[르포] "위험작업 버튼 하나로"…KIRO서 본 '현장형 로봇'

[신나는 로봇세상] 자동화 목적, 인력 감축 아닌 '대체자 부재'

[포항(경북)=신영빈 기자] 무게 17kg 벽돌이 층층이 쌓여 있는 구조물 앞에서 연구진 손짓이 멈췄다. 벽돌을 한 장씩 들어 올려 위치를 맞추고, 사이사이에 재료를 발라 결합하는 과정은 단순해 보이지만 현장에서는 하루 종일 반복되는 고강도 작업이다.

한국로봇융합연구원(KIRO) 안전로봇실증센터에서 개발하는 로봇은 기술 과시용이 아니라 현장 문제 해결에서 출발했다. 개발 중인 대표 과제 중 하나는 고가반 협동로봇을 활용한 벽돌 축조 솔루션이다. 이르면 올해 말 현장 테스트를 목표로 하고 있다.

산업 설비 내부에 내화 벽돌을 층층이 축조해 고온·고열을 견디는 벽체를 만드는 공정으로, 벽돌 하나하나에 몰타르를 바르고 위치와 수평을 맞춰 정밀하게 쌓아야 한다. 자재 자체가 무겁고 반복 작업이 길어 작업 강도와 안전 부담이 큰 공정으로 꼽힌다.

연구진은 로봇이 투입되면 "작업자 4명 중 3명이 빠지고 1명만 남는 형태도 가능하다"고 말했다. 자동화 목적은 인력 감축이 아니다. 연구진은 "작업자 분들 나이가 많아서 이제는 대체자가 없다는 게 가장 큰 문제"라고 강조했다. 고령화와 인력 공백이 현장 자동화를 재촉하는 구조적 요인으로 작용하고 있다는 얘기다.

소방청과 함께 개발과제를 수행 중인 소방로봇 (사진=지디넷코리아 신영빈 기자)

소방 현장 인명탐색과 화재진압 활동을 지원하는 센서·로봇 기술 개발 과제도 진행 중이다. 1세부 과제는 소방용 4족보행로봇 기반 인명탐지·화재진압 솔루션과 소방로봇·센서 실증이며, 2세부는 재난환경 인식과 인명탐지를 위한 멀티모달 센서 개발, 3세부는 트랙 기반 화재진압용 모바일 로봇 개발 및 소방환경 실증기술 확보로 구성된다.

특히 사족보행 로봇 기반 화재진압 솔루션은 119 리빙랩 의견을 반영해 개발 중이다. 40A 방수총을 탑재한 분사제어시스템을 갖추고 최대 탑재중량 50kg 이상, 최고 주행속도 시속 2.4km 이상, 방수량 분당 1천L 이상, 방수거리 50m 이상(화점 조준 자동 방수거리 40m 이상)을 목표로 한다.

센터에서 소개된 또 다른 로봇은 고소 작업대를 개조한 자율 작업 플랫폼이다. 원래는 사람이 탑승해 작업하는 장비지만, KIRO는 이를 개조해 사람이 타는 구조를 덜어내고 로봇으로 전환했다. 연구진은 "자율주행과 자율작업이 가능한 형태"라고 설명했다.

현재는 물을 분사하는 기능이 구현돼 있다. 적용 현장은 대형 제조시설이다. 기름때가 끼는 설비를 작업자가 직접 물을 뿌려 청소하는 과정에서 넘어지거나 다치는 사고가 발생하는데, 이를 로봇이 대신 수행하면서 검사까지 진행하는 형태를 지향한다. 산업 현장에서 청소는 단순 편의가 아니라 안전을 위한 작업이라는 점이 다시 강조됐다.

배관 유지보수 로봇도 소개했다. KIRO는 15년 이상 배관로봇 연구개발을 이어오며 배관 내 퇴적물 청소로봇, 가스배관 검사로봇, FRP 배관 내부접합 로봇, 대규모 용수관로 검사로봇, 상수도 세척로봇 등을 개발해왔다.

특히 관 내부 부식·누수·용접부 결함·균열 등을 정밀 탐지하고, 축적된 데이터를 기반으로 유지보수 전략을 수립할 수 있는 핵심 기술을 확보했다는 설명이다. KIRO는 배관검사로봇 공동 개발을 위해 수자원기술과 업무협약(MOU)도 체결하며, 국가 기반시설 점검·정비 분야로 로봇 적용을 확대하고 있다.

연구원에서 개발한 파이프 검사 로봇 (사진=지디넷코리아 신영빈 기자)

벨트 컨베이어 유지보수 자동화 로봇은 KIRO가 지향하는 '현장형 로봇' 성격을 가장 직접적으로 보여줬다. 발전소나 제철소 등 대형 산업 현장에는 벨트 컨베이어가 길게 설치돼 있고, 원료 이송 과정에서 하부 롤러와 베어링에 이물질이 끼면 롤러가 멈추는 문제가 발생한다. 벨트는 계속 움직이기 때문에 마찰열이 생기고, 설비가 멈춘 상황에서는 열이 쌓이며 화재로 이어질 수 있다는 설명이 뒤따랐다.

문제는 점검과 교체가 대부분 사람 손에 의존해 왔다는 점이다. 연구진은 작업자들이 "눈으로 보고 소리로 들으면서 고장 난 부분을 찾아 올라가 매달린 채 교체 작업을 수행하고, 이 과정에서 사고 위험이 발생한다"고 말했다.

KIRO가 개발 중인 로봇은 컨베이어 아래에 장비를 위치시키면 고장 난 롤러를 자동으로 찾아 빼고, 새 부품을 다시 끼우는 자동 시스템을 목표로 한다. 작업자는 장비를 세팅한 뒤 스타트 버튼을 눌러주면 자동으로 되는 구조라는 설명이다.

다만 이 로봇 역시 기술적 난도가 높은 이유가 명확했다. 롤러를 빼내려면 벨트를 들어올려 공간을 확보해야 하는데, 여기엔 최소 2톤의 힘이 필요하다. 결국 장비가 커질 수밖에 없는 구조적 한계를 안고 있다는 얘기다. '현장에 들어가는 로봇'이 단순히 소프트웨어가 아니라 물리적 힘과 구조를 함께 해결해야 한다는 점을 보여주는 대목이다.

설계 방식도 특이했다. 연구진은 "로봇 위에 로봇이 또 있는 형태"라고 표현했다. KIRO가 만든 하부 플랫폼에 독일제 로봇을 얹었다. 1톤이 넘는 로봇을 들어올려 약 2mm 정밀도로 조작해야 한다. 거친 산업 환경에서 고중량 장비를 다루면서도 정밀도를 확보해야 한다는 과제를 동시에 안고 있는 셈이다.

한국로봇융합연구원 안전로봇실증센터 (사진=지디넷코리아 신영빈 기자)

사람이 위험을 감수하며 수행하던 작업을 로봇이 먼저 들어가 수행하도록 설계하는 방식은 산업 현장의 안전과 생산성을 동시에 겨냥한다. KIRO가 현장 중심 로봇에 집중하는 배경에는 인력난, 고령화, 산업재해 리스크라는 현실이 깔려 있었다.

KIRO는 국내 유일의 정부 산하 로봇 분야 전문연구소다. 로봇융합기술 사업연계형 연구개발을 선도하는 글로벌 전문연구기관을 표방하고 있다. 세계 로봇시장이 제조업 고도화와 인공지능(AI) 기술 발전을 바탕으로 빠르게 변화하는 가운데, KIRO는 지난 20여 년간 지능형 로봇 기술 개발과 산업 현장 적용, 기업 지원 및 인재 양성 등을 통해 국내 로봇산업의 핵심 허브로 자리매김해 왔다.

KIRO는 앞으로 다양한 로봇과 현장 실증을 연계하는 기술을 고도화하고, 로봇과 AI 융합 연구를 확대해 산업 혁신과 삶의 질 향상을 위한 기술개발에 집중한다는 계획이다. 핵심 부품과 기술의 국산화율을 높이는 동시에 자동차, 바이오·의료기기, 우주항공, 첨단 방위산업 등과의 연계를 통해 로봇 연구의 확장도 추진하겠다는 목표도 제시했다.