산업기술/제조/경영

Nikkei Monozukuri_26.05호 (p.51~54)

중국이 하드웨어∙소프트웨어에서 압도적으로 선도, 일본은 코어 부품 기술로 반격 나서
Part 3. 휴머노이드 로봇의 부흥

피지컬 AI(인공지능) 활용의 대표격이라고 말할 수 있는 휴머노이드 로봇. 미국과 중국에서 그 열기가 뜨거워지고 있는 가운데, 한때 세계를 리드했던 일본의 존재감은 희미해지고 있다. 그렇다고 해서 일본이 아무 것도 하지 않는 것은 아니다. 최근 일본에서도 독자적인 AI 개발 및 높은 기술력을 가진 부품 산업의 시장 참여를 촉진해 반격에 나서려는 움직임이 활발해지고 있다.

-- AI 학습량과 부품 공급망에서 모두 앞서고 있는 중국 --
휴머노이드 로봇 분야에서 중국은 폭발적인 성장세를 보이고 있다. 예를 들어, 2025년에 일본 법인을 설립한 AgiBot(智元機器人)은 출하 대수 기준으로 세계 1위를 기록, 올 3월에는 휴머노이드 로봇의 누적 생산 대수가 1만 대에 달했다고 발표했다.

AgiBot의 강점은 로봇을 구동하는 AI 모델도 자체적으로 구축한다는 점이다. AgiBot은 대규모 언어 모델(LLM)과 화상(이미지) 정보를 기반으로 로봇의 행동을 생성하는 VLA(Vision-Language-Action) 모델 구축을 위해 사람이 로봇에게 동작을 학습시키는 거점을 보유하고 있다. 실제로 AgiBot으로부터 데이터셋을 직접 구매한 한 로봇 관계자는 "현장을 시찰했을 때 약 10개 거점에서 8시간 2교대제로 데이터를 수집하는 체계를 보고 놀랐다. 데이터량이 엄청난 속도로 증가하고 있다"라고 말한다.

하드웨어 측면에서도 중국은 드론 산업을 배경으로 구축한 부품 공급망을 보유하고 있다. 휴머노이드 로봇 등을 개발하는 RT(도쿄)의 나카가와(中川) 대표이사는 “당사 내에서 사족보행 로봇의 시제품을 제로에서 시작해 보행시키기까지 4주 반이 걸렸다. 만약 중국의 스타트업이라면 3주 만에 만들어낼 수 있을 것이다. 이 1주일 반의 차이가 바로 일본과 중국의 부품 공급망의 격차"라고 지적한다.

-- 학습 데이터를 수집, 방법도 고안 --
최근, 휴머노이드 로봇 개발에서 뒤처져 있는 일본에 강한 위기의식을 가진 업계 단체와 기업들이 반격에 나섰다. 로봇 제어에 사용되는 기반 모델 구축에 착수한 곳은 NEC와 KDDI 등이 정회원으로 이름을 올린 AI로봇협회(AIRoA). AIRoA는 도요타자동차의 생활 지원 로봇 'HSR'을 활용해 약 7만 시간 분량의 데이터를 수집하고 있다. AIRoA의 이사이자 도쿄대학 대학원 공학계연구과 교수인 마쓰오(松尾) 교수는 "하드웨어와 태스크의 종류 등 데이터의 질도 높이고 싶다"라고 말한다.

효율적인 학습을 통해 반격에 나선 기업도 등장했다. 히타치제작소(日立製作所)는 학습에 성공한 로봇의 행동 데이터를 다음 학습에 전수하는 '지속 학습'이라는 기술을 개발했다. 이를 통해 사람이 로봇을 움직여 직접 동작을 배우게 하는 모방 학습 과정에 로봇이 스스로 보정하는 최적 제어를 도입할 수 있다. 히타치 연구개발그룹 로보틱스연구부의 야마다(山田) 주임 연구원은 "적은 반복 훈련으로 자율적인 작업을 실현할 수 있다"라고 설명한다.

예를 들어, '케이블 부설 작업'의 경우, 우선 30~50회 정도 사람이 동작을 반복하며 로봇에게 기본 동작을 학습시킨다. 이 일련의 학습은 3시간 정도 걸리며, 이 단계에서는 로봇의 동작 속도도 느리다. 하지만 성공한 데이터는 다음 AI 학습 공정으로 전달된다. 그 결과, 1회 차에 3시간이 걸렸던 학습도 3회 차에서는 약간의 수정 과정을 거쳐 약 40분 만에 완료된다.

즉, 반복 훈련하는 과정에서 AI도 스스로를 최적화하면서 단련하는 이미지이다. 이 지속 학습을 통해 당초 50초 정도 걸렸던 케이블 부설 작업이 3회 차에는 10초 정도 만에 끝낼 수 있었다. 이 구조를 응용하면 보다 적은 학습 시간으로 휴머노이드 로봇을 현장에 도입할 수 있다.

-- 도쿄로보틱스는 야스카와전기 산하에서 --
하드웨어 측면의 연구 개발도 가속화되기 시작했다. 와세다대학 발 스타트업인 도쿄로보틱스(도쿄)는 2025년에 야스카와전기(安川電機)의 산하로 들어가 새로운 휴머노이드 로봇 개발을 추진하고 있다.

원래 도쿄로보틱스는 휴머노이드 로봇 'Torobo'를 개발해 왔다. 독일항공우주센터(DLR)가 연구하는 토크 센싱 구조를 답습한 설계였다. 관절 부분에 센서를 삽입함으로써 약한 힘에서 강한 힘까지 출력 폭이 넓은 '유연한 움직임'을 실현했다.

중국은 낮은 감속비로 출력 토크를 높인 QDD(Quasi Direct Drive, 준직접 구동) 모터를 사용하는 기업이 많다. 이것은 부하가 높은 동작 실현에 주력하기 위한 것으로, Torobo는 중국 업체들의 로봇과 차별화되고 있다. 하지만 도쿄로보틱스의 사카모토(坂本) 대표이사는 "(유연한 움직임에 대한) 강한 수요가 나올 경우, 중국도 본격적인 기술개발에 나설 수 있다"라며 위기감을 드러냈다.

개발 자금 측면에서는 일본이 미국이나 중국을 상대할 수 없다. 장기적인 관점에서 기술을 키우는 환경이야말로 일본이 승리할 수 있는 길이다. 그런 의미에서 도쿄로보틱스의 역할은 야스카와전기에게 '휴머노이드 로봇의 데지마(出島, 본체에서 나와 새로운 가치를 창출하는 조직)'가 되어주는 것이다. "야스카와전기는 사양에 맞춰 액추에이터를 개발하는 노하우를 가지고 있다. 휴머노이드 로봇 전문인 도쿄로보틱스가 적합한 사양을 파악한다면 야스카와전기가 우수한 휴머노이드 로봇용 부품을 개발할 수 있을 것이다"라고 사카모토 대표는 강조한다.

“현재 도쿄로보틱스가 야스카와전기와 개발 중인 새로운 휴머노이드 로의 시제품은 조만간 완성될 것이다. 도쿄로보틱스는 야스카와전기 산하에서 신형 모델 개발을 통해 휴머노이드 로봇이 나아갈 방향성을 모색하면서 시장 진입의 기회를 찾고 있다"(사카모토 대표)라고 한다.

-- KyoHA가 목표로 하는 '모듈화'--
휴머노이드 로봇용 부품 공급망을 구축하려는 움직임도 업계 전반에서 시작되고 있다. 와세다대학, tmsuk(교토), 무라타제작소(村田製作所), SRE홀딩스 등 4개 사가 중심이 되어 출범한 개발 단체 '교토휴머노이드협회(KyoHA)'는 순수 국산 휴머노이드 로봇 제작을 목표로 5월경에 시제품을 공개할 예정이다. 일본 기업이 가진 뛰어난 하드웨어 기술을 결집하고 기업들의 시장 진입을 촉진해 휴머노이드 로봇 산업을 부활시키는 것이 KyoHA의 목적이다.

KyoHA 설립 배경에는 과거의 아픈 경험이 있다. 2000년대에 일본의 휴머노이드 로봇은 혼다의 'ASIMO'를 필두로 열풍을 일으켰다. 그러나 현장에서의 활용법을 찾지 못한 채 산업화로 이어지지 못하고 쇠퇴했다. 미국과 중국을 중심으로 다시 개발 열기가 뜨거워지고 있는 지금, 위기의식을 가진 기업의 연구자들과 기술자들이 KyoHA 출범에 나섰다. 올 1월까지 14개 기업 및 대학이 참가를 표명했다.

사실, 중국의 휴머노이드 로봇도 일본산 부품을 사용하고 있어, 일본의 부품 업체 등이 시장에 진입할 기반은 이미 마련되어 있다. 예를 들어, 한 중국 대기업의 휴머노이드 로봇은 무라타제작소의 배터리셀을 채택하고 있다. 마부치모터가 KyoHA의 시제품을 통해 개발한 모터도 기존 제품을 뛰어넘는 성능을 가지고 있다. 휴머노이드 로봇의 핵심 부품에 필요한 기술이나 사양을 정확히 파악할 수 있게 된다면, 일본 제조 업체들의 시장 진입은 충분히 가능하다.

미·중 갈등도 예상치 못한 훈풍이 될 가능성도 있다. tmsuk의 다카모토(高本) 대표는 "테슬라의 휴머노이드 로봇을 포함해 미국은 부품을 중국에 의존하고 있다. 만약 중국산이 배제된다면 로봇을 만들 수 있는 국가는 일본이나 독일 정도일 것이다. 순수 국산화가 가능한 일본은 의외로 유리한 위치에 있다"라고 설명한다.

KyoHA가 지향하는 것은 휴머노이드 로봇의 모듈화이다. KyoHA의 목표에는 개발 난이도가 높은 재해 구조용 휴머노이드 로봇 제작도 포함되어 있다. 방열이나 통신 시스템 등의 문제점을 공유하고 무엇이 필요한지 선제적으로 밝혀내기 위해서이다. KyoHA의 이사장을 맡고 있는 와세다대학 창조이공학부의 다카니시(高西) 교수는 "미래에는 달 표면에서의 작업이나 화재 구조 등 용도에 따라 모듈화된 부품을 조합해 휴머노이드 로봇을 만드는 세상이 올 것이다. 휴머노이드 로봇의 핵심 부품도 일본산이 될 수 있도록 하겠다"라고 포부를 밝혔다.

-- 도입 의향 40% 이상, 반도체 등에서 수요 --
인력 부족을 배경으로 휴머노이드 로봇에 대한 수요가 높아지고 있다. 올 2월, 야마젠(山善)이 일본의 제조 업체를 대상으로 실시한 설문조사에 따르면, 전체의 40% 이상이 이미 도입했거나 도입에 긍정적인 것으로 나타났다. 특히 반도체, 자동차, 로봇·산업용 자동화 기기, 일반 기계 등 4개 업종은 도입 의향이 과반 이상을 차지했다.

단완(單腕)이나 쌍완(雙腕)의 산업용 로봇과 달리, 휴머노이드의 가장 큰 장점은 공장에서 사람이 담당해야 하는 작업을 그대로 대체할 수 있다는 점이다. 사람과 비슷한 형태이기 때문에 로봇용으로 제조 라인을 크게 바꿀 필요성이 줄어들고, 같은 공간에서 일하는 사람에게도 친숙하다.

하지만 RT의 나카가와 대표는 휴머노이드 로봇이나 피지컬 AI에 대해 "2~3년 후에 '환멸의 계곡(Trough of Disillusionment, 기술이나 트렌드에 대한 과도한 기대가 식고 초기 도입의 한계와 문제점이 드러나 관심과 투지가 급감하는 단계)'에 직면할 수 있다"라고 경종을 울렸다. 그 이유는 일본에서는 제조 현장의 KPI(핵심 성과 지표)를 '인력 절감'과 '생산성 향상'으로 설정하는 기업이 압도적으로 많기 때문이다.

피지컬 AI의 진화와 함께 성능이 급속하게 향상되고 있는 휴머노이드 로봇이지만, 정밀도와 속도는 아직 사람의 수준에 미치지 못한다. "택트 타임이 지연된다" "생산성 목표를 달성하지 못한다"와 같은 KPI의 단점으로 강한 저항에 부딪히게 된다면 일본에서 도입이 추진되지 못할 수 있다.

한편, 미국이나 중국의 KPI는 '로봇의 사용 지속률'에 있다. 우선은 현장에서 지속적으로 가동시키고, 거기서 얻은 데이터로 AI와 하드웨어를 개선하는 데이터 구동형 사이클을 최우선으로 두고 있다. 이러한 인식의 차이가 일본의 치명적인 약점이 될 수 있다.

휴머노이드 로봇 개발은 가속화되고 있다. 그러나 그 결과가 곧바로 생산성 등에서 나타나는 것은 아니다. 휴머노이드 로봇이 일시적 붐으로 끝날지, 인력 부족을 해결할 구세주가 될지는 기술을 키워나가는 장기적 관점에서의 도입이 열쇠를 쥐고 있다.

 -- 끝 --

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데이터 구조화가 AI의 거짓말을 막는다
후지필름비즈니스이노베이션의 나베타 CTO

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