[단독]작업·충전·생산 스케줄 연결…10년 묵은 ‘로봇 규격화’ 급물살 [로보 인사이트]

■반도체 빅3 ‘RX 표준화 동맹’
구형 팹 자동화 전환에 로봇 도입
이기종 제품 바로 현장 활용하려면
충전소 장비 규격 등 단일화 필요
제조실행시스템 연계 호환성 확보
빅3 ‘빠른 로봇 수급’ 공감에 한뜻

메모리반도체 빅3인 삼성전자(005930)·SK하이닉스(000660)·마이크론이 추진하는 로봇 충전 표준화는 무인 공장의 반석을 다지는 작업이다. 이들의 의기투합에는 구형 반도체 제조 시설(팹)에 이기종 로봇을 대거 들일 때 생길 비효율을 미리 막겠다는 계산이 깔려 있다. 한 업계가 로봇의 부품·장비·통신·시스템 인터페이스 표준을 세우려는 사례는 찾기 힘든 만큼 전 세계 산업계의 이목이 쏠릴 것으로 예상된다.

8일 관련 업계에 따르면 삼성전자·SK하이닉스·마이크론과 국제반도체장비재료협회(SEMI)의 로봇 충전 표준화 협의는 구형 팹의 로봇 투입과 무인화 전환을 위한 기반을 닦기 위해 추진되고 있다. 구형 팹은 건립된 지 오래된 반도체 제조 시설을 뜻한다. 삼성전자의 기흥캠퍼스, SK하이닉스의 청주캠퍼스 일부 라인이 구형 팹으로 꼽힌다.

반도체 업체들은 신형 팹을 구축하며 공정 상당 부분을 자동화했다. 웨이퍼 용기를 싣고 천장 레일을 따라 이동하는 천장대차장치(OHT)와 공정 처리 전 대기 중인 웨이퍼를 보관·분류하는 저장소(스토커) 등이 대표적인 자동화 설비다. 다만 구형 팹은 신형 팹에 비해 이러한 자동화 설비가 적은 편이다. OHT와 스토커가 충분히 갖춰진 신형 팹에서도 일부 작업은 사람에 의존할 수밖에 없다.

반도체 업계의 한 관계자는 “구형 팹에서는 여전히 작업자가 수동 밀차에 웨이퍼 용기를 싣고 나르는 경우가 많은 데다 신형 팹이라도 층간 물류 이동이나 반제품 포장 해제 작업은 사람 손을 타기 마련”이라고 말했다.

이처럼 사람이 수행하는 작업을 자동화할 때 필요한 게 이동형 로봇이다. 사람의 외형을 본뜬 휴머노이드 로봇, 바퀴 달린 로봇 팔인 모바일 매니퓰레이터, 사람의 조작 없이 물류를 옮기는 자율이동로봇(AMR) 등이 대표적이다. 이동형 로봇은 대부분 이렇다 할 표준 사양이 없어 개발사마다 제원과 규격이 제각각이다.

문제는 이기종 로봇을 도입할 때 발생하는 관리 측면의 비효율이다. 가장 먼저 거론되는 지점은 충전소 공간이다. 로봇 모델마다 필요한 충전소 장비가 다르면 공장에 쓰이는 로봇 종류만큼 설치해야 하는 충전소 종류도 늘어난다. 구형 팹에는 종류별 충전소를 따로 설치할 만큼 유휴 면적이 충분하지 않다. 반면 충전소 규격을 단일화하면 더 적은 장비로도 이기종 로봇들의 충전을 감당할 수 있다.

호환성도 중요한 고려 요소다. 이기종 로봇이 같은 충전 장비를 쓸 수 있도록 호환성을 확보하는 것이 표준화 작업의 일차 목표다. 그다음 단계는 충전 정보를 제조실행시스템(MES)과 연계하는 것이다. 제품 생산 일정에 맞춰 개별 로봇의 작업 및 충전 시간을 할당하기 위해서다. 이를 통해 팹 안에서 이뤄지는 수백 가지 공정에 이기종 로봇을 투입하면서도 생산을 최적화할 수 있다. 근로자 교대 근무 일정을 짜 생산 공백을 없애는 인력 관리법을 로봇에 접목하는 셈이다.

이에 반도체 업체들 사이에선 충전 관련 부품, 장비, 통신 규격을 통일해야 한다는 필요성이 제기됐다. 최근 반도체 업계는 표준화 대상을 추리는 동시에 로봇 및 스마트 팩토리 전문가들과 접촉하며 표준화 사업에 대한 의견을 청취한 것으로 전해진다. 다만 항목별 표준 수립과 관련해 반도체 업계와 로봇 업계 간 구체적인 역할 분담은 아직 정하지 못한 것으로 알려졌다.

반도체 업계의 로봇 표준화는 오래전부터 꾸준히 논의돼 온 사안이다. 로봇 기술이 지금처럼 발달하지 않았던 10년 전부터 일찌감치 표준을 마련해야 한다는 의견이 업계 내에서 나왔다. 그러다 최근 전 세계적인 로봇 도입 열풍과 반도체 초호황이 맞물리면서 표준화 사업이 급물살을 타기 시작했다. 사상 최대 실적을 거두면서 공장 자동화 전환을 위한 투자가 본격화했다는 분석이 지배적이다.

경쟁 관계인 삼성전자·SK하이닉스·마이크론이 뜻을 모은 것도 이해관계가 맞아떨어졌기 때문이다. 글로벌 메모리 시장의 70% 이상을 차지하는 세 업체가 공통 표준을 마련하면 팹용 로봇 개발 기간이 단축되고 구형 팹의 자동화 전환도 앞당겨진다. 박수한 광운대 로봇학부 교수는 “로봇마다 충전 방식이 다르면 안전 측면에서도 검증하고 관리할 대상이 많아진다”며 “표준을 세우면 실익이 크다”고 평가했다. 이어 “업계 표준이 안전 인증 과정을 단축해 실제 로봇 도입을 앞당길 것”이라고 전망했다.

로봇 관련 표준 수립은 비단 반도체 업계만의 화두가 아니다. 자동차를 비롯한 주요 제조 업계도 비슷한 고민을 안고 있다. 앞서 독일자동차산업협회(VDA)는 올 4월 로봇 통신 표준 인터페이스를 발표하기도 했다. 다만 반도체 업계처럼 통신은 물론 각종 부품과 장비까지 망라하는 표준을 세우려는 시도는 전 세계 산업계를 살펴봐도 아직 찾기 힘들다.

전문가들은 앞으로 산업별 로봇 표준화 논의의 물꼬가 점차 트일 것으로 전망한다. 장영재 한국과학기술원(KAIST) 제조 피지컬 AI 연구소장은 “이기종 로봇의 상호 운용성은 반도체뿐 아니라 물류·자동차 등에서도 중요한 과제”라며 “개별 로봇의 성능뿐 아니라 서로 다른 로봇을 얼마나 쉽게 연결하고 안정적으로 운영하느냐가 중요한 경쟁력이 될 것”이라고 강조했다.

김태호 기자 teo@sedaily.com이석진 기자 sj@sedaily.com