2015
11월호

더 똑똑하고, 더 작고, 더 안전한 로봇이 온다

Technology

 

더 똑똑하고, 더 작고, 더 안전한 로봇이 온다

 

적응형 자동화[1]머신의 차세대 버전은 인간과 어울려 일을 잘하고 생산성을 크게 높인다.

 

봇이 지닌 속도와 힘, 그리고 싫증을 내거나 반복성 긴장장애에 시달리지 않는 고유의 성질을 생각하면 제조업에서 로봇을 사용하는 것은 당연한 일이다. 하지만 필수 요건이 따른다. 로봇을 공장 시스템에 통합시키려면 극도로 정밀하게(밀리미터 단위 이내로) 설치해야 하며 바닥에 볼트로 고정하고 작업자가 다치지 않도록 주위에 보호벽을 둘러야 한다.

 

적어도 이전에는 그렇게 했어야만 했다. MIT대 부교수이자 대화형 로봇 그룹의 책임자인 줄리 샤Julie Shah제조업에서 로봇을 움직여 일을 시키는 것은 어려운 일임에 분명하지만 이제 점점 덜 힘들어지고 있다고 말한다. 샤 교수는 보다 똑똑하고, 보다 작으며, 보다 안전한 차세대 적응형 로봇 연구를 이끌고 있다. 게다가 이 적응형 로봇은 융통성도 훨씬 뛰어나 필요하다면 작업자에게 새로운 업무를 배울 수 있다. 그리고 이런 로봇들은 자체로도 더 효율적이지만 작업을 하는 인간 노동자들의 효율성도 높여준다.

 

샤 교수는 자신의 연구에서 이러한 새로운 로봇이 제조업에서 시작되고 있는 중요한 변화를 상징한다고 주장하고 있다. 인간이 커다랗고 위험한 자동화 기계 근처에서 일했던 공정에서 기계와 인간이 나란히, 심지어는 함께 일하는 공정으로 바뀌고 있는 것이다. 제조업에서 사용되는 적응형 로봇들은 이미 새로운 효율성을 창출하고 있으며 작업 현장을 비롯해 기업이 물건을 생산하는 방식을 바꾸고 있다. 그리고 인간 동료들과의 관계가 확장되고 작업 만족도가 높아지면서 전 세대의 로봇들에 비해 훨씬 협력적임을 증명해내고 있다.

 

이렇게 될 수 있었던 가장 큰 이유는 로봇 주위를 둘러싸고 있는 보호벽이 낮아지고 있기 때문이다. 과거의 로봇들은 충분한 안전 거리를 필요로 했다. 사람이 가까이 있는지 알지 못하고 부품을 잡으려고 기계 팔을 고속으로 휘두르다 작업자를 불구로 만들거나 죽일 수도 있었다. 그래서 세계 여러 나라에서는 작업자와 기계 사이에 장벽을 의무적으로 설치하는 법령을 시행하기도 했다. 하지만 신차의 충돌 감지 시스템과 유사한 센서 기술 덕분에 이제 로봇들은 사람 사이를 좀 더 자유롭게 이동하며 안전하게 일하게 됐다. 이 로봇들은 근처에 물체가 있다고 감지하면 충돌을 방지하도록 반응한다. 이러한 기술은 정부가 의무적인 보호벽을 제거해도 된다는 결정을 내릴 수 있는 근거로 충분해 보인다.

 

한층 개선된 작동장치와 시각장치, 복잡해진 소프트웨어를 비롯해 여러 다른 기술적 발전 역시 변화에 보탬이 됐다. 이전 세대의 로봇은 부품이 정확한 자리에 있어야만 부품을 들어올려 작업을 할 수 있었지만, 적응형 로봇은 그렇게 세심한 주의를 기울이지 않아도 된다. 카메라와 물체 인지 알고리즘으로 자신이 다뤄야 할 부품이 정확하게 놓여 있지 않더라도 그 부품을 볼 수 있다. 그리고 성능이 향상된 팔과 손을 비틀고 회전함으로써 물체를 잡을 수 있고, 올바른 위치에 놓이도록 조작할 수 있다. 또 부품을 담는 트레이가 비었는지도 인지해 작업자에게 다시 채우라고 알리고 실제로 다른 누군가가 채울 때까지 인내심 있게 기다릴 수 있다. 이 모든 기능이 조립 라인의 병목현상을 줄이고 소중한 시간을 절약해준다. 게다가 로봇은 점점 더 똑똑해지고 있는데도 그에 따른 비용은 줄어들고 있다.

 

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샤는 적응형 로봇을 배치한 생산시설을 연구하고 있는데 생산현장에서 나타나고 있는 중요한 이점 네 가지를 다음과 같이 제시한다:

 

1.로봇이 안전해지면서 로봇과 같이 일하는 사람들의 만족도가 높아진다.한 조사에서, 작업자들은 기존 로봇과 일할 때보다 적응형 로봇과 일할 때 더 안전하고 편안하다고 느끼며팀 동료로서 로봇에 대해 만족한다고 대답했다.

 

2.로봇은 생색나지 않는 업무를 빠르게 처리한다.어느 연구에서 비부가가치 작업을 로봇에게 수행하게 했을 때 작업자들은 고정돼 있는 로봇에게 보조를 받았을 때보다 업무를 25% 빨리 완수했다. 이는 중요한 의미를 가지는데, 그 이유는 때때로 그러한 작업이 생산라인에서 병목현상을 일으키기 때문이다. 비부가가치 작업에서 절약되는 시간이 단 몇 초라 하더라도 시간이 지나면서 누적되는 양은 상당할 수 있다. 어떤 공장에서 한 달에 자동차 2만 대를 생산하는데 자동차 한 대가 3만 달러에 팔린다고 가정해보자. 하루 6시간씩 2교대로 운영된다면(점심과 기타 휴식 시간을 허용하면서) 분당 매출이 대략 27777달러이고, 시간으로 환산하면 시간당 170만 달러 정도다.

 

[1]지능적인 컴퓨터 시스템이 조작자인 인간의 과제 수행을 실시간으로 지켜보면서 이뤄지는 상호작용. 컴퓨터는 인간이 까다로운 일을 처리해야 한다는 것을 감지하면 그 외의 다른 일들을 대신 처리해줌으로써 조작자가 까다로운 일에 온전히 집중할 수 있게 해준다 - 편집자 주

 

 

매 시간 비부가가치 작업에 12분이 소요된다면 25%의 시간 절약을 감안할 때(앞서 언급된 비부가가치 작업에 적응형 로봇을 사용할 경우의 효과) 비부가가치 작업에 소요되는 시간이 9분으로 줄어든다. 이렇게 절약된 3분은 잠재적 매출 83000달러에 해당한다. 매일 대략 100만 달러, 한 달이면 3000만 달러가 된다.

 

3.로봇은 유휴시간[2]을 크게 줄인다.샤는 기존 로봇에서 적응형 로봇으로 전환하면서 작업자의 유휴시간은 3% 감소하고, 로봇의 유휴시간은 17% 감소하면서 작업자가 업무를 6% 정도 빨리 끝낸다는 사실을 발견했다. 건설 자재를 모아야 할 필요가 있는지 예측할 수 있는 똑똑한 로봇과 일한 사람들의 경우 10~15분의 작업시간 동안 보낸 유휴시간, 즉 로봇이 필요한 자재를 회수하고 건네야 하는 시간이 됐다는 점을 인지하기를 기다리면서 일을 하지 않은 시간은 평균 6.5초에 불과했다. 하지만 로봇에게 자재를 달라고 얘기해야 했던 사람들은 44초의 유휴시간이 생겼다.

 

4.작업자들은 새 로봇과 일하기를 원한다.적응형 로봇은 기계의 가치와 잠재력에 관해 인간이 지닌 인식을 바꿔놓고 있는 듯하다. 그래서 작업자가 로봇에게 권한을 기꺼이 넘겨주기도 하는 수준에 도달했다. 한 실험을 통해 샤는 인간에게 업무를 배정하게 하면 책임을 가진 사람은 로봇과 다시 일하기를 원하지 않고 이는 결국 팀의 능숙도나 수행 능력에 부정적인 영향을 미친다는 사실을 발견했다. 하지만 작업자들은 어느 정도까지는 업무에 적응형 로봇을 배정하는 것을 선호했다. (HBR 2015 6월 호당신의 상사가 금속팬츠를 입었을 때(When Your Boss Wears Metal Pants)’ 참고.)

 

다른 긍정적인 결과도 나오고 있다. 로봇 구입 가격이 낮아지면서 소규모 기업들도 로봇에 투자할 수 있게 됐고, 이로 인해 로봇을 혁신적인 용도로 사용할 기회가 증가하고 있다. 새로운 로봇들은 좀 더 자유롭게 움직일 수 있으므로 작업 공간이 작아질뿐더러 융통성 있게 활용할 수 있다. 그리고 작업장 구조도 바뀔 수 있다. 로봇이 비부가가치 작업을 맡기 때문에 나이가 많고 기동성이 떨어지는 작업자들은 작업현장에서 보다 능률적으로 일할 수 있다.

 

하지만 무엇보다 샤가 주목하는 부분은 적응형 로봇에게는 사람들에게서 배울 수 있는 역량이 있다는 점이다. 이러한 능력은 특히 새로운 기계가 고도로 숙련된 노동자들과 짝을 지어 일할 때 큰 보탬이 될 것이라고 설명한다. “공장에는 대개 특정 분야의 일에 능숙한 핵심 직원들이 있는데 무언가 문제가 생겼을 때 그 문제를 신속하게 해결할 수 있는 사람들이죠.” 이러한 고숙련자가 현장에 없으면 대가가 상당히 큰 병목현상이 일어난다. 기계에서 고숙련 인력을 만들어내기는 어렵다. 인간은 지식과 경험을 축적하고 실제로 일이 어떻게 작동하는지 이해하면서 능률적이 되기 때문이다. 하지만 고숙련자를 관찰해 그들이 갖고 있는 기술을 받아들일 수 있다면 로봇은 훨씬 큰 이득을 제공할 수 있다고 샤는 주장한다. “인공지능 엔진으로 고난도 지식을 이식하기 시작하면, 그건 엄청난 일인 거죠.”

 

학습 능력을 갖춘 새로운 로봇이

고숙련 노동자와 함께 작업할 때의 이득은 엄청나게 클 것이다.

 

적응형 로봇이 사람에게 훈련을 받을 수 있는 역량을 구축하고 필요가 있을 때마다 무엇이든 하도록 프로그램되면 로봇의 효율성과 융통성이 치솟아 오를 것이다. 이미 적응형 로봇은 제조 자동화의 요건을 덜 까다롭게 만들고 있다. 어쩌면 미래에는 필요 요건이 전혀 없을지도 모른다.

 

The Idea In Practice

 

“언제나 질문은 같아요:

우리 직원들을 잘 뒷받침하기 위한 최상의 해결방안은 무엇일까?”

 

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HBR BMW에서 혁신 관리, 기술 설계 부문을 맡고 있는 스테판 바처Stefan Bartscher와 미국 사우스 캐롤라이나 주 스파턴버그 공장에 적응형 로봇 20대를 배치해 사용하는 시험용 프로그램에 관해 이야기를 나눴다. 다음은 인터뷰 일부를 정리한 내용이다.

 

적응형 로봇과 함께 일하는 직원들의 반응이 어떤가요?대체로 매우 긍정적입니다. 로봇은 작업자가 하기 어려운 일을 많이 맡고 있고, 품질과 융통성, 프로세스 안정성을 높이는 데 도움이 되고 있죠. 예를 들어, 차문의 밀폐제(密閉劑)를 부착하는 작업을 할 때는 약 7㎏의 압력을 지속적으로 가해야 합니다. 작업자들은 그 일을 아주 불편한 자세로 해야 하죠. 따라서 몇 개를 하고 나면 정확도가 떨어지기 쉽습니다. 우리는 일정한 강도로 휴식 없이 지속적으로 압력을 가할 수 있는 소형 로봇에게 그 일을 맡겼습니다. 원래 담당자는 진을 빼는 작업에서 벗어나 다른 일을 하게 돼 행복해 하죠. 동시에 우리는 모든 차에 똑같은 고품질을 제공하죠.

 

[2] 공장의 생산력이 어떤 이유로 충분히 활용되지 못하고 고정 설비의 일부가 유휴화되고 노동력이 일부 허비되는 등 작업을 못하고 있는 시간 역주

 

적응형 로봇에 투자가 늘어날까요? 그렇다면 노동자에게 어떤 의미로 다가올까요?앞으로 몇 년 동안 우리 공장에 소형 로봇의 수가 늘어나리라고 확신합니다. 하지만 단순히 새 로봇을 사용하는 방법 외에도 더 나은데다가 비용이 덜 드는 해법이 있을 수도 있다는 사실을 유념해야 합니다. 우리가 던지는 질문은 항상 같아요. ‘우리 직원들을 지원하기 위한 최상의 해결 방안은 무엇인가?’ 하는 겁니다. 우리는 로봇이 할 수 없는 영역도 있다고 생각합니다.

 

새로운 세대의 로봇을 사용하면서 의도하지 않았던 2차적 혜택을 얻은 적이 있습니까? 예를 들어 고용 가능 인력풀을 늘리는 데 도움이 되지는 않을까요? 이전에는 현장 인력을 제한적으로 운용할 수밖에 없게 만든 까다로운 일을 로봇이 대신 하니까요.우리는 그 부분이 특히 독일의 인구 통계를 생각했을 때 1차적 혜택 중 한 가지라고 생각합니다. 고령화 사회에서 인체 공학적 지원을 제공하고 소형 로봇이 생산 라인에 사람들과 나란히 서서 일을 한다면 인구구조 변화로 인한 문제점을 막을 수 있습니다.

 

 

참고자료 S. 니콜라이디스(S. Nikolaidis) K. (K. Gu), R. 라마크리슈난(R. Ramakrishnan), 줄리 샤 ‘Efficient Model Learning from Joint-Action Demonstrations for Human-Robot Collaborative Tasks’

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