로봇 산업 탐구: 로봇 부품에도 주목해야 함

1. 5가지 부품으로 완성되는 로봇

 

부품 제조사의 공급 체인은 2가지다. 1) 완제품 제조사에 판매, 2) 앤드유저 직접 판매다. 일부 로봇완제품 제조사는 자체적으로 부품을 생산·조달하기도 한다. 최종적으로 상품을 생산하는 엔드유저들의 공장에 로봇부품/로봇완품을 납품한다.

 

완제품 로봇 1대는 5가지 부품의 결합물이다. 구동용 부품(액추에이터), 제어용 부품(컨트롤러), 구조용 부품(엔드이펙터·이동장치 등), 센서, 소프트웨어가 해당 된다. 원가 비중은 산업용 로봇 기준 56%, 협동 로봇 기준 66%를 구동용 부품 과 제어용 부품이 차지한다. 감속기, 서보모터, 제어기가 중요한 이유다.

 

 

 

 

2. 5가지 부품 상세

 

1) 구동용 부품: 서보모터(Servo Motor)

 

구동용 부품을 액추에이터라고도 부른다. 로봇이 움직이기 위해 필요한 부품이다. 서보모터와 감속기로 움직임을 조절한다. 이 중 서보모터는 위치와 속도를 제어 하는 모터이다. 서보모터 내 탑재된 엔코더가 위치나 속도를 감지해 피드백하고 드라이버가 최적화하는 과정을 거치기 때문에 정확한 제어가 가능하다.

 

 

서보 모터는 직류(DC)와 교류(AC)로 나뉜다. DC는 다시 브러쉬(Brush) 유무에 따라 DC와 BLDC(Brushless)로 분류된다. AC도 회전자의 종류나 제어방식에 따 라 동기식(SM)과 유도기식(IM)으로 세부화된다.

 

글로벌 서보모터 시장은 2020년 기준 139억달러 수준이다. 화낙, 야스카와전기, 지멘스, 미쓰비시전기가 전체 시장의 70% 이상을 차지한다. 전체 점유율의 50% 이상을 일본 기업이 보유 중인 점은 일본의 기술적 우위에 대한 근거다. 

 

 

 

관련 업체: 에스피지

 

1991년 설립된 기어드 모터(Precision control geared motor) 제조 업체다. 가전기기 및 산업자동화 시스템에 사용 중이다. 제품은 주로 자 체 기술을 바탕으로 제작된다. 미국, 중국, 베트남을 중심으로 생산 판 매를 확대 중이다. 관계회사로는 음식물 처리 기업인 스마트카라가 있 다. 2023년 매출 비중(별도)은 감속기, AC 모터 44%, 컨덴서/컨트롤 러 24%, BLDC모터 15%, DC모터 6%, 기타 11%가 예상된다.

 

 

 

 

 

2) 구동용 부품: 감속기(Reducer)

 

감속기는 모터에 결합하여 출력 회전수를 다양하게 조절한다. 이때 회전수를 감 소시켜 회전력(토크)를 얻는다. 대부분의 기계에서도 사용되는 보편적인 부품이 지만 용도에 따라 감속기의 종류가 다르다. 감속기 내 톱니바퀴간 틈으로 인해 오차가 발생하는 백래쉬(Backlash) 현상 때문이다. 로봇에게 감속기의 정밀도는 중요하다. 정확한 구동을 위해 보완한 것이 하모닉 감속기와 RV 감속기다.

 

 

하모닉 감속기는 일본의 하모닉 드라이브 시스템즈가 1960년대 개발했다. 3개 부 품으로 구성된 간단한 구조로 백래쉬가 거의 없어 초정밀 위치제어가 가능하다. 소형화 및 경량화가 필요한 소형 로봇과 협동 로봇에 활용된다. RV감속기는 일 본 나브테스코가 1985년에 개발했다. 하모닉 감속기에 비해 출력과 내구성이 높 다. 소형화가 어려워 중대형 산업용 로봇이나 공작기계, 이송장치 등에 활용된다.

 

글로벌 감속기 시장 규모는 20조원 수준이다. 이 중 정밀 감속기 시장은 5조원 규모다. 정밀 감속기 시장은 일본 기업이 개척한만큼 압도적인 점유율을 보유 중 이다. 하모닉 감속기는 80% 이상, RV 감속기는 70%대 수준이다. 중국의 리더드 라이브가 3위이나 10%대 점유율에 불과한 상황이다.

 

 

관련 업체: 해성티피씨

 

감속기 전문 업체로 2021년 코스닥 시장에 상장했다. 주요 사업 영역으로는 승강기용 권상기, 산업용 감속기, 로봇용 감속기가 있다. 승강기용 감속기를 통해 성장했다. 2022년 기준 국내 Geared 타입 감속기 시장점유율 1위를 기록했다. 로봇용 감속기인 CR 감속기 치형 설계 및 가공 기술도 특징적이다. 2023년 사업별 매출 비중은 승강기용 권상기 83%, 산업용 감속기 10%, 로봇용감속기 7%가 전망된다.

 

산업용 로봇向 감속기 시장에 침투하기 위해서는 가격 경쟁력이 핵심 으로 판단된다. 글로벌 경쟁사 대비 가격은 80% 수준으로 저렴한 수 준이다. 반면, 품질은 경쟁사와 유사한 수준으로 파악된다. 가동률 확대 시, 가격 경쟁력을 유지할 수 있을 것으로 판단된다.

 

라인업이 충분히 확충된 업체가 채택율이 높아질 수밖에 없는 구조다. 감속기 결함 시 한 업체에서 총괄적인 AS 서비스를 제공받기를 원하 기 때문이다. 라인업을 현재까지 33종 개발했다. 2024년 총 40종으로 라인업이 확대되며 포트폴리오를 늘릴 전망이다. 중국 리오프닝에 따른 산업용 로봇 감속기 납품 수주가 기대된다. 중 국은 로봇밀집도 세계 5위로 성장 잠재력이 높다. 중국內 산업용 로봇 도입량이 확대 중인 것도 특징적이다. 대기업向 고정밀 감속기 양산 경험을 토대로 중국 리오프닝 수혜 가능성에 주목한다.

 

 

 

관련 업체: 에스비비테크

 

2000년 설립된 산업용 베어링과 정밀 감속기를 생산하는 업체다. 세 라믹 볼/베어링 사업으로 출발하여 2020년 정밀 감속기 2세대 제품을 출시했다. 정밀 감속기 시장은 하모닉드라이브가 글로벌 점유율 75% 를 차지하고 있는 만큼 여전히 국산화율이 낮은 분야다.

 

로봇 산업 특성상 개발 이후 양산 테스트를 거쳐 실제로 채택될 때까 지 오랜 시간이 필요하다. 2013년 1세대 정밀 감속기 출시 이후 10여 년 동안 국내 소부장 강소기업으로 국책과제와 샘플테스트를 통해 레 퍼런스를 쌓고 있는 만큼 본격적인 성장이 기대되는 상황이다. 2022년 매출 비중은 고정밀 감속기 37.4%, 산업용베어링 62.6%로 추정한다. 

 

정밀 감속기는 방산, 산업용, 서비스형 로봇 시장을 중점으로 공략 중이다. 현재 가장 레퍼런스와 진행 속도가 빠른 분야는 방산이다. 1) 이 미 대용량무선전송장치(HCTR), 무인사격장비(RCWS)에서 국내 최초 로 일본 제품을 대체한 고정밀 감속기를 출시했고, 향후 4족 보행 로 봇, 지뢰탐지용 로봇 등으로 확대할 계획이다. 2) 산업용 로봇은 국내 주요 고객사 생산라인에 있는 협동 로봇 감속기 교체 사업과 일본 로 봇 협동 로봇 제조기업 감속기 공급 등 다양한 산업군에서 여러 고객 사와 프로젝트를 진행 중이다. 3) 서비스형 로봇 역시 국내 주요 고객 사와 웨어러블, 물류 로봇, 의료용 로봇 등을 출시할 예정이다.

 

 

 

3) 그 외: 제어기(Controller), 센서(Sensor), 구조용 부품

 

로봇 제어기의 대표적인 사례가 모션 제어다. 모터를 사용하는 기계의 구동 제어 역할을 의미한다. 전술했던 드라이브도 제어기의 일부다. 로봇의 모션 제어는 PLC(Programmable Logic Controller)와 CNC(Computer Numerical Controller), GMC(General Motion Control)로 나뉜다. 기존의 자동화 설비들은 PLC와 CNC 위주로 구축되었다. 주요 기업으로는 미국의 로크웰 오토메이션, 슈나이더 일렉 트릭, 일본의 화낙, 미쓰비시 전기, 독일의 지멘스 등이 있다.

 

센서는 사람의 감각기관과 동일하게 시각, 촉각, 청각, 균형감각 등을 제공하는 부품이다. 일본의 키엔스, 옴론과 미국의 코그넥스 등이 대표적인 기업이다.

 

 

구조용 부품은 엔드이펙터와 이동장치가 대표적이다. 엔드이펙터는 로봇팔 끝단에 사용하는 툴이다. 집게손과 같은 그리퍼(Gripper)도 엔드이펙터의 한 종류다. 엔드그리퍼가 팔이라면 이동장치는 다리에 해당한다. 영화 월-E에서 보는 바퀴 형태이거나 휴머노이드의 다리 형태 등이 있다.

 

 

관련 업체: 코닉오토메이션

 

1) 반도체·디스플레이 공정 제어SW 솔루션, 2) 제조·검사·물류 자동화 스마트팩토리, 3) IT인프라 구축 및 유지·보수 솔루션을 제공한다. 주요 상품은 EasyCluster(제어SW), K-LAS, K-MAS(스마트팩토리) 등이다. 1994년부터의 긴 업력으로 축적한 제어SW와 IT인프라의 기술적 노하우로 2020년 스마트팩토리 사업까지 진출했다. 삼성전자와 SK하이 닉스, 에코프로비엠, 포스코케미칼, LG화학, 쿠팡, CJ대한통운 등을 고객사로 탄탄한 레퍼런스를 보유 중이다.

 

 

 

3. 로봇 부품 글로벌 기업

 

 

 

 

 

출처: 신한투자증권, Bloomberg, 로봇신문, 아진엑스텍

 

 

뜨리스땅

 

 

 

 

https://tristanchoi.tistory.com/407

로봇 산업 탐구: 로봇 도입 필요성 가속화

 

 

 

https://www.youtube.com/watch?v=YQ4zPwij-RE