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[진단] 국산 협동로봇, 해외시장 성공 가능성

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제조현장에서 작업자와 로봇이 함께 나란히 서서 안전하게 업무수행이 가능한 협동로봇(Collaborative robots) 글로벌기업들이 국내 시장 공략을 강화하고 나섰다.

협동로봇(또는 코봇, CoBot)은 기존의 산업용 로봇에 필수적이었던 안전 지대 구성과 안전펜스 작업이 필요없이 말 그대로 사람과 나란히 협동작업이 가능한 로봇을 말한다. 이러한 협동로봇은 온전히 수작업만으로 진행되는 조립라인과 자동화된 생산라인 사이의 단점을 보완해 반자동화(Semi-automation)된 형태로 나타나고 있다.

두산로보틱스 협동로봇 시연 장면 (사진. 아이씨엔)

두산로보틱스 협동로봇 시연 장면 (사진. 아이씨엔)

현재 가장 많은 수의 로봇이 작업하고 있는 자동차 공장이나 다른 조립라인에서 쓰이고 있는 기존의 산업용 로봇과 달리, 작고 가벼워 탁상형 로봇이라고도 불린다. 협동로봇은 가볍고, 유연하며, 손쉽게 움직일 수 있을 뿐만 아니라, 새로운 작업에 사용할 수 있도록 전문 엔지니어가 아닌 작업자도 다시 프로그래밍하는 것이 가능하다. 이는 다품종 소량생산에 최신 기술을 필요로 하는 기업들이 직면한 단기 생산 목표의 과제를 해결할 방안으로 제시될 전망이다.

협동로봇의 가장 큰 장점은 단연 안전(Safety)이다. 안전펜스나 안전지대 구성없이 로봇과 나란히, 어떤때는 로봇과 사람이 부딪히면서도 작업이 가능하다. 사람과 협동로봇이 부딪히더라도 사람에 피해를 주지 않는 안전규격을 채택하고 있기 때문이다.

국제로봇연맹(IFR)에 따르면 세계 로봇시장은 글로벌 금융위기 이후 연평균 18% 내외 성장률을 기록하고 있다. 특히 산업용 로봇은 자동차와 전자산업계의 로봇 자동화 도입 확산에 따라 연평균 20%의 증가율을 보였다. 향후 4차산업혁명 시대의 본격 도래로 산업용 로봇과 서비스 로봇 등 로봇 시장이 크게 성장할 것으로 기대되고 있다. 특히 산업용 로봇 시장은 전통적인 산업용 로봇의 경량화 및 저가격화가 가속화되면서 협동 로봇 시장이 급부상할 전망이다.

덴마크 유니버설로봇과 미국 리씽크로보틱스가 협동로봇 분야의 글로벌 선두업체다. 또한 기존의 산업용 로봇 전문업체들도 협동로봇 출시에 적극적인 행보를 보이고 있다. 독일 쿠카 로보틱스, 스위스 ABB, 일본 야스카와전기 등도 협동로봇을 새롭게 출시하고 적극적인 현장적용과 확산 방안에 나서고 있다.

이에 국내에서의 협동로봇 신규 진출과 개발도 활발하게 추진되고 있다. 먼저 한화정밀기계가 선수를 쳤다. 한화는 지난 2017년 3월 협동로봇 ’HCR-5’ 시리즈를 공식 런칭했다. 신현우 대표는 “한화 협동로봇 출시를 계기로 국내 로봇 산업의 성장을 기대한다”고 밝히고, “앞으로도 로봇 사업에 지속적인 투자를 통해 아시아, 유럽 등 글로벌 시장으로 진출하겠다”고 밝힌 바 있다. 이후 한화는 2D 및 3D 센서등을 결합한 다양하고 혁신적인 협동로봇 출시로 이어가고 있다.

두산로보틱스도 2017년 9월 협동로봇 첫 모델를 선보이고, 2018년부터 본격적인 판매에 돌입한다는 계획을 밝혔다. 두산은 그 동안 공작기계 사업을 영위하면서 구축한 정밀기계 가공기술 및 제어기술을 비롯해 굴삭기와 산업차량 사업 등을 통한 하드웨어 설계기술 외에도 산업용 로봇을 생산하던 메카텍의 기술력 등을 바탕으로 로봇 하드웨어와 소프트웨어를 자체 개발할 수 있었다. 특히 협동로봇 각 축에 탑재된 고성능 토크센서를 장착, 사람의 손재주가 필요한 섬세한 작업도 수행이 가능하도록 했다.

현대로보틱스도 협동로봇에 대한 새로운 진출을 추진중이다. 그동안 자동차 제조라인을 중심으로 한 산업용 로봇에 집중해 왔던 현대는 현대중공업에서 현대로보틱스로 분리독립하면서, 본사도 대구로 옮겨갔다. 분리이후 새로운 시장으로 협동로봇 비즈니스를 보고, 조만간 시제품이 출시될 전망이다.

국산 협동로봇, 해외시장 넘는다

이들 국내 기업들의 협동로봇에 대한 투자의지는 강력하다. 모두가 기존의 글로벌 영업망을 적극 활용해 해외시장 공략에 적극 나설 것이라는 것이 업계의 전망이다.

한화정밀기계, 싱가포르 현지 생산체제 구축

한화정밀기계는 지난 2월말 싱가포르 정밀 기계 자동화 전문 업체인 PBA그룹과 합자법인 PBA-한화 로보틱스를 설립했다. 이번 합자법인 설립은 양사가 동남아 지역의 로봇 수요에 대응하기 위한 것으로, 한화정밀기계의 모션 제어 핵심 기술과 PBA그룹의 정밀 기계 가공, 공장 자동화 SI 및 제조 역량이 시너지를 낼 것으로 예상된다.

최근 4차 산업 혁명이 전 세계적인 트렌드로 대두되고 있는 가운데 싱가포르에도 로봇 수요가 꾸준히 늘어나고 있는 추세다. 그 중 PBA 그룹은 싱가포르 현지에서 로봇과 자동화를 위한 선도적인 역할을 맡고 있다. 싱가포르는 모든 로봇 공급을 외산에 의존하고 있어, 납기가 수개월에 이르고 있는 상황이지만, 이번 합자법인을 통해 싱가포르 현지에서 로봇이 생산됨에 따라 향후에는 동남아 고객사에 로봇을 4주내에 공급할 것으로 전망된다.

한화는 PBA-한화 합자법인을 싱가포르에 설립하고, 협동로봇 생산에 나설 예정이다. (사진. 한화)

한화로보틱스는 PBA-한화 합자법인을 싱가포르에 설립하고, 협동로봇 생산에 나설 예정이다. (사진. 한화)

싱가포르 정부는 싱가포르서 제조된 로봇 및 자동화 설비 구축에 대해 정부 보조금을 지원하는 제도를 시행하며 로봇 및 공장 자동화 산업을 적극 육성하고 있어 협동로봇에 대한 수요는 꾸준히 증가할 것으로 예상된다. 한화정밀기계 관계자는 “싱가포르 정부의 지원을 바탕으로 PBA그룹과 한화정밀기계의 합자법인에서 생산되는 협동로봇이 중소 기업 과 신생 기업의 제조 경쟁력을 강화하고 고부가가치 일자리를 창출할 것으로 기대한다”며, “한화그룹은 아시아 자동화의 요충지인 싱가포르 시장에 선제적으로 진입해 로봇 전문 메이커로 성장 할 것”이라고 말했다.

또한 싱가포르 정부의 로봇 및 자동화 관련 정책과 연구개발 사업에도 적극 참여할 기회를 엿보고 있다. 한화정밀기계 로봇사업부 장우석 부장은 “이번 PBA 한화 설립으로 인해 이 같은 싱가포르 정부의 정책에 참여할 수 있는 기회를 마련하게 됐다.”고 말했다. 여기에 싱가포르 현지 생산으로 동남아 시장 확산을 기대한다. 장우석 부장은 “싱가포르 내 로봇 산업 부문에서 오랜 노하우를 보유하고 있는 PBA그룹의 세일즈 인프라를 활용해 동남아 시장을 공략할 수 있는 발판이 준비된 것이다. 이와 더불어 물류비용 절감, 납기 단축 등의 효과도 얻을 수 있다.”고 밝혔다.

두산로보틱스, 국내시장 선점후 해외 본격 진출

두산로보틱스도 해외진출에 적극적인 행보를 준비중이다. 지난 2017년말 경기도 수원에 연간 최대 2만여대를 생산할 수 있는 협동로봇 공장을 준공했다. 공장 준공 이후 두산로보틱스는 본격적으로 협동로봇 4개 모델 양산에 들어갔으며, 다음달 국내 출시를 앞두고 있다.

두산로보틱스 관계자는 “협동로봇은 4차산업혁명에 가장 준비돼 있는 자동화 솔루션”이라 말하며, “두산로보틱스의 협동로봇은 제조현장에 바로 적용할 수 있다는 것이 특징”이라고 밝혔다. 현재 두산로보틱스의 협동로봇 1호 고객인 일진그룹의 경우 2018년 말까지 주요 계열사 공정에 협동로봇을 확대 투입할 예정이다. 두산측은 보다 적극적인 마케팅과 신규적용분야 확대를 통해 올해에만 1,000대의 협동로봇 판매를 목표로 하고 있다. 이를 바탕으로 해외 시장 진출도 적극 추진해 나가겠다는 구상이다.

이들 업체들의 협동로봇 해외시장 진출은 이제 시작단계다. 그러나 기존의 그룹사 네트워크망에 새로운 파트너사 발굴을 통해 적극적인 행보를 이어갈 전망이다. 특히 동남아 시장에서의 시장 공략이 기대된다. 중국은 이미 중국내 기업들이 적극적인 협동로봇 확대를 추진하고 있어, 중국시장 신규진출에 장벽으로 막아설 것이라는 것이 국내 로봇 전문가들의 분석이다. 국내 리서치 업체 관계자는 “국내 협동로봇 업체들은 저가격과 고성능을 바탕으로 동남아 시장에서의 중소 제조기업들에 대한 특화된 맞춤화된 커스터마이징 전략을 구사한다면 성공 가능성이 크다”고 전망했다.

김홍덕 국제기자 hordon@icnweb.co.kr

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훼스토 IO-Link 기술로 Industry 4.0 연결한다

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전동 실린더 EPCO, 서보 스텝 모터 EMMS-ST, 모터 컨트롤러 CMMO-ST 및 필요한 모든 케이블이 있는 OMS(Optimised Motion Series) 패키지는 기존의 전기 위치 시스템보다 훨씬 저렴하다.

IO-Link 기술이 적용된 Festo 자동화 기술

표준화된 IO-Link 기술은 센서 및 액추에이터의 심플하고 경제적인 연결을 지원한다. 3 ~ 5 개의 배선을 가진 이 저비용 연결 기술은 혁신적인 개발 결과로, 복잡한 배선없이 최소한의 자재로 점대점 연결을 실현한다.
IO-Link는 새로운 형태의 버스 시스템은 아니지만 필드 버스, 이더넷 시스템을 대체하기 위한 새로운 종류의 통신 인터페이스로 추가 개발되었다.

이 기능을 사용하면 제어 시스템에서 센서 또는 액추에이터의 파라미터 데이터를 다운로드 할 수 있을 뿐만 아니라 진단 데이터를 제어 시스템에 전송할 수도 있다. 기존에는 제일 하위 레벨을 필드버스 인터페이스 통합하기 위해서 매우 많은 비용이 들었지만 이제는 디지털 또는 아날로그 값과 모든 파라미터 및 진단 데이터를 케이블의 스크리닝, 트위스트, 임피던스 또는 종단 저항 추가와 같은 특별한 작업 없이도 심플한 3선 또는 5선 케이블로 전송할 수 있다.

O-Link: 컨트롤러, 밸브 터미널, 비례 제어 밸브 및 센서를 통해 Festo는 완벽한 범위의 IO-Link 자동화 기술을 제공한다.

O-Link: 컨트롤러, 밸브 터미널, 비례 제어 밸브 및 센서를 통해 Festo는 완벽한 범위의 IO-Link 자동화 기술을 제공한다.

필드버스와 IO-Link 슬레이브 간의 게이트웨이는 일반적으로 여러 IO-Link 마스터 채널이 있는 필드버스 디바이스 형태로 제공된다. 사이즈 때문에 필드버스가 필요하지 않은 소형 머신 또는 시스템에서는 PLC가 IO-Link 마스터 역할을 한다.

보안 강화

IO-Link는 아날로그, 바이너리 및 직렬 통신 장치에 대한 보안 연결을 제공한다. 자동차 BIW 제조 및 어셈블리 현장의 작업자 보호를 위한 안전 펜스, 중장비 건설 및 머신 툴에서, 매뉴얼 워크 스테이션, 어셈블리 셀, 입/출력 스테이션 등과 같은 복잡한 센서 기술 및 터미널이 적용된 곳에서 전형적인 IO-Link 어플리케이션을 찾아볼 수 있다.

미래 연결 컨셉을 지원하는 IO-Link는 표준화된 프로토콜이기 때문에 낮은 투자 리스크를 가진다. 그 결과 장비 다운타임이 줄어들고 생산성이 향상된다. 디바이스와 마스터 시스템 간의 진단 및 운영 데이터의 포괄적인 데이터 교환은 문제 해결을 가속화시키고 상태 모니터링 시스템의 기초를 형성한다.

업무 단순화를 통한 효율성 증가

IO-Link는 설치 및 배선을 위한 균일하고 표준화 된 효율적인 기술이다. IO-Link 디바이스는 간단하고 편리하게 파라미터화할 수 있으며, 엔지니어링 소프트웨어 툴없이 교체 직후에 바로 작동 상태로 되돌릴 수 있다.

IO-Link 마스터를 통해 지능형 센서 및 액추에이터의파라미터를 쉽게 설정하고 재할당 할 수 있다. IO-Link를 통한 복잡하지 않고 표준화된 센서-액추에이터 조합의 배선은 자재 비용을 절감하고, 물류의 단순화가 가능해지며 시간을 절약할 수 있게 된다. 이로 인해 설치를 훨씬 편리하게 할 수 있다.

전동 실린더 EPCO, 서보 스텝 모터 EMMS-ST, 모터 컨트롤러 CMMO-ST 및 필요한 모든 케이블이 있는 OMS(Optimised Motion Series) 패키지는 기존의 전기 위치 시스템보다 훨씬 저렴하다.

전동 실린더 EPCO, 서보 스텝 모터 EMMS-ST, 모터 컨트롤러 CMMO-ST 및 필요한 모든 케이블이 있는 OMS(Optimised Motion Series) 패키지는 기존의 전기 위치 시스템보다 훨씬 저렴하다.

향상된 경쟁력

Festo라는 단일 공급원을 통해 다양한 마스터, 압력 및 유량 센서, 변위 엔코더/위치 센서, 5 개 밸브 터미널 시리즈, 비례 압력 제어 밸브, 스텝 모터 컨트롤러 및 연결 케이블과 같이 IO-Link를 위한 포괄적인 제품 제공이 가능하다. 또한 Festo는 공장 자동화 및 프로세스 오토메이션에 대한 풍부한 어플리케이션과 산업 종사자를 위한 기본 및 심화 교육을 제공한다.

IO-Link 마스터와 CECC/CPX-E 컨트롤러

4 개의 IO-Link 마스터 포트가 있는 소형 컨트롤러 CECC를 사용하여 경쟁력 있고 일관된 분산 설치가 가능하며, 전기 및 공압 드라이브를 제어한다. 이 소형 컨트롤러는 지능형 센서 및 밸브 터미널의 설치 및 네트워크 비용을 줄여 줄뿐만 아니라, 제어 캐비닛 내부 및 외부의 유용한 진단 옵션을 제공한다.

Festo는 크고 복잡한 어플리케이션을 위한 모듈형 모션 컨트롤러인 CPX-E를 제공한다. I/O 모듈은 모듈 당 4 개의 IO-Link 마스터를 사용할 수 있다. CPX-E는 EtherCAT® 마스터가 장착되어 있으며 독립형 CoDeSys 컨트롤러로 사용하거나 PROFINET 또는 EtherNet/IP 네트워크로 서브 시스템 및 슬레이브를 통합할 수 있다.

CPX 터미널

리모트 I/O로 사용하거나 밸브 터미널 MPA 또는 VTSA와 함께 사용하면 IO-Link 디바이스에 하나 이상의 마스터 인터페이스를 통합 할 수 있다. 기능 통합 덕분에 공압 및 전기 드라이브를 제어하는 것이 CPX 터미널에서 매우 용이하다. PROFINET 또는 Sercos 지원 CPX 터미널은 2 채널 IO-Link의 I-Port 인터페이스를 갖추고 있다. 따라서 개별 IO-Link 타사 디바이스를 밸브 터미널의 근접한 곳에 바로 연결할 수 있다.

밸브 터미널

MPA-L, VTUG, VTUB, VTOC 또는 기존 CPV와 같은 밸브 터미널과 비교하여 경제적이며 효율적인 설치가 가능하다. 밸브 터미널용 멀티 핀 연결 케이블은 표준 M12 케이블과 IO-Link로 대체된다. 이렇게 하면 자재 비용이 절감되고 특히 유연하고 쉬운 설치, 특히 까다로운 작업 조건에 대한 적응과 같은 기술적 장점을 제공한다.

4 개의 IO-Link 마스터 포트가 있는 소형 컨트롤러 CECC를 사용하여 경쟁력 있고 일관된 분산 설치가 가능하다.

4 개의 IO-Link 마스터 포트가 있는 소형 컨트롤러 CECC를 사용하여 경쟁력 있고 일관된 분산 설치가 가능하다.

전기 자동화

구성 및 진단을 위한 통합 웹 서버가 있는 모터 컨트롤러 CMMO-ST도 IO-Link 인터페이스를 지원한다. CMMO-ST는 스텝 모터를 위한 폐 루프 서보 컨트롤러이며 Festo의 OMS (Optimized Motion Series)의 중요한 부분이다. OMS 시스템은 포지셔닝을 매우 쉽게 만든다. 전기 실린더 EPCO, 서보 기능이 있는 스텝 모터 EMMS-ST, 모터 컨트롤러 CMMO-ST 및 필요한 모든 케이블은 기존의 전기 위치 제어 시스템보다 훨씬 저렴하다.

EPCO가 있는 Festo의 OMS는 두 가지 방법으로 구성할 수 있다. 웹 구성 및 서버의 파라미터 클라우드를 사용하여 매우 간단하고 빠른 구성을 할 수 있다. 컨트롤러는 자체 IP 주소를 가지며 사전 정의 및 테스트 된 조합에 필요한 모든 데이터가 포함된 카탈로그가 제공된다. 즉, 사용자가 많은 시간을 절약 할 수 있다.

비례 압력 제어 밸브 VPPM

IO-Link에 연결된 비례 제어 밸브 VPPM은 차폐된 아날로그 케이블이 필요하지 않아 신호 레벨이 간섭을 받을 확률이 감소된다. 파라미터는 IO-Link 마스터에서 설정되고 데이터가 저장된다. 이는 실용적이며 부품을 교체한 후 바로 재시작 할 수 있다. IO-Link는 점대점 연결 덕분에 짧은 사이클 시간이 가능하다. 압력 제어, 테스트, 미터링, 프레스 및 피팅 어플리케이션은 주로 특수 기계, 식품 및 음료, 인쇄 및 종이, 자동차 및 전자 산업에서 적용된다.

위치 센서 SDAT

IO-Link의 균일한 인터페이스는 개별 센서 연결을 대체하므로 복잡한 센서를 쉽게 통합할 수 있다. 즉, 위치 센서 SDAT 및 파라미터화 가능한 압력 및 유량 센서를 통합하여 저렴한 비용으로 설치할 수 있다. 예를 들어, 위치 센서 SDAT는 스크루 드라이빙, 리벳팅, 초음파 용접, 가압 및 클램핑을 위한 프로세스 모니터링에서부터 물체 감지에 이르기 까지 높은 반복 정밀도로 피스톤 위치를 감지한다. [제공. 훼스토]

더 자세한 내용보기 http://www.festo.com/cms/en-gb_gb/15646.htm

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산업용IoT

NXP, 산업용 IoT 엣지 애플리케이션 보안 지원

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NXP LOGO

NXP 반도체는 저비용의 산업용 IoT 엣지 애플리케이션을 위한 Arm Cortex-M33 및 Arm 트러스트존(TrustZone®)을 적용한 업계 최초의 마이크로컨트롤러 플랫폼 LPC5500을 출시했다. 저전력 40nm 임베디드 플래시 프로세서에 기반한 LPC5500 마이크로컨트롤러(MCU) 시리즈는 한층 새로운 수준의 프로세싱 효율성, 보안, 기능을 제공한다.

LPC55S69 디바이스는 최대 100MHz 코어 클록 주파수에서 32uA/MHz 효율을 달성한다. 신호 처리 및 암호화를 위해 밀착 결합된 추가 가속기를 갖춘 듀얼 코어 Cortex-M33 기능과 고급 엣지 애플리케이션을 위해 최대 640KB 플래시 및 320KB에 이르는 온-칩 SRAM을 갖추고 있다. LPC55S69는 차동 쌍 모드(differential pair mode)로 16비트 연속 근사형 ADC(SAR ADC)를 통합하며, 50MHz 고속 SPI, 통합 피지컬 트랜시버(physical transceiver)를 갖춘 고속 USB, 8개의 유연한 통신 인터페이스, 동시 Wi-Fi 연결 및 외부 데이터 로깅을 위한 듀얼 SDIO 인터페이스 등 시스템 확장에 사용할 수 있는 풍부한 주변장치 세트이다. 또한, 오프로딩 및 사용자 정의 작업을 실행하기 위한 NXP의 자율 프로그래밍 로직 유닛(logic unit)으로 향상된 실시간 병렬 처리 기능을 제공한다.

Cortex-M33의 핵심 기능 중 하나는 전용 코프로세서 인터페이스로서, 긴밀히 결합된 코프로세서를 효율적을 통합해 CPU 처리 기능을 확장한다는 점이다. 동시에 완전한 생태계 및 툴체인 호환성을 유지한다. NXP는 이와 같은 기능을 활용해 컨볼루션(convolution), 상관 관계, 행렬 연산, 전달 함수와 필터링 등 핵심 ML 및 DSP 기능을 가속화하는 코프로세서를 구현한다. Cortex-M33에서 실행 시 대비 최대 10배로 성능을 향상시킨다. 또한 이 코프로세서는 널리 사용되는 CMSIS-DSP 라이브러리 콜(API)을 활용해 고객 코드 이식성을 간소화한다.

통합 표준 보안 기능으로는 변경 불가한 하드웨어 ‘RoT(root-of-trust)’를 통한 보안 부팅, SRAM PUF 기반 고유 키 저장소, 인증 기반 보안 디버그 인증, AES-256&SHA2-256 가속화 및 보안 클라우드-투-엣지 통신을 위한 DICE 보안 표준 구현이 있다. 공개 키 인프라(PKI) 또는 비대칭 암호화는 ECC와 RSA 알고리즘용 전용 비대칭 가속기로 한층 가속화된다.

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