구현이아닌자신만의로봇을만들면서스스로창의력과논리력, 상상력을향상시킬수있는교육과정으로구성된다. 96 2013 정보분석보고서
>> 그림 5-20 로보로보 하이드로젠파워교육용로봇으로축구로봇등경진대회용제품군이있으며라인트레이서를포함한손따라하기, 불빛따라하기등의기능을갖추고있으며응용모듈을추가하면간단히로봇이변신하는 ER-6 로봇키트가있다. 또한최근에교사보조로봇인큐보를출시하기도하였다. >> 그림 5-21 큐보 엑크로스주요제품군으로지능형 / 교육용 / 대회용로봇그룹이있으며교육용로봇으로공교육용과사교육용으로나누어출시하고있다. 학생들이직접로봇을제작하고로봇을구동프로그램을작성하여자신만의로봇을창작해낼수있는교육과정으로현재전국 800여개의초등학교및중학교에서활용수업이진행되고있다. 교육용로봇으로 Aving, I-robo 등을출시하였다. 97 교육로봇생태계환경과시장진입전략
>> 그림 5-22 Aving 해외업체동향유럽의경우스위스의 K-team, 영국의 Robotic Systems, 독일의 Fischer-technik, 덴마크의 Lego와같은전통있는교육교구업체들이주도적으로개발한교육용로봇키트를바탕으로본격적으로로봇교육을실시하고있다. 미국은로드아일랜드에서시작된 FIRST Robotic의교육프로그램이시초라고볼수있으며로봇교육을통해서학생들에게공학분야에대한관심을높이는효과를얻고있으며다양한연령과넓은제품군으로취미뿐만아니라공교육에도교구재로써적극적으로활용하고있다. 이는충분한교육콘텐츠를바탕에두고있으며창의력, 문제해결능력등로봇을활용한바람직한방향을제시하고있다. 미국의대표적인교구재로봇기업으로 Parallax, Robix, Vex Robotics 등이있으며다양한연령과넓은제품군으로교육로봇시장을주도하고있다. 일본은 1996년세계최초로교토의이츠메이칸대학에서학부과정에로보틱스학과를도입하였으며일본과학기술진흥사업단에서로봇키트를이용한어린이용 JST Robot 게임을개발하는등각학교별로재량에따라로봇교육을기본커리큘럼으로적용하는방식으로로봇교육을진행하고있다. 대표적인일본업체로는 Japan Robotech, Tamiya, Vstone 등이있다. 98 2013 정보분석보고서
중국은 2008년부터초중고과학교육활성화를위해로봇을도입하면서중국로봇회사들의활동이활발해지고있다. 특히, 미국이나한국의로봇기업을벤치마킹하여다양한저가의로봇키트를출시하고있다. 중국의대표적인교육로봇업체로 NST, JoinMax Digital 등이있다. LEGO Mindstorms 덴마크기업으로가장많은교육콘텐를확보하고있는대표적인교육용로봇업체로블록완구업체에서기존단방향적층식블록형완구를확장해 Technic이라는 3차원확장형태의프레임을제공한다. MIT 공대와함께컴퓨터를이용하여제어하는로봇을설계, 제작할수있는로봇과목을개설하였으며이론적인내용을적용할수있는다양한대회를개최하며학교교구재로봇교육확산에기여하고있다. >> 그림 5-23 Lego Mindstorms PicoCricket 레고마인드스톱개발진들이별도회사를세워디자인교육용으로출시한 Interactive Toy인 OicoCricket은레고부품과연동되며깔끔한디자인면에서장점을갖고있다. >> 그림 5-24 PicoCricket 99 교육로봇생태계환경과시장진입전략
Innovation First Innovation First사의 Vexrobotics는기술기반중소기업제품으로 FIRST 재단주최로봇대회에서중고등용교육용플랫폼으로활용되어교육계의큰관심을얻고있다. 우선, 프로그래밍에취약한학생들의눈높이에맞춰기구적인조립과리모콘조작만으로로봇을조작할수있도록제공하며부품들의 CAD도면을공개하여사용자들이직접모델을설계할수있도록하고있다. >> 그림 5-25 Innovation First Parallax 1992년 basic stamp라는작은우표크기의마이크로컨트롤러와자체스크립트언어를통해누구나쉽게자율이동형로봇을만들어볼수있도록하고있다. 주로간단한 wheel based 플랫폼으로프로그래밍하면서지속적으로교육프로그램을개발하여저렴한가격대에서로봇의원리를이해하는데선도적인역할을하고있다. >> 그림 5-26 Parallax 100 2013 정보분석보고서
Fischertechnik 피셔테크닉은 1965년독일에서개발되어오랫동안공학교육시스템으로사랑을받아오고있다. 프로파일형태의막대를 6면으로접합할수있도록하여레고에비해견고한장점과함께컴퓨터프로그래밍키트를개발하여로봇교육용으로영역을확장하고있다. >> 그림 5-27 Fischertechnik Valiant Technology 영국의유치원에서널리활용되는로봇으로귀여운인상에외부에드러난버튼을누르면간편히프로그래밍을할수있는가정용청소로봇형태의 Roamer를이용해교실에서수행할수있는유아및초등학생을대상으로다양한커리큘럼을제공하고있다. >> 그림 5-28 Roamer 101 교육로봇생태계환경과시장진입전략