13.로봇용 액츄에이터

 

 

 

 

●로봇용 액츄에이터  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

로보틱스 즉. 로봇 공학은 로봇의 설계. 제조.운영 및 사용을 다루는 공학 분야이다. 로봇은 단순한 반복 동작부터 인간이 하기 어렵거나 불가능한 복잡한 작업에 이르기까지 광범위한 작업을 수행하도록 프로그래밍할 수 있는 기계이다. 

 

 

 

 

 

▶구성 요소

 

 

 

 

①.센서

 

 

로봇은 시긱을 위한 카메라.청각을 위한 마이크.신체적 싱호 작용을 위한 터치 센서 등 이들 환겨을 인삭하기 위한 센서를 사용한다.

 

 

②.액츄에이터

 

 

로봇이 움짐임을 위한 모터와 조작을 위한 그립퍼와 같은 물리적인 작업을 수행할 수 있도록 하는 구성 요소이다.

 

 

 

③.제어시스템   센서 데이터의 처리.의사 결정 및 작동기 제어를 담당하는 로봇의 두노이다.

 

 

 

 

 

▶로봇 응용 분야 

 

 

 

 

①.산업용 로봇

 

 

일반적으로 반복적이고  위험하거나.  인간이 하기 어려운 작업을 수행하기 위해 공장에서 사용된다. 예를 들어 로봇은 두 개의 금속 조각을 함께 용접하거나.자동차를 조립하거나.표면을 칠하는 데 사용될 수 있다. 산업용 로봇은 정밀도가 높고 연중무휴로 작업할 수 있어 일관성과 효율성이 요구되는 작업에 이상적이다.

 

 

 

②.서비스 로봇

 

 

 집. 병원 또는 쇼핑센터와 같은 공공장소에서 사람들과 상호 작용하고 작업을 수행하도록 설계되었다. 예를 들어  서비스 로봇은 바닥을 청소하거나. 거동이 불편한 노인을 돕거나.상점의 고객에게 정보를 제공하는 데 사용될 수 있다. 서비스 로봇은 친근하고 도움이 되도록 설계되었으며 산업용 로봇보다 더 친근한 외관을 가진 경우가 많다.

 

 

 

 

③.군용 로봇

 군인들에게 위험하거나 어려운 임무를 수행하기 위해 군사 작전에 사용된다. 예를 들어 군용 로봇은 급조폭발물(IED)의 위치를 파악하고 무장을 해제하거나 전장을 비행하여 정보를 수집하는 데 사용될 수 있다. 군사용 로봇은 종종 카메라.센서.그리고 무기를 갖추고 있으며 위험한 환경에서 작동하도록 설계되었다.

 

 

 

④.우주 로봇

 

인간에게 너무 위험하거나 적대적인 환경에서 데이터를 수집하고 작업을 수행하기 위해 우주 탐사 임무에 사용된다. 예를 들어 우주 로봇은 화성의 표면을 탐험하거나. 먼 은하의 이미지를 찍거나.  손상된 위성을 수리하는 데 사용될 수 있다. 우주 로봇은 종종 작고. 가볍고.내구성이 있도록 설계되며 진공 상태에서 자율적으로 작동할 수 있어야 한다.

 

 

 

 

⑤.의료용 로봇

이 로봇들은 정밀도를 높이고 합병증의 위험을 줄이기 위해 의료 절차에 사용된다. 예를 들어 의료용 로봇은 최소 침습 수술에서 작은 절개를 통해 시술을 수행하거나 외과의사가 복잡한 시술을 수행하는 것을 보조하는 데 사용될 수 있다. 의료용 로봇은 종종 카메라.레이저.겸자와 같은 특수한 도구를 갖추고 있으며 인간 의사와 긴밀하게 협력하여 작동하도록 설계되었다.

 

 

 

 

 

 

로봇은 인간에게 어렵거나 불가능한 작업을 수행하는 데 사용됩니다. 센서.액추에이터 및 제어 시스템을 결합하여 로봇은 정확하고 효율적으로 복잡한 작업을 수행할 수 있다. 로봇이 일상생활과 각종 산업현장에서  차세대 성장산업으로 주목받고 있다.이미 수많은 글로벌 기업이 로봇산업에 뛰어들었고 국내에서도 삼성.LG.두산.SK.POSCO.한화 등이 경쟁에 합류했다.그 동안은 로봇의 브레인 역할을 맡은 인공지능 AI개발에 관심이 집중되었다면 2025년 부터는 그러한 AI를 구현하기 위한 하드 웨어인 로보틱스 즉 .로봇공학에 심혈을 기울일 것으로 보겠다.액츄에이터는 시스템을 움직이거나 제어하는 데에 쓰이는 기계장치로 사람으로 따지면 관절과 근육의 역할을 한다.두 발로 서서 인간처럼 작동하는 휴머노이드 로봇을 만들기 위해서는 인간과 같은 다양한 관절의 표현이 가능한 핵심 모터기능을 하는 액추에이터가 중요하다.기존 산업용 로봇에는 3개에서 6개의 액츄에이터만 들어가지만 인간형 휴머노이드 로봇에는 수십개에서 수백개가 필요하기 때문이다.따라서 엑추에이터는 휴머노이드 로봇시장이 개화하기 위해서는 반드시 함께 가야하는 로봇의 심장이다. 저출산·고령화 시대로 로봇이 인간의 노동력을 상당부분 대체할 것으로 예상되면서 세계 휴머노이드 로봇 시장 규모도 급속도로 커질 전망이다.이제까지 로봇산업이 산업용.생활용.의료형에 집중될 때는 주로 이를 구현하기 위한 브레인이 되는 인공지능기반 AI가 중심이 되었지만 이제는 인간과 같은 지능을 가졌으면도 더 강하면서도 유연한 동작을 연출하는 휴머노이드 로봇산업은 머리에 해당하는 AI분석과 팔과 다리.허리.관절 역할을 하는액추에이터의 행동에 따라 새로운 산업의 패러다임을 바꾸는 동력이 될 것으로 보겠다.구글.오픈AI.아마존.엔비디아 등 빅테크 기업들이 로봇 사업에 뛰어들기 시작했고 엔비디아의 경우엔 로봇 기술을 제공하는 ‘그루트(GROOT)’라는 AI플랫폼 사업을 하고 있는 상황이다.향 후 로봇이 스마트폰 뒤를 이을 혁신 제품으로 출시되면서 로봇산업은 혁신적이 성장산업이 될 것이다.특히.산업용 로봇 시대에서 휴머노이드 로봇 시대로 전환하면서 순간적으로 강한 힘을 가하는 충격에 대응해 사람의 안전을 보호하는 것이 중요한 과제로 대두되기 때문에 로봇용 액추에이터도 인체의 동작과 유사하게 센서를 통해 속도.가속도.힘을 파악해 유연하게 로봇이 동작할 수 있도록 드라이브 부품에 분산제어 기능을 부여해야 하는 점이 핵심요소로 대두됨에 따라 스마트 액츄에이터로 혁신되어가는 제품이 요구되고 있다.

 

 

 

 

 

▶스마트 액츄에이터 구성요소

 

 

 

①.전기적 입력을 기계적인 출력으로 바꾸어주는 전동기 서버모터

②.전동기 입력을 제어하는 제어기

③.전동기 출력의 토크비를 변환시켜주는 감속기

④. 위치와 속도를 감지하여 정확하게 동작구현하는 인코더

⑤.비상시 전동기를 기계적으로 멈추게 할 수 있는 스토퍼 또는 브레이크 등 여러가지 센서류

 

 

 

 

 

 

 

▶스마트 액츄에이터 필요성

 

 

사람과 작업공간을 공유하는 협동로봇이나 더 나아가서 휴머노이드 로봇을 안정적으로 운영하기 위해서는 시스템이 간결하고 컴팩트하게 가벼워야 하고.통신속도와 제어 응답속도가 빨라야 한다.시스템 간결화를 위해 내부로만 케이블링 하기 위해서는 전동기와 제어기가 중공형이어야 하고 컴팩트하고 가벼운 시스템을 위해서는 고출력밀도를 가지는 전동기가 설계되어야 한다.또한 통신속도와 응답속도를 높히기 위해서는 EtherCAT기반 서보제어 기술이 필요하다.스마트 액츄에이터 설계를 위해서는 이 모든 것이 종합적으로 고려되어야 한다.

 

 

 

 

 

 

 

▶스마트 액츄에이터

 

 

 

①.로봇 구동에 필요한 감속기+전동기+제어기+위치센서+브레이크 구성요소들이 일체형으로 구성되어야 한다.

②.전원선 및 통신선 등이 축 내부를 통해 연결되도록 구성요소가 중공형으로 설계되어야 한다.

③48V구동 .정격속도 20rpm(감속기 후단)

④.전자계-기계구조-열-진동해석을 통한 설계기술 확보

 

 

 

 

 

 

 

스마트 액츄에이터는 기존 유입구동 시스템에 비해 고효율의 기술로 4차 산업혁명 트렌드에 따라 신기술이 접목되어 협동로봇 및 휴머노이드 로봇에 개발에 필요한 기술이다.특히 휴머노이드 로봇의 핵심 부품은 액츄에이터이다.인간처럼 두 발로 서고 다양한 관절 움직임을 구현하기 위해서는 기존 산업용 로봇보다 더 많은 액츄에이터가 필요합니다.따라서 휴머노이드 로봇 시장이 성장할수록 액츄에이터 시장도 폭발적으로 확대될 전망이다.휴머노이드 로봇을 만들기 위해서는 인간과 같은 다양한 관절의 표현이 가능한 핵심 모터기능을 하는 액추에이터가 가장 먼저 필요하게 된다.따라서 액츄에이터를 휴머노이드 로봇의 심장이라고 한다.액추에이터를 만드는 기업도 폭발적으로 성장할 전망이다.액추에이터는 서보모터.구동제어기.감속기.엔코더로 구성되어 있다.이와관련한 유망기업으로는 하이젠알엔엠.에스피지.로보티즈.뉴로메가.에스비비테크 등이 있다.이 번 포스팅에서는 액츄에이터 관련주에서 대장주로 떠오르고 있는 하이젠알엔엠에 대하여 설명해보고 다음 포스팅에서 여타 기업들에 대하여 알아보도록 하겠다.

 

 

 

 

 

 

 

 

하이젠알앤엠은 2007년 설립 이후 로봇용 액츄에이터 분야에서 선도적인 위치를 차지하고 있으며 향후 휴머노이드 로봇의 전 세계적인 수요 증가에 힘입어 더욱 성장이 가능한 기업이다.하이젠알앤엠은 국내에서 유일하게 로봇 구동 모듈 솔루션을 제공하는 업체로 기술력은 다방면에서 인정받고 있다.휴머노이드 로봇 시장의 확장은 곧 액추에이터 수요 증가로 이어지며,관련 부품 제조업체들에게 새로운 성장 기회를 제공할 것이다.하이젠알앤엠은 로봇 이외 모빌리티 관련 신사업에서도 조금씩 성과를 나타내고 있다. 하이젠알앤엠은 전기차 개발 고객이나 산업용 차량. 전기선박 등 내연기관을 전동화하는 고객에게 다양한 구동모듈(모터, 인버터)를 공급하고 있다. 관련 기술력에 힘입어 하이젠알앤엠은 국내 기업 최초로 우주발사체 상업화를 진행하고 있는 우주발사체 기업에 연료분사펌프용 구동모듈을 공급하는데 성공했다.해당기업은 2026년부터 본격적인 위성상업발사를 계획하고 있고 연간 40여회의 발사를 목표로 준비 중이고 막 태동기에 돌입한 인공위성 관련 부품 시장의 성장이 기대되고 있어 하이젠알앤엠의 구동모듈 사업 매출 성장에도 주요 역할을 담당할 것으로 기대되고 있다.하이젠알앤엠은 60년의 오랜 역사와 기술력을 기반으로 하는 모터 전문 기업으로 최근 로봇 산업과 모빌리티 시장에 본격적으로 진출하고 있다. LG전자의 모터사업부에서 시작하여 2008년 독립법인으로 출범한 이후 2023년에 사명을 하이젠알앤엠으로 변경하였다.하이젠알앤엠의 'RNM'은 'Robot and Mobility'의 약자이다. 로봇 및 모빌리티 분야에서의 성장을 강조하고 있다.하이젠알앤엠 범용 모터는 펌프.팬. 컴프레서 등 다양한 산업용 장비에 사용된다.전기에너지를 기계에너지로 변환하는 역할을 하며 산업 현장에서 없어서는 안 될 핵심 부품이다.범용모터는 100년 이상의 기술 역사를 지닌 제품으로 이미 기술 성숙 단계에 접어들었기 때문에 새로운 개발 이슈가 크지는 않지만 산업 전반에서 꾸준히 수요가 유지되는 것이 강점이 있다.또한 경기변동이나 계절적 요인에 의한 매출 변동 폭이 적어 기업의 안정적 수익원 역할을 하고 있다.최근 주목받고 있는 로봇 시장과 관련해 하이젠알앤엠은 서보모터와 서보드라이브를 주력으로 생산하고 있다.서보모터는 정밀한 제어가 필요한 장비에 필수적인 부품으로 특히 반도체 및 2차전지 조립 장비와 로봇 자동화 시스템에서 중요한 역할을 한다.하이젠알앤엠의 서보모터는 국내 최초로 EtherCAT 기술을 적용하여 고속 통신 네트워크와 다축 동기 제어 기능을 지원한다. 이 기술은 최대 256개의 축을 동시에 제어할 수 있어 반도체 장비. 2차전지 조립 장비와 같은 고정밀 산업 설비에 필수적이다.특히 내압방폭 서보모터는 휘발성.가연성 물질을 취급하는 현장에서 스파크로 인한 폭발 위험을 차단하는 기능을 갖추고 있어 화학 공정. 도장 장비. 화약 제조 장비 등에 사용된다. 이 제품은 국내에서 유일하게 하이젠알앤엠이 생산하고 있으며 폭발성 물질을 다루는 공정이 늘어나면서 수요가 꾸준히 증가하고 있다.

 

 

 

 

 

 

 

 

하이젠알앤엠은 서보 모터. 드라이브.액츄에이터 등 다양한 제품을 개발하며 특히 협동로봇과 물류 로봇용 액츄에이터 시장에서 강한 경쟁력을 보이고 있다. 현재 스마트 액츄에이터 솔루션을 통해 로봇이 다양한 환경에서 안정적으로 작동하도록 하는 기술을 개발하고 있으며 이를 바탕으로 LG전자와 협력하여 다양한 로봇 제품을 생산하고 있다.또한 하이젠알앤엠 과 레인보우로보틱스간의 관계도 최근 로봇 산업에서 큰 영향을 미치고 있다. 삼성전자가 레인보우로보틱스의 최대 주주로 편입됨에 따라 이 두 회사와의 관계는 더욱 강화될 전망이다.삼성전자가 레인보우로보틱스를 관리하게 되면서 로봇 산업 전반에 대한 투자와 연구개발이 크게 증가할 것으로 예상되고 있다. 삼성전자는 AI와 로봇 기술의 융합을 통해 다양한 로봇 제품군을 개발하고자 하고 있는데 이는 하이젠알앤엠이 제공하는 서보 모터와 액츄에이터와 같은 핵심 부품의 수요를 더욱 증가시킬 것으로 보고 있다.현대차그룹 은 로봇산업의 전략으로  보스턴 다이내믹스를 인수하면서 깊은 관심을 드러내고 있다.보스턴 다이내믹스인수후 스마트 제조공장에 로봇개 " 스팟 " 을 투입하여 활용하고 있다.보스턴 다이내믹스는 현재 휴머로이드 로봇 "아틀라스" 를 더욱 첨단화하고 있다.향 후 휴머노이드 로봇 "아틀라스"를 자동차 생산 현장에 투입할 예정이다.늦어도 5년 이내에는 양산체제를 구축하고 상용화에 나설 계획이다.현대차그룹은 2025년 상반가에 "아틀라스"를 생산 공정에 도입하는 계획을 검토했으나 보스턴 다이내믹스의 상장 IPO 여부 결정과 "아틀라스" 개발 시기 등이 조정도면서 2025년 하반기에 작업현장에서 사전검증을 진행하기로 했다.머신러닝을 기반으로 하는 아틀라스가 생산공정에 도입되면 실제 데이터를 쌓아 임무수행 능력이 비약적으로 발전할 수 있다.아틀라스가 실제로 현장에 배치되는 경우 테슬라.피큐어 AI와 휴머노이드 로봇 양산을 위한 경쟁이 격화될 것으로 보겠다.현대차그룹이 휴머노이드 로봇을 본격적으로 생산하게 되는 경우에도 하이젠알앤앰의 액츄에이터의 수요도 함께 늘어날 것으로 예상되고 있다.