로봇 산업 탐구: 5. 테크기업들의 진출 - 테슬라

테슬라 – 자율주행에서 얻은 FSD 와 Dojo computer 기술을 Teslabot 에 그대로 적용

 

이미 테슬라의 일론머스크는 “앞으로 로봇이 자동차보다 더 큰 비즈니스가 될 것이다”(Robots to be bigger business than Tesla cars)며, 테슬라를 세계에서 가장 큰 로봇회사(Tesla as the World's Biggest Robot Company)라 칭한 바 있다.

 

2021 년 AI Day 를 통해 자율주행과 로봇의 뇌에 해당하는 Data engine 알고리즘을 아주 디테일하게, 장시간 소개한 후 이 시스템을 그대로 사용한 테슬라봇, Optimus project 를 발표한 바 있다. 이때까지만 해도 많은 사람들은 테슬라봇에 대해 테슬라의 장기비전 정도로만 생각을 했다. 빠르게 양산을 할 대상이라곤 아무도 생각지 않았다.

 

하지만 최근 일론머스크는 기가텍사스의 준공에서 2022 년 테슬라의 우선순위가 모두가 출시를 기다리는 싸이버트럭 같은 신차가 아닌, 로봇 Optimus 가 될 것임을 밝혔다. 2022 년 프로토타입, 23 년엔 양산을 한다는 것이다. 아직 이 이야기를 100% 신뢰하기 힘들고 로봇의 형태도 제시한 휴머노이드가 될지 알 수 없지만, 당장 돈되는 신차의 생산은 미루고, 돈안되는 로봇을 먼저 만들겠다는 것에는 분명 이유가 있을 것이다.

 

일론머스크는 테슬라 이외에도 스페이스 X 나 뉴럴링크, Twitter 인수 등 동시에 신경써야 할 사안들이 산적해있다. 그럼에도 로봇을 이 중요한 시기에 앞세우고 있는 것이다.

 

 

 

가부(可否)는 차치하더라도 도대체 왜 테슬라는 지금 이 바쁜 시점에 돈도 안되는 로봇을 앞세우는 걸까?

 

시장이 고대하는 싸이버트럭과 세미트럭의 모델과 재원은 이미 정해졌을 뿐 아니라 생산에 필요한 공장까지 확정된 상태다. 3 년치 주문까지 다 받아놓은 상황이다. 당장에 돈이 되는 신차를 내놓는 것이 기업 입장에선 더 중요할텐데 왜 하필 지금, 로봇을 앞세우는 것일까?

 

프로세스상 로봇이 본격적인 자동차생산보다 선행해야 한다면 다른 이유가 있지는 않을까?

 

 

 

향후 생산캐파 2000 만대를 달성할 지름길은 로봇에 의한 생산능력 극대화

 

2022 년 현재 글로벌 4 개 공장의 캐파는 205 만대, 2030 년에 약속한 생산량은 자그마치 2,000 만대에 달한다. 거의 10 배 규모로 늘려야 하는 것이다. 약속을 이행하기 위해선 앞으로 1,795 만대의 캐파를 추가로 확보해야 한다.

 

캐파는 생산속도(UPH:Units Per Hour)와 시간(Hour)의 곱이다. 캐파를 증가시키기 위해선 공장을 더 짓는 것은 기본이고, 여기에 더해 속도를 높이거나 시간을 늘리는 방법이 있을 것이다. 속도와 시간을 더 확보하기 위해 테슬라는 어떤 고민을 하고 있을까?

 

 

 

자동차 생산은 프레스(Press)공정 – 차체조립(Welding) 공정 – 도장(Painting) 공정 – 의장조립(Assembly) 공정– 검사(Inspection) 공정의 5 개로 이뤄진다. 대부분 공정은 반복적이고 단순하게 처리가 가능해 산업용 로봇에 의한 자동화가 가능하다.

 

하지만 의장조립(Assembly) 공정은 주문에 따른 다양한 경우의 수가 존재할 뿐 아니라 많은 부품이 투입되고 조립과정이 복잡해 로봇보다 사람의 투입이 상대적으로 많을 수밖에 없다.

 

이 공정은 차체에 내장, 편의사양 등 실내외 부품을 장착한 후 모터, 인버터, 쿨링모듈, 차축 등 기계부품 조립 및 전장부품과 배선, 배관작업이 이뤄질 뿐 아니라 시트, 바퀴, 브레이크 등의 대부분의 부품을 조립하는 과정이다. 유리, 고무, 플라스틱, 금속 등 부품마다 물성이 달라 로봇이 다루기에도 어려움이 있다. Cockpit 부착의 경우 복잡하기도 하지만 무게도 상당해 기계와 사람이 협업해야 하는 과정이다.

 

대부분 자동차 회사들의 생산병목(Bottle neck)이 바로 이 의장조립 공정에서 발생하는 이유기도 하다. 생산과정에서 불량이 빈번하게 발생하는 것도 이 공정이다.

 

 

테슬라 역시 대부분 공정에는 KUKA 와 FANUC 등 산업용로봇을 투입해 높은 수준의 자동화가 진행되고 있다. 2016 년 일론머스크는 “공장라인에 사람이 있어서는 안되며, 사람은 자동화 라인을 관리하는 업무에만 투입되어야 한다”(“You can’t have people in the production line itself, otherwise you drop to people speed. So there will be no people in production process itself. People will maintain the machines, upgrade them, and deal with anomalies”)고 강조했다.

 

그리고 테슬라의 전공장은 로봇으로 가득차 자율비행하는 외계인의 우주함선 (Alien dreadnought)처럼 만들 것이라 공언했다. 모델 3 양산전 이런 계획에 의거, 100% 자동화를 장담했지만, 이후 계속된 에러가 발생했고, 몇 개월이나 생산과 중단을 반복하는 생산지옥(Production hell)에 빠지게 된다.

 

결국 큰 손실을 기록한 이후 자동화라인을 뜯어내면서 인간의 작업능력에 대해 다시 깨닫게 되었다고 반성(?)하기도 했다. 프리몬트 공장의 당시 생산지옥 문제가 로봇에 의한 ‘완전 자동화’에 있었던 것이다.

 

이후 수년이 흘렀다. 아직까지 테슬라의 큰 그림은 당시 완성하지 못한 생산과정에서의 ‘완전 자동화’를 지향하고 있다. 프리몬트 공장 이후 완공한 기가 상하이의 경우 평균 UPH(Units per Hour: 한시간에 생산할 수 있는 대수)가 80 대(45 초당 1 대)로 이미 전체 자동차회사를 통털어 최고 수준이며, 최고속도는 UPH 94.7대(38초당 1대)에 이를만큼 빠르다. 현존 최고수준의 UPH에도 불구하고 이를 더욱 획기적으로 개선하기 위해서는 Assembly 공정의 병목현상을 개선할 수밖에 없다.

 

결국 사람보다 더 빠르고(속도), 사람보다 더 오래(시간) 일하는 로봇의 투입이 그 답이 될 수 있다. 팬데믹이나 파업 같은 이슈로 가동률이 낮아질 가능성도 낮다. 미국의 자동차산업 40 년 평균 가동률은 75.94%에 불과하다. 빠른 속도에 오랜 시간, 높은 가동률을 곱하면 전체 생산량(Capacity)이 증분되는 효과가 있다. 같은 규모의 공장에서도 디자인캐파가 크게 증가할 수 있을 뿐 아니라 고정비 성격이 강한 노무비가 들지 않아 이익이 크게 증가할 수 있다

 

 

 

현재 테슬라가 추진 중인 혁신을 보면,

①4680 배터리의 원활한 생산,

②기가캐스팅을 비롯한 생산공정에서의 속도개선,

③FSD H/W 4.0 으로의 전환,

④Data engine 및 Dojo computer,

⑤Robotaxi 완성 등 제조공정과 기능상 혁신을 동시에 꾀하고 있다. 공정혁신으로 최상의 스피드, 생산효율과 가성비를, 그리고 자율주행 시스템 구축으로 궁극적인 로보택시 비즈니스를 목표로 하고 있음을 알 수 있다.

 

최근 테슬라 엔지니어링에 대한 높은 견해로 유명세를 보이는 Munro 의 유튜브를 보면, 모델 Y 의 경우 로봇을 위한 자동화공정을 염두에 두고 가장 사람의 손이 많이 가는 와이어하네스를 모듈화, 시스템화 한 것을 볼 수 있다. 혁신의 청사진 발표 이후 각 과정별 구축과정이 활발히 전개되고 있다. 따라서 2000 만대의 본격적 대량생산은 시스템 완성으로 효율성이 극대화될 때까지 지연하되, 본격적 생산설비 확장 전에 빠른 속도로 인력을 대신할 로봇을 개발해야 한다고 판단한 것으로 보인다.

 

 

그렇게 생각하는 이유는 앞서 언급한 Alien dreadnouht 의 큰 계획 하에 일단 내놓겠다는 옵티머스의 형태가 사람의 신체구조와 흡사한 휴머노이드란 점, 일론머스크가 로봇을 언급할 때마다 Dangerous(위험하고), Repetitive(반복적이며), Boring(지루한) Tasks 에 로봇을 먼저 투입을 하겠다는 것, 노동의 감소가 심각한 문제란 점을 지속적으로 강조했다는 점 때문이다.

 

지난 AI Day 와 기가 텍사스 연설, 최근 TED 출연에서 로봇에 관한 생각을 말하면서 동일한 메시지가 반복되고 있다. 당장 테슬라가 제시한 인간과 매우 흡사한 휴머노이드 형태의 로봇이 나오긴 기술적으로 어려워보이지만 인간과 유사한 구조의 로봇을 통해 인간이 조성해놓은 환경에서 고된 일을 대신 시키려는 의도는 분명해보인다.

 

일론머스크의 언급을 토대로 정리해보면, 인지-판단-제어를 스스로 할 수 있는 Data engine 이 완성되어 가는 시기에, 대부분의 H/W 와 S/W 는 자율주행과 로봇이 함께 사용할 수 있으며, 로봇에는 액츄에이터와 센서만 추가로 개발하면 테슬라봇을 완성할 수 있다.

 

2022년 4개의 공장이 가진 생산캐파는 205만대다. 목표대로 2030년 2,000만대를 생산하려면 앞으로 10 배가 확장되어야 한다. 추후에 지어질 생산공장은 기가 텍사스와 베를린의 효율성을 최극단까지 테스트해 본 후 건설될 것으로 예상한다.

 

혁신공정을 통해 UPH가 최상까지 높아진다면, 병목공정인 Assembly line에 로봇을 투입해 시간과 속도를 추가로 더 확보할 것으로 본다. 가장 빠르고, 가장 싸게, 가장 오래 일하는 공장을 만들겠다는 것이다. 2022 년 205 만대에서 2030 년 2000 만대의 생산설비를 갖추기 전 단순반복 노동력을 로봇으로 보충하기 위해 인간과 같은 휴머노이드를 생산하는 것이다.

 

 

 

우주기지 건설에 사용될 수 있는 테슬라 로봇

 

또 하나의 생각은 바로 우주다. 일론머스크는 장기플랜으로 인류를 화성에 보내기 위한 Space-X 프로젝트를 세운 바 있다.

 

2022 년 첫 Starship 을 우주로 띄운 후 장기적으로는 1000 여대의 MCT(Mars Colonial Transporter)를 지구-화성 사이에 정기적으로 운행시키겠다는 것이다. 인류가 거주할 수 있는 우주기지를 건설하기 위해서는 산소가 없고, 식량의 보급이 어려운 우주에서 일정기간의 작업이 필요하다.

 

일론머스크가 이야기한 Dangerous 에 가장 부합한 상황이 아닐 수 없다. 환경에 대한 정확한 이해, 기술에 대한 100% 신뢰가 있지 않은 상황에서 사람의 생명을 걸고 우주로 내보내고 작업을 시키는 것은 도박에 가깝다. 사업의 초기국면에 인명손실이 발생한다면 엄청난 비용이 수반될 것도 예상해볼 수 있다.

 

따라서 로봇을 먼저 우주로 보내 우주기지 건설을 진행할 것이다. 로봇에겐 산소도 필요없고, 식량도 필요없다. 사고로 인한 보상도 필요없다.

 

 

 

 

일론머스크의 궁극적 꿈(?) – BCI 로 로봇에 사람의 의식을 복제하거나 연동

 

 

일론머스크의 궁극적인 목표는 뉴럴링크(Neuralink)가 개발하고 있는 BCI(Brain Computer Interface)로 의식과 기억을 복제하거나 연동시켜 옵티머스 같은 로봇에 담겠다는 것이다. 이럴 경우 유한한 인간이 ‘의식의 복제와 연장’으로 불멸할 수 있다는 것이다.

 

현재 우리의 이해력으론 현실적이지 않은 꿈과 같은 이야기지만 실제 뉴럴링크는 인간의 뇌에서 발생하는 의식의 생성과 전달과정에서 미세한 전기신호를 읽어(Reading Brain Activity) 이를 디지털화하겠다는 목표를 가지고 있다.

 

현재는 쥐와 돼지의 뇌에 LINK Chip 을 삽입해 다양한 의식을 읽는 작업을 하고 있다. 의식의 디지털화가 가능하다면 로봇에 이를 전송하거나 저장할 수 있다. 실시간 물리세계의 아바타로서 로봇도 사용할 수 있을 것이다.

 

 

 

출처: 하이투자증권, 뉴럴링크, 테슬라

 

뜨리스땅

 

 

 

https://tristanchoi.tistory.com/325

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