온디바이스 AI 협동로봇·지능형 용접 개발…원전·방산 등 고난도 제조공정 겨냥
두산로보틱스가 국산 AI 반도체를 탑재한 차세대 협동로봇과 숙련공의 작업 기술을 학습하는 지능형 용접 솔루션 개발에 나선다. AI의 인지·판단 기능을 로봇에 직접 탑재하는 ‘피지컬 AI(Physical AI)’를 제조 현장에 적용하기 위한 기술 확보가 목표다.
두산로보틱스는 산업통상부와 한국산업기술기획평가원이 공동 주관한 ‘K-온디바이스 AI 반도체 기술개발사업’과 ‘로봇산업 기술개발사업’에서 각각 제안한 차세대 협동로봇과 지능형 용접 솔루션 과제가 국책과제로 선정됐다고 6일 밝혔다.
두 과제의 총 연구개발비는 약 989억원이며 이 가운데 정부 지원금은 약 681억원이다.
두산로보틱스는 첫 번째 과제를 통해 로봇의 인지·판단·제어 능력을 강화하는 기반 기술을 확보하고, 두 번째 과제에서는 이를 고난도 제조공정에 적용할 계획이다. 장기적으로 두 기술을 연결해 ‘한국형 피지컬 AI 협동로봇 통합 플랫폼’을 구축한다는 구상이다.
클라우드 없이 현장에서 판단하는 협동로봇 개발
‘온디바이스 AI 반도체 기반 차세대 협동로봇 기술 개발’ 과제의 핵심은 외부 PC나 클라우드에 의존하지 않고 로봇 자체적으로 주변 환경을 인식하고 판단해 움직이는 기술이다.
국산 AI 시스템반도체(SoC)에 AI 연산을 담당하는 NPU와 실시간 통신·제어 기능을 통합해 협동로봇에 탑재한다. 로봇은 카메라와 촉각, 힘·토크, 음성 등 다양한 정보를 현장에서 처리해 작업을 수행하게 된다.
두산로보틱스는 이를 기반으로 가반하중 5kg·10kg·20kg급 협동로봇 3종을 개발한다. 양팔 작업과 전방향 이동이 가능한 산업용 휴머노이드 개발도 추진한다.
개발된 로봇은 2곳 이상의 수요 현장에서 72시간 무중단 실증과 국제 안전인증을 거쳐 2031년부터 표준 제품으로 상용화하는 것이 목표다.
특히 데이터를 외부 클라우드로 전송하지 않고 현장에서 처리하는 온디바이스 AI 특성을 활용해 원전과 방산, 바이오 등 보안과 데이터 관리가 중요한 산업현장으로 적용 범위를 넓힐 계획이다.
과제는 54개월간 진행되며 두산로보틱스가 총괄주관기관을 맡는다. 에이딘로보틱스, 모빌린트, 한국전자기술연구원, 한국생산기술연구원, 세이지와 고려대·동국대·세종대·연세대 산학협력단 등이 참여한다.
숙련공 용접 기술 AI가 학습…원전 기자재부터 실증
두 번째 과제인 ‘협동로봇·AI 기반 지능형 용접 솔루션 기술 개발’은 협동로봇에 AI와 디지털 트윈 기술을 결합해 원전 기자재와 같은 고난도 용접 공정을 자동화하는 프로젝트다.
로봇이 카메라를 이용해 용접 대상의 위치를 인식하고 작업 위치를 스스로 보정하는 방식이다. 숙련공의 작업 동작을 모방 학습해 용접 경로와 토치를 좌우로 움직이는 ‘위빙(Weaving)’ 동작도 자동으로 생성한다.
두산로보틱스는 로봇의 용접 경로를 숙련공 작업과 95% 이상 일치시키고 경로 오차는 국가공인 시험기관 기준 ±3mm 이내로 줄이는 것을 목표로 하고 있다. 5층 이상의 다층 용접을 자동화해 작업시간도 50% 이상 단축할 계획이다.
실증은 두산에너빌리티 원자력센터에서 진행한다. 원전 기자재 제조 과정의 가접과 예열, 용접 작업 등에 우선 적용한 뒤 원전 품질 인증을 확보하고 조선·플랜트·방산 등으로 활용 분야를 확대할 예정이다.
과제 기간은 45개월이다. 두산로보틱스가 주관기관을 맡고 딥엑스, 세이지, 국립창원대학교 산학협력단이 공동연구기관으로 참여한다. 두산에너빌리티는 수요기업으로 참여한다.
AI 반도체·소프트웨어·로봇 연결해 제조 자동화 고도화
이번 국책과제를 통해 두산로보틱스는 AI 반도체와 소프트웨어, 협동로봇 하드웨어를 연결하는 피지컬 AI 기술 확보에 속도를 낼 계획이다.
단순 반복작업을 자동화하는 기존 산업용 로봇에서 한 단계 나아가 주변 상황을 스스로 인식하고 판단하는 로봇을 개발하고, 숙련 작업자의 기술이 필요한 제조공정까지 자동화 범위를 확대하는 것이 핵심이다.
박인원 두산로보틱스 사장은 “제조 현장의 인력난과 숙련 인력 고령화는 자동화 설비를 늘리는 것만으로는 해결되지 않는 구조적 문제”라며 “온디바이스 AI 반도체와 자체 협동로봇 플랫폼을 결합해 숙련공의 암묵지까지 학습·재현하는 피지컬 AI 협동로봇을 한국 제조업의 새로운 경쟁력으로 만들어 가겠다”고 말했다.
