인더스트리 5.0의 결정적 특징은 다양한 첨단 기술을 도입해서 제조 공정을 좀더 효율적이고, 지속 가능하며, 효과적이도록 만든다는 것이다. 이와 관련, 산업 분야에 중대하게 영향을 미칠 것으로 기대되는 기술들로는 증강 현실(AR), 로보틱스, 외골격 로봇, 드론을 들 수 있다. 이들 기술은 저마다 이점을 가지고 있는데, 이들을 결합해서 시너지를 내도록 하고 작업자와 상호작용하도록 하는 것이 인더스트리 5.0의 근간을 형성할 것이다. 이 글에서는 다음 번 산업 자동화 흐름에 있어서 이러한 기술들이 어떻게 도입될 것이며, 산업 분야가 이러한 진보로부터 어떤 혜택을 누릴 수 있는지에 대해 알아본다.

증강 현실(AR)
AR은 인더스트리 5.0을 가속화하는 주요한 기술로 활용될 것이다. AR 기술은 첨단 하드웨어, 광학, 프로세싱, 소프트웨어를 결합해서 디지털 요소를 물리적 환경과 융합하도록 한다. 이 기술은 실시간 데이터 수집과 양방향 피드백 시스템을 통해 현장 작업자의 능력을 강화하고 산업 공정을 향상시킨다.

AR이 인더스트리 5.0에 크게 영향을 미칠 수 있는 영역은 품질 관리이다. AR을 활용해 검사 공정을 혁신할 수 있기 때문이다. 이 공정은 기존에는 작업자의 관찰에 주로 의존했지만, 이제는 AR을 활용해 보다 향상된 시각적 검사가 가능해지면서 일대 혁신이 이루어지고 있다. 예를 들어 AR을 활용해 실제 물체 위에 디지털 마커를 덧씌워서 공차, 결함, 어셈블리 지시 사항 등을 표시할 수 있다. 그 결과, 예상한 기준치와의 편차를 하이라이트로 표시함으로써 검사를 더 빠르게 수행하고 더 높은 정확도를 달성할 수 있다. 어셈블리 작업이나 유지보수에 AR을 활용하면 복잡한 작업의 단계별 지시 사항을 작업자의 시야에 곧바로 표시하여 작업자를 안내할 수 있다. 그러면 작업자의 실수를 줄이고, 훈련을 간편하게 하며, 작업 효율도 크게 높일 수 있다. 하지만 산업 공정에 AR을 통합하는 것이 그리 쉬운 일은 아니다. 가장 큰 장애물은 복잡한 산업용 데이터를 효과적으로 처리하고 표시하도록 AR 하드웨어와 매끄럽게 통합할 수 있는 강건한 소프트웨어를 개발하는 것이다. 표시되는 정보가 적절하고 유용하려면 소프트웨어가 직관적이어야 하고, 특정 산업용 애플리케이션에 맞춤화돼야 한다.

로보틱스
로보틱스는 1960년대에 처음 도입된 이후 오늘날에는 제조 분야의 기본적인 자동화 툴로 자리잡았다. 이제는 인더스트리 5.0이 부상하면서 로보틱스가 새로운 역할을 떠맡고 있다. 오늘날 로봇은 그리퍼, 석션 컵, 커터 같은 특수한 말단 장치를 비롯하여, 솔더링, 페인팅, 접착제 도포 등의 용도에 쓰이는 툴들을 갖추고 있다. 이러한 첨단 로봇은 복잡한 어셈블리 작업을 높은 정밀도로 수행할 수 있어, 이전에는 불가능했던 획기적인 자동화의 장을 열어준다.

또한 로봇은 크기와 능력이 점점 더 다양해지고 있는데, 이는 액추에이션 기술의 진보와 궤를 같이 한다. 대형 로봇은 주로 유압식 시스템에 의존하고, 중형 모델은 공압식 액추에이터를 사용하며, 대부분의 최신 로봇은 전기 액추에이터를 사용한다. 인더스트리 5.0과 관련해서는 전기 액추에이터가 특히 유용하다. 그 이유는 이 방식이 IoT와 쉽게 통합되어 연결성, 인간 투명성(human transparency), 제어 능력을 향상시킬 수 있기 때문이다. 인더스트리 5.0에서 가장 혁신적인 변화는 협동 로봇, 즉 코봇(cobot)의 부상이다. 코봇은 작업자와 협력해서 일하도록 설계된다. 예를 들어 생산 라인에서 무거운 물체를 옮기는 작업이나 단순 반복 작업을 코봇이 처리함으로써 사람은 미세 조정과 품질 보증에 집중할 수 있다. 인더스트리 5.0이 본격화될수록 사람과 로봇 사이의 상호작용은 좀더 통합적이고 지능적인 시스템으로 진화할 것이다. 로봇이 사람과 작업을 같이 하고 센서 입력과 의사결정 프로세스를 떠맡음으로써 사람과 기계의 능력 간에 경계가 흐려질 것이다. 궁극적으로 이러한 시너지는 능률을 높이고, 작업자의 실수를 줄이며, 인간과 로봇의 상호작용이 창의적이고 분석적인 작업을 가능하게 하는 환경을 조성할 것이다.

외골격 로봇
인더스트리 5.0에서 사람의 안전 및 수행과 관련해서는, 엑소스켈레톤(exoskeleton), 즉 외골격 로봇 기술이 커다란 변혁을 가져올 것이다. 외골격 로봇은 작업자의 힘과 지구력을 보조하고 강화하는 웨어러블 장치이다. 모터와 배터리 팩을 사용하는 능동형 외골격 로봇은 통상의 인간 능력을 뛰어넘는 작업을 수행할 수 있도록 추가적인 힘을 제공함으로써 작업자를 보조한다. 따라서 작업자는 피로감 없이 더 무거운 물건을 다루거나 반복 작업을 수행할 수 있어, 작업 능률은 높이고 상해 위험은 낮출 수 있다.

인더스트리 5.0에서, 외골격 로봇이 제공하는 중요한 이점 중 하나는 신체적으로 까다로운 작업을 민주화할 수 있다는 것이다. 즉, 작업자의 힘을 강화함으로써 신체적으로 어려운 작업들도 누구나 수행할 수 있게 한다. 이와 같이 직업 포용성을 높임으로써 업계가 인력 부족 문제를 해결하고 인력 다양성을 높이는 데에 도움이 된다. 하지만 외골격 로봇의 잠재력을 극대화하기 위해서는 몇 가지 과제를 해결해야 한다. 먼저, 이러한 장치의 편의성과 인체공학이 중요하다. 현재의 외골격 로봇 모델들은 편안하게 착용하고 자연스러운 움직임이 가능하도록 하기 위해서 상당한 수준의 조정이 필요하다. 디자인을 개선하고 탄소 섬유 같은 경량 소재를 사용함으로써 외골격 로봇을 좀더 사용자 친화적이고 덜 거추장스럽게 만들 수 있을 것이다. 또 다른 과제는 이 기술의 응답성과 직관적 제어이다. 작업자는 자신의 의도와 동작을 지체 없이 정확하게 해석할 수 있는 외골격 로봇을 필요로 한다. 작업자의 의도를 기계적 작동과 통합하기 위해서는 보다 진보한 센서와 인공 지능(AI) 알고리즘이 필요하다. 그럼으로써 외골격 로봇이 진정한 신체의 연장된 기관으로서 기능하도록 할 수 있을 것이다.

드론
인더스트리 5.0에서, 드론은 재고 관리, 안전, 품질 관리에 상당한 영향을 미칠 수 있다. 기존의 재고 관리 기법들은 첨단 물류창고의 엄청난 주문을 처리하는 데 어려움을 겪고 있다. 오늘날 물류창고는 수많은 상자들을 쉽게 접근하기 어려운 위치까지 빽빽하게 보관하고 있다.

이런 곳에 첨단 센서와 이미징 기능을 갖춘 드론을 활용하면 스마트 태그와 QR 코드를 식별함으로써 새로운 방법으로 거대한 물류창고 공간을 내비게이션할 수 있다. 이러한 시스템은 재고의 위치와 상태를 실시간으로 효율적으로 추적하고 관리할 수 있다. 기존의 재고 관리와 비교해서 드론은 안전하지 않은 구역에서 사람의 개입 필요성을 줄이면서 더 빠르고 더 상세하며 더 정확하게 데이터를 수집할 수 있게 해준다. 자동차 업계에서 드론은 다양한 공정 단계에서 차량에 대한 공중 검사가 가능해 품질 관리 향상에 일조할 수 있다. 하나의 예로, 고해상도 카메라와 센서를 탑재한 드론은 차체의 찌그러짐, 스크래치, 페인트 도포 불균일 같은 결함을 검사할 수 있다. 드론이 수집한 실시간 데이터에 첨단 품질 관리 시스템을 결합함으로써 진보된 알고리즘이 이미지를 분석해서 변칙성이나 불완전성을 잡아낼 수도 있다. 이러한 프로세스는 감독자의 개입이 필요 없어 검사의 정확성과 안전을 높일 뿐만 아니라 품질 관리 프로세스를 신속하게 할 수도 있다.

맺음말
인더스트리 5.0이 탄력을 받음에 따라, AR, 로보틱스, 외골격 로봇, 드론이 중추적 역할을 할 것으로 기대된다. 이러한 기술들이 어우러져서 생산 능률을 높이고, 작업자의 실수를 줄일 뿐 아니라, 좀더 안전한 작업 환경을 조성할 것이다. 이는 인더스트리 5.0이 추구하는 목표와도 부합하며, 미래 스마트 팩토리의 근간을 형성할 것이다.