폴라리스쓰리디 하드웨어 개발 핵심, 기구메카닉팀

스마트팩토리 전환에 대한 관심이 어느 때보다 높습니다. 처음에는 로봇의 가장 큰 기준을 가격으로 두는 경우가 많지만, 실제 현장을 들여다보면 비용으로만 접근하기엔 꽤나 문제가 복잡합니다. 공장마다 구조, 안전 기준 등이 모두 다르고 사소한 이슈가 스마트팩토리 생산성 전체를 좌우할 수 있기 때문인데요. 또한 이런 이슈들은 기술자가 출동해서 직접 현장에서 해결해야 하는 경우도 많다고 해요.

폴라리스쓰리디는 이런 현장의 고민을 알고 소프트웨어부터 하드웨어까지 국내에서 직접 설계 및 생산하는 풀투풀(full-to-full) 방식으로 로봇을 만들고 있습니다. 또한 디테일하게 분리된 모듈형 구조가 스마트팩토리의 도입 기간을 크게 단축시키고 있어요. 그런데 이런 방식은 사실 제조사 입장에서 어려운 부분이 많습니다. 그럼에도 이 길을 선택하는 이유를 폴라리스쓰리디 엄기영 파트장님께 여쭤봤습니다. 이 글이 스마트팩토리 전환을 고민하시는 분들께 현명한 길잡이가 되길 바랍니다.

스마트팩토리 로봇 도입 전 체크해야 할 것

안녕하세요 엄기영 파트장님, 자기소개 부탁드립니다.

안녕하세요, 폴라리스쓰리디 기구메카닉팀 엄기영 파트장입니다. 기구메카닉팀은 폴라리스쓰리디 로봇의 하드웨어를 설계하고 제작하는 부서입니다. 카이스트에서 드론 연구를, 포스텍에서 로봇 자율주행에 사용되는 SLAM 알고리즘을 위한 하드웨어 디바이스를 만드는 연구를 했어요. 경력을 살려 폴라리스쓰리디에 입사했습니다.

국내 AMR/물류로봇 시장은 빠르게 성장하고 있어요. 그 이유는 무엇일까요?

스마트팩토리 전환이 가장 큰 이유입니다. 현재 한국은 로봇 밀도 세계 1위 수준이라고 할 정도로 제조/물류 현장이 빠르게 자동화되고 있어요. 정부에서도 적극적으로 스마트팩토리 전환을 지원합니다. 그 중에서도 한국은 소형 AMR의 성장폭이 매우 커요. 땅값이 비싸서 복도가 사람 하나 지나갈 정도로 협소하고 다품종 소량 생산을 하기 때문입니다.

공간이 작은 만큼 현장의 요구가 다양할 것 같아요.

맞아요. 최소 주행 너비, 적재 무게, 장애물 회피 기능 등 다양한 미션이 있어요. 또한 기존 설비 변경 없이 빠르게 도입할 수 있어야 하죠.

지금 스마트팩토리 전환과 함께 중국 AMR에 대한 관심이 점점 커지는데 로봇이 어떤 요청을 수행해야 하는지, 그리고 그 로봇이 놓여질 환경은 어떤지 고려해보세요. 로봇을 잘못 도입하면 로봇을 현장에 맞추는 게 아니라 로봇에 현장을 맞춰야 할 수도 있어요. 예를 들어 공장마다 통로 폭, 바닥 재질, 설비 위치가 달라요. 그런데 금형 기반 로봇은 이 조건에 맞춰 설계를 바꾸기가 어렵습니다. 폴라리스쓰리디가 부품을 모듈화시켜서 커스텀할 수 있게 만든 이유도 바로 이 때문이예요.

그런데 중국 로봇은 대량 양산 체제라 커스텀이 어려운 경우가 많아요. 금형이나 다이캐스팅 공법을 사용하기 때문인데요. 금형 하나 만드는 데 1~2억원 가량 들어 파츠 하나만 바꾸기 어려울 때가 있습니다.

하지만 중국 로봇은 가격 경쟁력이 뛰어나다고 알고 있어요. 소비자 입장에서 정말 매력적이예요.

맞아요. 개인적인 의견이지만 어떤 것이든 ‘제 값’은 있다고 봐요. (웃음) 중국도 프리미엄 업체는 품질이 우수하지만 저가 업체들은 품질이 떨어져요. 50% 이상 가격이 차이 나더라도 동일한 품질 수준으로 끌어올리면 실제로 차이가 크지 않은 경우가 많아요. 관세와 운송료까지 포함하면 더 비슷해지고요. 모든 로봇이 그렇지는 않지만 그래도 가격 외의 조건을 꼼꼼히 따져보시는 게 좋아요. 로봇은 한 번 도입하면 장기간 써야 하니까요.

가격 외에 어떤 걸 중점적으로 보면 좋을까요?

제조사의 이슈 대처 능력입니다. 로봇은 수만 개의 부품이 결합되어 움직이기 때문에 예상치 못한 이슈가 발생할 수밖에 없어요. 그런데 중국 로봇에 문제가 발생하면 중국 기술자가 와야 해요. 그런데 대기업 공장의 보안은 매우 엄격해서 외국인 출입 자체가 제한되는 경우도 있죠. 출입이 가능하더라도 기술자를 부르기 위한 시간과 비용도 상당해요. 통역도 필요하고요. 부품을 중국으로 보내고 또 돌려 받아야 하는 상황도 마찬가지입니다.

반면 한국 로봇은 즉시 현장에 방문해서 문제를 해결할 수 있습니다. 저도 어떤 이슈가 생겼을 때 공장에 직접 방문해서 문제를 해결하고 있고요. 고장은 스마트팩토리 생산성과 직결된 문제라 더욱 빠르게 대처하려 노력합니다.

중국 로봇은 인증을 받을 때에도 시간이 꽤 걸리겠는데요.

네. 중국에서 완제품을 수입하면 KC 인증 같은 국내 안전 인증을 받는 데 최소 3개월이예요. 스마트팩토리에 문제가 생기면 중국 기술자를 불러야 하고, 하드웨어를 수정하려면 다시 중국으로 보내야 하죠. 비용도 시간도 상당합니다. 반면 한국 로봇, 폴라리스쓰리디를 예로 들면 보드부터 하드웨어까지 전부 자체 제작이라 같은 인증 프로세스를 한 달 안에 끝낼 수 있어요.

💡 스마트팩토리 로봇 구입 간단 체크리스트

✅ 공장의 조건
✅ 로봇의 구체적인 용도
✅ 커스텀 및 A/S 과정
✅ 도입까지 걸리는 시간 (인증 기간 포함)
✅ 품질 대비 가격

표준 플랫폼 위의 맞춤 설계: 폴라리스쓰리디 하드웨어는 어떻게 만들어질까?

폴라리스쓰리디는 어떤 방식으로 로봇을 생산하나요?

폴라리스쓰리디의 생산 방식은 크게 두 가지로 말할 수 있어요. 우선 풀투풀(full-to-full)방식입니다. 하드웨어부터 MCS, 관제 시스템같은 소프트웨어까지 모두 직접 생산합니다.

또한 모듈 기반 방식이예요. 바퀴, 모터, 배터리, 센서, 자율주행 소프트웨어가 통합된 공통의 모빌리티 모듈을 하부 플랫폼으로 사용하고, 그 위에 용도에 맞는 서비스 모듈을 교체해서 조합하는 구조입니다. 이 방식으로 고객은 스마트팩토리 환경에서 공장 레이아웃이나 생산 제품이 바뀌어도 유연하게 대응할 수 있습니다. 또한 모듈 조합이 달라져도 하나의 통합 시스템에서 관리할 수 있어요.

하부 플랫폼은 표준화하고 상부를 맞춤 제작하는 방식이군요! 실제로 설계가 어떻게 이루어지는지 궁금해요.

스마트팩토리 현장의 변수를 설계에 반영합니다. 예를 들어 컨베이어형 상부 모듈은 각 공정의 기준 높이가 조금씩 다르기 때문에, 5mm 단위로 세팅할 수 있는 인터페이스를 설계했습니다. 이를 통해 별도의 설계 변경 없이도 대부분의 라인을 맞출 수 있고, 실제 운용 과정에서 발생하는 편차를 설계 범위 안에서 흡수할 수 있어요.

물론 이 접근이 모든 환경을 대응할 수 있는 것은 아니예요. 그럴 때는 현장 방문을 통해 조치를 취해드리고 있어요. 예를 들어 초기 물류 로봇은 60kg 적재 시 최적화되도록 설계했어요. 그런데 고객사는 보통 3kg만 실어서 요철을 지날 때 과도한 진동으로 적재물이 쏟아졌습니다. 바로 방문해서 서스펜션 세팅을 조정해드렸어요.

이밖에 다양한 요구 사항을 미리 대응하기 위해 컨셉 렌더링을 반복하면서 솔루션을 찾아가고 있어요. 현재 개발 중인 저상형 로봇은 전체 높이가 17cm로 제한되어 있는데, 바퀴 직경이 15cm이기 때문에 상부에 확보되는 공간은 2cm 남짓 입니다. 작은 공간에 안정성과 내구성을 모두 확보하기 위해 프레임 구조, 하중 전달 방식, 스킨 형상까지 모두 재설계하고 있습니다.

모듈을 교체해도 성능이 일관되게 유지되나요?

네 맞아요. 조립 단계에서 발생할 수 있는 편차를 설계 단계에서 원천적으로 차단했어요. 예를 들어 어떤 블록을 고정할 때 볼트를 그냥 체결하면 미세하게 돌아가면서 각도가 틀어질 수 있습니다. 그래서 해당 면에 사각형 키(key) 구조를 만들어서 블록이 정확한 위치에 끼워지고, 그 상태에서 볼트를 체결하도록 설계했어요. 누가 작업해도 동일한 결과가 나오고 이후 유지보수 과정에서도 품질이 흔들리지 않아요.

안전 기준은 어떻게 구현하고 계신가요?

삼성전자와의 파트너십을 통해 확립한 세계 수준의 안전 기준을 적용하고 있습니다. 삼성은 매우 엄격한 안전 규정을 적용하는데, 이를 충족하는 과정에서 폴라리스쓰리디 로봇의 안전 기준이 상향 평준화 되었습니다. 예를 들어 범퍼와 카메라 센서의 화각을 설계하여 사람과 충돌을 방지하고, 충돌이 발생하더라도 안전하도록 설계했습니다. 적재물이 쏟아지지 않도록 가드를 설치했고, 로봇을 급격히 흔들거나 급정지하더라도 물건이 떨어지지 않도록 서스펜션과 구조적 안전장치를 적용했어요. 또한 여러 센서의 위치와 화각을 배치하여 사각지대가 없도록 설계했습니다.

로봇의 외형도 스마트팩토리의 안전을 고려한 설계예요. 날카로운 모서리는 위험 요소가 되기 때문에 끝부분에 곡률을 적용했습니다. 충돌이나 접촉 시에도 안전성을 확보한 설계죠.

‘그럼에도 불구하고’ 폴라리스쓰리디는 풀투풀 국내 생산 방식입니다

폴라리스쓰리디처럼 풀투풀로 국내 생산하는 회사가 많나요?

드물어요. 대부분 중국에서 하드웨어를 수입한 뒤 자사 소프트웨어나 제어 보드를 결합하는 방식을 취하고 있습니다. 이런 하이브리드 방식은 초기 투자 비용과 리스크를 줄일 수 있지만, 하드웨어 커스텀에는 한계가 있어요. 아까 말씀 드린 것처럼 중국산 하드웨어는 금형, 다이캐스팅 공법으로 맞춤형이 어려운 경우가 많기 때문이예요. 상당한 개발 리소스가 들더라도 고객의 요청을 모두 수행할 수 있다는 데에서 자부심을 가지고 있어요.

현실적으로 어떤 부분이 가장 어렵나요?

제조 단가 측면에서 중국보다 훨씬 많이 드는 것은 사실이예요. 금속 가공이 노동 집약적인 작업인데다 원재료 가격도 비쌉니다. 처음부터 중국처럼 금형을 만들어 수천·수만 대를 찍어내는 방식을 선택할 수 없었던 것도 어느 정도 이런 이유 때문입니다. 대규모 투자 리스크를 함께 나눌 협력사도 많지 않고요.

그럼에도 이 방식으로 로봇을 만드는 이유는 무엇일까요?

현실적으로 중국보다 제조 단가도 높고, 대량 생산 체제로 전환하기 쉽지 않은 게 사실이예요. 그러나 중국 로봇이 대응할 수 없는 중요한 영역이 존재한다고 생각해요.

폴라리스쓰리디는 스마트팩토리 환경에 적합한 맞춤형 로봇을 빠르게 드릴 수 있어요. 기업마다 안전 기준이 다르고 운반 물체에 따라 요구사항도 달라져요. 그런데 처음부터 끝까지 직접 만들기 때문에 기업의 필요에 맞춘 로봇을 만들 수 있어요. 또 완성된 로봇의 모든 부분을 이해하여 세부적으로 요청을 수행할 수 있습니다. 삼성의 파트너사로 쌓은 노하우와 안전 규정이 이미 로봇에 반영되기도 했어요.

현장에서 밀착 대응할 수 있다는 것도 큰 장점이예요. 공장 담당자는 안전, 설비 운영에 매우 민감하기 때문에 새로운 시스템을 도입하면 예민하실 수밖에 없습니다. 이때 문제가 생기면 직접 방문해 빠르게 해결할 수 있죠. 감사하게도 이런 밀착적인 소통으로 많은 공장장님들이 신뢰를 보내주고 계세요.

마지막 질문입니다. 엄기영 파트장님은 앞으로 어떤 로봇을 만들고 싶으세요?

사람의 한계를 보완하면서도 믿고 다가갈 수 있는 로봇이요. 예를 들어 사람과 비슷한 크기지만 200kg을 안전하게 옮기는 로봇, 물류창고의 4m 랙에서 정확히 물건을 꺼내는 로봇처럼요. 그런데 지금은 많은 분들이 로봇을 보면 무심코 피하세요. 마치 ‘움직이는 세탁기’처럼(웃음), 왠지 모르게 위험하다고 느끼시는 경우가 많은 것 같아요. 그래서 외형도 조금 더 부드럽게, 그리고 똑똑하게 사람과 상호작용하며 움직이는 로봇을 만들고 싶어요. 로봇은 인간을 위해서 존재하니까요.

(그리고 내년 3월에 출시될 새로운 버전의 AMR도 기대해주세요!)

가격은 많은 의미를 함축합니다. 품질은 물론, 맞춤 설계, 도입 속도, 문제 대응 체계, 그리고 향후 생산성까지. 특히 자동화 ‘시스템’을 구축하는 스마트팩토리에서 가격은 하나의 요소일 뿐, 설계-도입-운영-확장까지의 전체 구조가 진짜 ROI를 결정합니다. 폴라리스쓰리디는 이런 현장을 잘 알기에 풀투풀, 국내 생산을 고수합니다. 스마트팩토리 현장에서 로봇이 주는 진짜 가치가 궁금하다면 폴라리스쓰리디 전문가와 상담해보세요.