[유미's 픽] 인력난에 로봇 찾는 美 제조업…스마트공장 경쟁, '데이터 연결'서 갈린다

협동로봇 주문 55.6% 증가…품질검사·설비점검 넘어 공장 운영 전반으로 확산

미국 제조업이 인력 부족과 생산성 압박에 대응하기 위해 인공지능(AI) 로봇을 앞세운 스마트공장 전환에 속도를 내고 있다. 로봇 활용이 조립과 운반을 넘어 품질검사와 설비점검, 생산관리로 확산되면서 경쟁의 중심도 장비 도입에서 로봇과 기존 생산설비, 공장 데이터를 연결하는 통합 역량으로 이동하고 있다.

27일 코트라에 따르면 미국 제조기업들은 숙련인력의 은퇴와 신규 인력 부족이 이어지자 AI와 로봇을 활용한 공정 자동화 투자를 확대하고 있다.

미국 제조혁신 네트워크 산하 첨단로봇제조연구소(ARM Institute)는 미국 제조업에서 약 50만 개 일자리가 채워지지 않은 상태로 남아 있다고 추산했다. 제조업 근로자의 평균 연령도 약 55세에 이른다.

스마트공장 투자는 자동화 장비를 넘어 데이터 분석과 센서, 클라우드 등 공장 운영을 연결하는 기반 기술로 확대되고 있다. 딜로이트가 미국 제조업 경영진 600명을 조사한 결과 응답자의 80%는 생산성 개선 예산의 20% 이상을 스마트제조 분야에 투자할 계획이라고 답했다.

(제작=챗GPT)

AI 로봇의 활용 범위도 넓어지고 있다. 기존 산업용 로봇이 일정한 위치에서 정해진 동작을 반복했다면 AI 로봇은 카메라와 센서로 작업환경을 인식하고 수집한 데이터를 바탕으로 작업 방식을 조정한다.

이에 따라 제품 상태가 달라지는 품질검사와 다품종 조립, 설비 이상 점검 등에도 로봇이 투입되고 있다. 미국 메릴랜드의 ST엔지니어링 MRAS 항공부품 공장은 보스턴다이내믹스의 4족 보행 로봇 '스팟'을 활용해 고압 설비인 오토클레이브와 주요 생산장비를 점검하고 있다.

로봇 수요는 자동차 산업에서 전자와 제약, 식품 등으로 확산되는 모습이다. 미국 자동화산업협회(A3)에 따르면 올해 1분기 북미 지역의 협동로봇 주문은 1637대로 전년 동기 대비 55.6% 증가했다. 주문금액도 78.2% 늘었다.

협동로봇은 기존 대형 산업용 로봇보다 설치공간이 작고 작업 변경이 쉬워 다품종·소량생산 현장과 중소 제조기업에 적합한 것으로 평가된다. 생명과학·제약 분야의 로봇 주문은 같은 기간 54.1%, 반도체·전자 분야는 31.7%, 식품·소비재 분야는 16% 증가했다.

스마트공장 경쟁의 핵심도 로봇 보유 대수에서 공장 전체의 연결성으로 바뀌고 있다. 생산관리시스템과 센서, 품질 데이터가 로봇과 연계되면 공장 가동상황을 실시간으로 파악하고 설비 이상이나 생산 차질에 맞춰 작업 순서를 조정할 수 있다.

미국 제조리더십위원회(MLC)가 올해 실시한 조사에선 제조기업의 76%가 비전시스템을, 66%가 머신러닝을 생산공정에 활용하고 있다고 답했다. 응답 기업의 90% 이상은 올해 스마트공장과 생산기술 투자를 유지하거나 확대할 계획이라고 밝혔다.

확산 속도는 기업 규모에 따라 차이가 컸다. 실제 미국 중소 제조기업 가운데 로봇을 활용하는 기업은 약 8%에 그치는 것으로 추정됐다. 이는 초기 투자 부담과 전문인력 부족, 기존 설비와 신규 로봇을 연결하는 시스템 통합 문제가 도입을 가로막고 있기 때문으로 분석됐다.

데이터 호환 문제를 스마트공장 전환의 장애요인으로 꼽은 기업 비중도 지난해 22%에서 올해 37%로 높아졌다. 서로 다른 제조사의 장비와 소프트웨어를 연결해야 하는 데다 공장 네트워크가 확대될수록 사이버보안과 데이터 보호 부담도 커지기 때문이다.

이 같은 분위기 속에 우리나라 기업에는 산업용·협동로봇뿐 아니라 머신비전과 센서, 제어장치, 엣지 AI, 로봇 운영 소프트웨어 분야에서 기회가 열릴 것으로 보인다. 미국 시장에선 제품 성능 외에도 기존 설비와의 호환성, 설치 편의성, 현지 교육과 유지보수 역량이 중요해질 전망이다.

코트라 관계자는 "향후 스마트공장 전환의 성패는 로봇 도입 자체보다 로봇과 생산설비에서 생성되는 데이터를 기존 시스템과 얼마나 원활히 연계하고 공정 전반에 통합하느냐에 달려 있다"고 말했다.