한국 로봇메이커가 잃어버린 시장

글로벌 위탁제조메이커들이 지속적인 성장세를 보이고 있다. 지난해 상위 50개사가 매출 250조 원을 초과했고, 이는 로봇제조사의 입장에서는 곧 250조 원 매출의 유망 고객사가 있다는 것과 같은 의미이며, 이들이 생산하는 제품 가격은 실제 수천조 원에 이른다고 하겠다. 그간 유수 글로벌 로봇 및 자동화 전시회를 참관하며 세계 동향을 파악해온 이중엽 대표는 본지를 통해 이러한 위탁제조메이커들의 성장과 이에 따른 국내 기업들의 대응 방향에 대해 제언하고자 한다.

1. 로봇기업, 위탁생산제조사를 주목하라

흔히 우리나라는 중화학 대기업 제조 중심의 산업기반을 완성했고 대만은 중소기업 중심의 소량생산 산업구조를 갖췄다고 알려져 있지만 이는 엄청난 착각이다. 

대만은 세계최대 규모의 제조전문업체인 위탁생산제조사들을 다수 보유한 세계 최대의 제조업 기반을 공고히 구축했고, 중화 자본 및 기술로 꾸준히 세계제조업 중심으로 군림할 것이다. Apple의 스마트폰 생산에서 알 수 있듯이 로봇공급사들의 최대 고객으로 급부상한 CM(Contract Manufacturing) 위탁생산과 로봇산업의 관련 및 최근 흐름을 살펴보고 그간 국내 로봇메이커가 등한시했던 위탁생산메이커 시장개척이 기로에 선 국내 산업용 로봇의 새로운 활로를 찾는데 도움이 되길 바란다. 특히 Apple과 Foxconn이 불을 지핀 로봇에 의한 생산자동화는 대부분 수작업 및 반자동에 의존해왔던 CM사들이 로봇 도입을 적극적으로 검토하는 촉매제가 되었고, 다행히 이제 시작 단계이기 때문에 로봇제조사들이 큰 관심을 가져야 할 분야이다. 

2. 위탁생산제조사들이 로봇에 주목하는 이유

대형 자동차에서부터 의료소모품 및 기기, 초콜릿 및 쿠키, 컴퓨터와 디지털 전자기기, 작은 스마트폰까지 모두 로봇에 의한 조립 및 생산이 급속히 확산되고 있는 가운데 미국 중심의 RIA 산업용로봇협회의 최근 발표에 의하면 2014년 상반기 세계 로봇 판매량은 신기록을 세웠으며 올 2분기는 지난해 2분기에 비해 96%나 증가했다.

이는 흔히 OEM 고객사인 Apple, Amazon, Dell, Facebook, Google, HP, MS 등의 제품을 대량생산해 공급하는 CM, EMS, EDM(Electronic Device Manufacturer), BTP(Build To Print)로 불리는 위탁생산제조사인 Foxconn, Jabil, Flextronics, Pegatron, Sanmina로부터의 로봇구매가 시작됐기 때문이다. 

글로벌 임금상승과 노동자의 고령화에 흔히 미국으로의 제조업 귀환을 뜻하는 Reshoring에 더해 Next-shoaring 현상까지 일어나 생산제품의 콤팩트화, 고정밀도 요구 등이 증가했으며 이에 다양한 센서를 부착하거나 보다 유연해진 로봇이 미국내 제조업 활황의 주요한 솔루션이 되고 있다.

로봇에 의한 자동화가 가장 Cost-effective Solution이며, Foxconn이 내년 말까지 중국내 생산라인에 100만대의 로봇을 공급하겠다고 밝힌 것은 세계적으로 저임금 노동자가 더 이상 경쟁력을 유지할 수 없으며, 이 문제에 대한 정답은 로봇임을 단적으로 시사한다.

제조현장의 가장 큰 난제 및 문제는 짧은 Production Life Cycle이다. 통상적으로 많이 생산된다는 스마트폰 모델의 경우 시장 수명이 6~12개월 밖에 되지 않으며, 이들 모델을 위한 생산라인 구축시 실제 풀가동은 길어야 12개월 밖에 되지 않으므로, 제조사의 입장에서는 도무지 12개월 가동으로 수익을 내기가 어렵다. 또한 짧은 기간 내에 완전 자동화 라인을 준비한다는 것도 쉬운 과제가 아니다.

그래서 대부분의 CM들은 반자동 작업셀 또는 라인으로 특정, 표준 제품생산을 시작하고 생산 진행 중 요구되는 생산 제품의 사양변경과 수정, 일부 다른 버전의 생산 모델과 형태의 제품에 대한 대응 유연성을 확보하고자 한다.

3. 어떠한 로봇 시스템이 각광받나

CM 가운데서도 미국의 메이커들이 별도로 구분 짓는 BTP의 경우, 미국의 메이저 제조사들은 자사의 제품, 디자인 및 생산에 필요한 자료와 정보를 아주 세련된 형태로 준비, 문서로 표준화해 동일한 제품 생산을 1~2개의 CM 메이커에 의존하지 않는다. 

이러한 제품들은 대량생산뿐만 아니라 소량물량까지도 취급하는 BTP 서비스가 가능한 다수의 CM사에서 생산하게 되는데 이는 더 유연하고 Customizing된 생산이 가능하기 때문이다.

미국 BTP CM사들은 대부분 수십 년 경력의 로봇 및 자동화 SI 베테랑들을 보유하고 있어 가장 효과적이고 신속하게 생산라인 구축을 위한 경제적, 기술적, 로봇과 인력배치 등의 요소검토 및 실행을 결정할 뿐만 아니라 향후 보다 효율적인 제조라인을 위한 로봇과 주변기술의 필요성을 로봇메이커 및 벤더에 피드백 함으로써 새로운 형태의 로봇과 기술이 상용화 하는데 큰 역할을 하고 있다. 이들 위탁생산제조사에서 가장 로봇이 많이 사용되는 5대 공정은 ▲Screw Driving ▲Soldering ▲Dispensing ▲Label Application ▲Vision-based Inspection and Sorting 등이다.

기술적으로는 2D, 3D 등 발전하는 비전기술과 더불어 로봇은 조립 및 핸들링하기 위한 부품의 크기, 모양 및 위치를 쉽게 파악함과 동시에 Force-sensing 기술을 차용해 현장의 작업자처럼 유연하고 융통성 있는 판단을 할 수 있게 됨에 따라 생산성 증대와 새로운 생산제품의 모델 변경에도 이전보다 훨씬 쉽게 적응할 수 있게 됐다.

실제로 미국의 많은 자동차제조 현장에서 사용되는 그리퍼 및 툴은 조립과 검사 기능을 같이 진행해 로봇 바디 자체 가격보다 높아지는 추세이다.

이러한 추세와 더불어 다수의 작업자 및 여러 주변 장치들로 구성된 로봇작업 셀은 더욱 소형화가 진행돼 제조 공정과 전체 공장이 축소되는 결과를 가져오고 있다.

또한 로봇 제어 기술은 1개 라인에서 다양한 여러 제품을 동시에 생산할 수 있게끔 로봇 및 컨베이어, 주변 피더와 센서를 순차적으로, 또는 최적화된 흐름으로 제어할 수 있게끔 만들어지고 있는 추세이다.

4. CM 메이커의 로봇활용 수요 증가 원인

1) CM 산업의 급성장 및 확장

Robot Assembly의 큰 시장으로 완성차와 부품분야는 계속 남아 있을 것이며, 가정용 내구재, 소비제품은 로봇사용이 지속적으로 증대하고 있다. 특히 CM의 중요한 분야인 3C (Computer, Communication, Consumer Electronics) 산업은 앞으로도 Robotic Assembly의 주요성장 분야이다. 또 따른 주요 분야는 의료 기기 및 부품, 일회용품의 생산인데 규모는 전자통신 자동차 보다는 작지만 이들 제품의 생산은 대부분 CM에 의해 이루어지고 있으며 성장일로를 달리고 있다. 이들 의료 소모품은 위생 및 안전이 보장된 제조공정이 필요하고 전형적인 다품종 소량 생산 품목이므로 비전과 플렉시블 피더가 일체형인 로봇조립 셀이 가장 유용한 수단이다.

이와 같이 Computer와 Consumer Electronics뿐만 아니라 많은 CM들은 의료소모품 및 기기, 그리고 항공기 부품과 제품의 분야까지 영역을 넓혀가고 있다,

이러한 생산제품의 다양화가 CM들로 하여금 유연하고 변경이 쉬운 로봇 및 자동화의 일괄 라인 구축을 추구하게 만드는 것이다.

2) 소형화 및 정밀화

3C 및 CM 산업 규모의 급성장과는 반대로 실제 생산 제품은 더 소형화 되고 제품과 부품의 허용공차는 점차 타이트해지며, 조립 정밀도가 높아지고 있어 더 이상 이전의 수작업에 의해서는 생산제품의 안정된 품질 및 균일화를 보장하기 어려워 로봇 도입을 추진하기도 한다. 이는 결과적으로 로봇에 의한 생산이 불량에 따른 수리를 동반하는 수작업보다 Cost-effective하기 때문이다.

즉 소형화, 고정밀도 및 단기납기 등의 요구가 CM에서 로봇사용 확장을 불러오는 주요한 요인이 되고 있다. 특히 향후 성장이 예상되는 모바일 및 웨어러블 제품은 매우 짧은 납기를 요구할 것으로 보이며, 이전과 같은 전용장비 및 제조라인을 준비할 시간이 촉박해짐에 따라 Semi 또는 Full Robot Cell로 대응하지 않으면 불가능할 것으로 전망된다.

3) 로봇의 감각, 센서의 발전

머신비전은 로봇이 부품 및 제품이 놓인 위치, 크기와 모양을 인지하도록 하며, 또한 컨베이어와 피더에서 흘러가는 부품까지 트랙킹해 핸들링 하고, 힘 토크 센서는 작업자 및 특정 게이지에 의해 진행되던 복잡하고 미묘한 조립작업까지도 실시간으로 토크 피드백을 받으면서 측정 및 하이브리드 센싱이 가능하다. 이에 따라 이전의 로봇작업보다 훨씬 어렵고 복잡한 조립작업을 수행하지만 비전과 센서들의 기술 발달과 달리 가격은 내려가고 있어 경제적인 센서 기반의 로봇 조립셀 구축이 용이하고, 또한 확장되고 있다.

4) 로봇의 다양화와 선택 스펙트럼의 확대

로봇 자체 기술의 발달과 더불어 콤팩트하고 유연하면서 능란한 움직임이 가능한 로봇들이 속속 나오면서 이전에 힘들었던 각도 및 공간에서의 작업, 그리고 In-line 형태로 진행되던 조립 및 핸들링 작업이 6축 암에 부가축을 가진 7축 로봇 또는 힘 센서를 가진 양팔로봇에 의해 단일 셀에서 작업을 완성할 수 있게 되었다. 

이러한 신제품 로봇들이 각 메이커에서 연이어 출시되면서 다양한 형태 중 가장 적합한 모델 선택의 폭이 넓어지고 있다.

고속도 작업을 위한 병렬로봇인 델타로봇도 시장에 100개 모델 이상 나와 있어 작업에 최적인 모델 선택이 쉬워졌으며, 2축, 4축, 6축 형태의 병렬로봇과 Off-set 그리퍼, 비전 및 토크 센서, 다수의 병렬로봇을 한 번에 제어할 수 있는 제어기와 응용 S/W, 프로그래밍까지 가능하게 되었다. 

UR로봇을 완전 협업로봇이라고 할 수는 없지만 UR과 같은 충돌 안정성을 가진 로봇과 현장에서 작업자와 협력해 작업 가능한 협업로봇도 이미 10개 모델 이상 시장에 나와 있어 작업자의 안정성이 보장된 가운데 복잡한 공정이 로봇 중심 단일 셀을 구성함으로써 가장 최적인 작업 셀 구성이 가능하게 됐다.

5) 작업셀 구성 및 변경의 용이성 

특히 3C 제품을 생산하는 CM은 잦은 생산 모델의 변경에 대응하기 위해 모듈러 형태의 단위 작업셀 구성이 필요한데 로봇은 항상 새로이 프로그래밍할 수 있고 핸드 및 툴만의 변경으로도 신제품 생산에 빠르게 대응이 가능하기 때문에 로봇 기반의 모듈 작업셀이 3C 제품과 디지털, 전자기기 생산에 적합하다.

실제 대부분의 CM에서 로봇 및 셀 재배치율은 70~80%에 이르고 있어, 설치의 용이성도 중요하지만 생산 모델 변경에 따른 재배치와 재사용을 염두에 두지 않을 수 없게 된다. 이 경우 로봇의 사용은 훨씬 신속하고 경제적인 솔루션이 되는 것이다.

5. 주요 CM 메이커의 로봇사용 동향 

Foxconn은 세계 최대 규모의 CM 메이커로 중국내 공장에서의 인명사고뿐만 아니라 생산성 및 품질 균일화를 위해 지금까지 100,000대 이상의 로봇과 유사 자동화장치를 사용하고 있는데, 실제로 Apple 제품 생산 시 마진율이 1.5~2.5%에 불과해 지금과 같은 인건비 상승에서는 수익구조 개선이 힘들어 원가 절감을 위해서 로봇사용에 적극적으로 나서고 있으며, 일부 로봇 메이커는 Foxconn과 공급 계약을 맺으면 타사에는 물량을 공급하지 못 할 정도로 큰 규모의 로봇라인을 구축하고 있다. 또한 지난해 대만에만 약 200여명의 로봇개발자들을 끌어 모은 것으로 알려져 있으며 Foxconn Automation Tech의 Dr. Day 대표에 의하면 중국과 미국에서 로봇사용을 지속적으로 늘려갈 뿐만 아니라 자사 로봇 개발, 현장적용과 궁극적으로는 로봇에 의한 로봇 생산을 계획하고 있으며, Apple사 제품 생산의 경우 Apple 내 경험이 많은 로봇 및 자동화 전문가들이 최적의 공정 결정뿐만 아니라 요소품 과 로봇모델 결정, 구매까지도 깊이 관여하고 있다.

또한 미국최대의 CM 메이커인 Jabil은 Apple의 제조기술엔지니어링 그룹에 뒤지지 않는 실력파들로 구성된 로봇 및 자동화 부서인 Global Automation Dept를 보유하고 있다. 지난 15년간 Repair가 주요 사업인 AMS Business(Aftermarket Services)를 기반으로 최근 Automation까지 확산해 연매출 1조원이 넘는 CM사로, 자동화 책임자인 Mr.Dulchinos 수석부사장은 “중국에서 저임금 시대의 종결, 노동력 부족의 세계적인 현상과 더불어 생산에 사용되는 로봇 및 기기들의 80%가 재배치, 재사용되고, 작업자의 20~25%가 제품 검사공정에 배치되고 있는 상황을 볼 때 센서기술의 발달, 로봇가격의 지속적인 하락 등으로 로봇에 의한 Semi, Full Automation은 확장될 것”이라고 밝혔다.

더불어 캐나다 최대의 Automation SI 메이커인 ATS Automation은 원래 자동차, 전자 제품 및 의료기기, 소비재 제조의 30년 전문 글로벌 자동화 SI 메이커로 시작해 지금도 자동화 SI사업을 지속하고 있을 뿐만 아니라, 직접 자사의 지동화 전문기술 및 경험을 이용해 위탁제조 사업을 병행하고 있는 특이한 회사이다. Mr. Repko 부사장은 “의료기구, 소모품, 제약 및 진단기기 등의 BTP 사업에 강점이 있으며 글로벌 의료기구 및 요소품을 생산하고 있다”고 전했다.

6. 해외전시참가 통해 고객 만나야

한국로봇메이커들에겐 아직 미개척 시장인 CM, EMS의 글로벌 메이커의 높은 문을 열기 위해서는 브랜드 개발 및 제품 제조까지 동일회사에서 이루어지고 있는 국내고객에 의존하던 로봇공급 방식과는 달리 우선 CM 시장에 대한 연구, 분석 후 타깃 회사를 정하고, 지속적인 접촉을 시도해야 하며 가격 및 납기에서의 우위를 확실히 해야 한다. 일본로봇 관련 메이커들이 이들 CM사에 케이블 하나라도 저렴하고 새로운 것을 적용하게 되면 찾아가서 홍보하듯이 우리도 개별 업체 안에 지인 및 담당자 파악을 위한 노력으로 미국, 중국에서 열리는 로봇 및 자동화 전시회에는 필수적으로 참가해야 한다. 일부 CM사의 성공사례로 이들을 따라 로봇을 도입하려는 수많은 CM사들이 있으므로 다행히 시기적으로 많이 늦지는 않다고 볼 수 있다. 글로벌 CM사에 수백 대, 수천 대의 로봇을 공급할 수 있는 기회는 꿈이 아니라 우리의 노력여하에 달려 있는데, 국내 데스크탑 로봇을 이용한 Dispensing System을 한 번에 100억 원 이상 규모로 중국내 CM에 공급했던 사례가 그 가능성을 보여주고 있다. 즉 2~3년 내 최소 한 개 CM사를 우리의 로봇을 사용하는 고객사로 만들겠다는 목표를 세우면 제품, 영업 및 마케팅의 수준이 달라지고 장기고객을 확보해 안정된 매출을 바탕으로 로봇기술과 품질, 회사의 경쟁력이 업그레이드되어 세계적 로봇메이커로 나가는 가장 빠른 길이 될 것이다.

특히 벤치마킹 할 좋은 사례 하나는 UR사가 로봇 자체보다는 UR 로봇을 적용할 수 있는 시스템 및 용용분야를 개발, 로봇 솔루션을 유사 고객사에 제안해 매출을 늘려가듯이, 국내 로봇사가 지금까지 국내외 SI 및 최종 고객에게 제공한 로봇의 응용사례를 1~2쪽으로 정리, 각 산업별, 응용별로 문서화한 후 로봇산업의 최대 고객으로 부상하고 있는 많은 CM 메이커에 제안하면 좋은 결과가 따를 것이 분명해 보인다.  

※ 출처 : EngNews (산업포탈 여기에) - 한국 로봇메이커가 잃어버린 시장