물류 자동화는 공장자동화를 한 단계 업그레이드 시켜주며, 물류 자동화에 적용될 수 있는 물류로봇은 공장뿐만 아니라 병원, 요양원, 호텔 등 다양한 장소에 확장이 가능해 향후 시장이 기대되는 상황이다. 특히 몇 해 전부터 주요 물류업체들의 로봇 활용이 증가하면서 이 분야에 대한 차세대 기술 개발이 필요해진 시점으로, 본지에서는 한국산업기술평가관리원의 도움을 받아 물류로봇의 기술 동향과 향후 전망을 살펴봤다.
사진. 구글 이미지 검색
1. 물류로봇의 개념 및 적용 분야
2. 시장현황 및 전망
3. 물류로봇 관련 제품 및 기술 동향
4. 사례별 현황 및 특징 - 국내
5. 사례별 현황 및 특징 - 해외
6. 시사점 및 정책 제언
5. 사례별 현황 및 특징 - 해외
1) 물류센터/공장물류 로봇 관련 기업
대부분의 물류로봇 관련 기업들이 물류센터에 적용하는 것을 우선 목표로 삼고 제품을 개발하고 있다. 이 기업들은 유통/전자상거래/대형마트, 반도체/전자/자동차/항공, 가구업체 등을 타깃시장으로 삼고 있으며, 주로 오더 피킹 등의 작업에 로봇을 공급한다. 예를 들어 HikVision의 경우 택배 분류 작업에 로봇을 활용하고 있다.
오더 피킹이란 고객의 주문에 따라 물품을 보관 장소에서 찾아내 각 배송처별로 분류하고 정리하는 작업으로, 로봇이 피킹 작업자(피커) 앞으로 이동하면 피커가 로봇의 바구니에 주문한 물품을 담고, 로봇이 다음 목적지로 이동하는 형태이거나 또는 물류로봇이 피커의 뒤를 따라 다니면서 피커가 로봇에 물품을 담는 형태 등으로 응용된다. 로봇 적용 전에는 사람이 카트를 끌고 이동하면서 주문 물품을 보관 장소에서 찾아 직접 담는 수작업 형태가 가장 일반적(물류센터 작업의 80%가 수작업 형태로 운영)이었다.
해당 물류로봇에 요구되는 주요 기능은 자율주행, 피커 추종, 다중로봇 운영 최적화, WMS(Warehouse Management System) 연동 등이 있다.
오므론아뎁트테크놀로지의 Lynx(사진. 오므론아뎁트테크놀로지 동영상 갈무리)
2) 피킹(Picking) 기능을 가진 물류로봇 관련 기업
현재 로봇이 직접 물품을 집어서 담는 피킹 기능은 프로토타입 개발 및 시범 적용 단계로, 작업 형태를 살펴보면 피킹 로봇과 이송 로봇이 한 쌍으로 구성되어 온라인 주문 시 주문 물품을 피킹 로봇이 집고, 이송 로봇이 포장대까지 운반하는 방식이다.
이러한 형태의 로봇 작업이 가능하게 되면 확장성과 유연성, 경제성 및 24시간 운영이 가능하게 된다. 또한 로봇이 직접 물건을 피킹하기 때문에 기존 창고 환경의 변화를 최소화할 수 있으며, 이는 AS/RS(Automated Storage and Retrieval System)와 같은 자동화 창고, DPS(Digital Picking System), 컨베이어 등을 도입하는 것에 비해 저렴하다. 아울러 확장성(Scalability)과 유연성(Flexibility)이 우수하고, 순차적 도입이 가능해 중소규모의 유통업체에도 적합하다.
사진. Fetch Robotics
물류센터/공장물류 로봇 관련 해외 기업 현황(자료. 한국산업기술평가관리원)
3) 병원·요양원·호텔 등 대형건물에서의 물류이송 로봇 관련 기업
현재 이 분야는 병원·요양원을 중심으로 소형(의약품/검체), 중·대형(식사/린넨) 물품이송 중심으로 사업화가 되었으며, 시장이 확대되고 있는 중이다. 호텔에서는 Savioke가 Relay 로봇으로 초기 시장을 개척하고 있는 중이다.
여기에 적용되는 로봇들은 자동문, 엘리베이터 연동 기능이 필요하며, 여러 사람들이 함께하는 공간에서 운영되어 중저속으로 이동하는 것이 특징이다.
사진. AETHON
4) 라스트 마일 배송 로봇 관련 기업
현재 이 분야는 일부 해외 스타트업 및 드론 업체를 중심으로, 최종 소비자에게 음식을 배송하는 서비스 등에 대한 제품 테스트가 진행되고 있다.
다만 국토가 넓은 해외에서 제품 테스트가 진행되고 있으나, 아파트 중심의 주거 생활을 영위하고 있는 국내에서는 업체들의 관심이 많지 않은 상황이다.
5) 재고관리 로봇 관련 기업
물류센터 또는 대형 마켓, 소매점 등에서 재고 파악 중심의 관리를 위해 로봇을 도입하는 사례로, 현재 제품 테스트 단계이며 독일 Magazino의 경우 물류센터에서 재고 파악뿐 아니라 재고 관리를 위한 물리적인 작업도 수행하고 있다.
6) 물류로봇을 위한 공통 솔루션 관련 기업
기존 유인 운전 시스템에 자율주행을 위한 센서모듈 및 SW를 장착해 로봇화를 하는 솔루션 업체 등이 이 분야에 속한다. 직접 교시를 통한 주행학습 기술, 실제 환경에서 사용하며 지속적 학습을 통해 로봇이 스스로 최적의 주행기술을 학습하는 기술 등 연구중심의 업체들이 주로 포진되어 있다.
6. 시사점 및 정책 제언
1) 물류로봇 관련 주요 기술 및 시장 전망에서의 시사점
물류로봇을 위해 필요한 기술은 크게 HW, 주행, 인식, 조작, 협업, 사용성/유지보수 기술로 분류가 가능하다.
IFR의 시장전망에 따르면 향후 물류로봇은 물류센터, 대형건물 등 비제조환경 물류로봇을 중심으로 성장할 것으로 예상되며, 특히 온라인 쇼핑의 급증으로 물류센터에서의 물류로봇 채택이 크게 증가할 것으로 예상된다. 이는 인력부족 문제에 대한 대응 및 물류센터의 효율 향상을 위해 24시간 무인작업이 가능한 물류로봇이 요구되고 있기 때문이다.
현재까지의 물류로봇(이송로봇)은 물품을 탑재하고 정해진 위치까지 이동하는 것이 주된 기능이었지만, 물류센터의 니즈를 반영해 24시간 무인작업을 수행하기 위해서는 이동로봇 플랫폼 위에 머니퓰레이터가 탑재되어 다양한 물체를 안정적으로 피킹할 수 있는 기술(피킹로봇)이 필요하다.
2) 향후 기술개발에 대한 제언
물류센터/창고를 위한 물류로봇 분야에서는 전문 물류기업이 관심을 가지고 기술개발 및 사업화를 추진 중이다. 해외에서 사업화가 이미 진행된 자율주행, 피커 추종, 다중로봇 운영 최적화(CJ대한통운에서 최대 300대의 다중물류로봇 운영을 위한 기술 개발 중), WMS 연동 등의 기능을 가지는 물류로봇은 전문 물류기업과의 협력을 통해 현재 보유 또는 개발 중인 기술의 최적화 관점에서 사업화가 가능할 것으로 전망된다.
다만 해외를 중심으로 시장이 형성된 이송로봇도 바닥 바코드 등 인공표식을 이용한 위치인식은 안정적으로 동작하지만, 초기에 많은 비용이 소요되고 인공표식의 부분 손상 시 물품이송이 제대로 안 되는 문제점을 가지고 있다.
따라서 이미 상용화가 진행된 물류로봇 시장에서 국내기업이 기존 제품을 능가하는 경쟁력을 확보하고 보급을 촉진하기 위해서는 인공표식을 사용하지 않고 자연표식을 이용해 위치인식 및 자율주행을 하는 기술의 완성도와 가격 경쟁력을 더 높여야 한다.
병원·요양원 등 대형건물을 목표로 하는 물류로봇 분야에서는 로봇 전문기업이 물류이송 관점의 주요 기술개발(자율주행, 엘리베이터 연동 등)을 완료하고, 시장진입 중으로 향후 수년 내 사업이 활성화 될 것으로 전망된다.
중장기적인 관점에서는 24시간 무인작업이 가능한 물류로봇 기술개발이 반드시 필요하며, 이를 위해 다양한 종류와 특성을 가지는 물품을 인식하고 파지하는 기술 개발이 절대적으로 필요하다.
특히 물류센터에 존재하는, 수천에서 수만 종에 달하는 물품의 종류 및 위치/자세에 대한 정밀한 인식과 이들 물품을 대상으로 피킹 작업을 수행하기 위한 파지장치 및 파지를 위한 학습 기술 개발이 필요하다.
아마존은 자사 물류센터에서 누적 4만 5천 대 이상의 물류로봇을 운용하며 물류비용 및 처리시간 측면에서 상당한 성과를 얻고 있으나, 로봇은 이송 기능만 담당하고 사람이 피킹 기능을 하는 인간-로봇 협업모델로, 24시간 운영이 가능한 수준은 아니다. 이에 자체적으로 위와 같은 목표를 세우고 관련 기술 확보를 위해 아마존 로봇 챌린지(Amazon Robotics Challenge, ARC)를 지속적으로 개최하는 등 차세대 물류로봇을 위한 기술 확보를 위해 노력하고 있다.
또한 세계 1위 물류기업 DHL은 물류로봇과 관련해 피커 추종 로봇, 고정형 피킹 로봇, 이동형 피킹 로봇, 트레일러/컨테이너 하역 로봇의 순으로 물류로봇이 도입될 것으로 전망하고 있다.
현재 국내 전문 물류기업들은 물류비용 절감 및 효율 향상을 위해 기존 인프라에 변화를 주지 않거나 최소화하면서, 24시간 작업이 가능한 물류로봇의 단계적 도입을 장기적 관점에서 계획하고 있다.
물류로봇 관련 중점 기술개발 제언(자료. 한국산업기술평가관리원)
3) 물류로봇 중점 기술 확보에 따른 향후 제품발전 전망
물류센터 물류로봇은 전문 물류/유통업체의 수요 및 요구사항에 따라 개발되고 발전할 것으로, 대형건물 물류로봇은 전문 로봇기업의 주도 하에 개발되어 고객의 요구사항에 최적화하는 형태로 발전할 것으로 전망된다.
장기적인 관점에서 이들 물류로봇 제품의 경쟁력을 좌우하는 핵심 요소는 기존 인프라 변경을 최소화하는 것과 24시간 운영가능하게 하는 기술이 될 것으로 예상되며, 이들 핵심 요소를 갖추고 물류센터 물류로봇은 대형 물류업체에서 도·소매점까지, 단순 선반 이송 및 피커 추종 이송 로봇에서 고정/이동형 피킹 로봇, 상/하역까지 가능한 로봇까지 단계적으로 물류센터에 활용될 것으로 보인다.
현재 시장 규모는 작지만 향후 발전 가능성이 있는 대형건물 물류로봇의 경우 초기에 단순 이송 기능을 중심으로 병원/요양원 등에서 활용되기 시작해, 사무실 등 일반 대형건물에서의 활용이 높아질 것으로 예상되며 이를 위해 공공장소에서의 주행 안정성 확보와 층간이동 등 공간이동에 대한 제약을 극복하는 것이 중요하다.
저 자
김경훈 PD / KEIT 지능형로봇 PD실
김재홍 그룹장 / ETRI HMI연구그룹
최영호 본부장 / KIRO 필드로봇연구본부