| 박찬석의 물류時論(142) / 휴머노이드 로봇의 이해와 물류산업 적용과 시사점(2/5) | |||
 
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휴머노이드 로봇의 이해와 물류산업 적용과 시사점(2/5) ② 휴머노이드 로봇 개발의 전환점과 상용화 진입 휴머노이드 로봇의 개념 ■ 휴머노이드 로봇 개요 휴머노이드(humanoid)는 인간의 형태나 특징을 지니면서 인간이 아닌 실체이다. 1870년에 이 용어가 최초로 기록된 사용은 유럽인이 식민지화한 지역의 원주민을 지칭하는 것이었다. 20세기에 이르러 이 용어는 인간의 화석과 형태학적으로 유사하지만 동일하지는 않은 화석을 기술하게 되었으며, SF 매체에서는 수렴진화의 부산물로서 감각이 있는 외계 생명체를 인간형으로 묘사하는 경우가 많다. 휴머노이드 로봇은 인간의 형태를 모습으로 한 로봇을 의미한다. 형태뿐만 아니라, 인간과 같은 인식 기능, 운동 기능을 구현하기 위해서는 로봇 기술의 총체적 발전이 궁극을 이루어야 하기 때문에 가장 고난도의 지능형 로봇이라 할 수 있다. ■ 휴머노이드 로봇의 분류1) 휴머노이드 로봇이란 전통적인 로봇공학과 인공지능 기술이 결합되어 개발된 ‘인간의 외모나 행동을 모방한 로봇’으로, 현재까지 개발 중인 휴머노이드 로봇들은 크게 3가지 유형으로 구분 가능하다.
(바퀴 주행형) 2족보행을 하지 않아 제조 가격이 상대적으로 저렴해 상용화에 유리하다는 장점이 있지만, 이동과 작업의 유연성이 부족해 바닥이 평평한 공장·창고·공항·쇼핑몰 등 특정 장소나 용도로만 사용 가능 (감정 소통형) 인간과의 의사소통과 감정표현에 특화되어 있다는 장점이 있지만, 최근 LLM(Large Language Model, 대규모 언어 모델) 기술 발전으로 장점이 퇴색되고 있고 시장성이 부족 (2족 보행형) 최근 개발되고 있는 휴머노이드 로봇의 대표적 유형. 범용성이 높다는 장점이 있지만, 2족보행에 따른 제조원가와 개발난이도 증가로 가격이 상대적으로 비싸다는 점이 단점 ■ 휴머노이드 로봇에 대한 정의 그동안 제시된 휴머노이드 또는 휴머노이드 로봇에 대한 다양한 정의를 종합하면 아래표와 같으며, ‘인간의 신체적 형태와 동작을 모방한 로봇’으로 정의할 수 있겠다.
따라서 본 考에서는 휴머노이드 로봇을 다음과 같이 한정하고자 한다. -(공통개념) 인간의 신체적 형태와 동작을 모방한 로봇 -(이족보행) 휴머노이드 로봇을 다른 로봇과 구분 짓는 주요한 특성으로 제시되고 있는 이족보행 특성을 고려 -(범용성) 반복되는 특정 업무가 아닌 상호작용에 기반한 자율적이고 독립적(stand alone)인 다양한 종류의 작업목표 달성이 가능한 특성을 고려 휴머노이드 로봇의 정의: 인간의 신체적 형태와 동작을 모방 + 이족보행 + 범용성 2) ■ 휴머노이드 로봇의 시대 도래 다양한 공학 기술의 집약체인 로봇은 그동안 기계공학과 전자공학의 발전에 힘입어 비약적인 발전을 이루었다. 특히 AI의 등장으로 비로소 진정한 두뇌를 갖춘 자율적으로 인식하고 판단하고 움직이는 로봇다운 로봇이 될 수 있었다. 2024년 6월 대만에서 열린 컴퓨텍스 기조연설에서의 NVIDIA 젠슨 황은 AI 휴머노이드 로봇의 미래 전망에 대해 다음과 같이 예견하였다.  젠슨 황은 AI가 현실 세계와 만나는 지점으로 ‘로봇’을 예측하였으며, 미래에는 마치 자동차를 구입하는 것처럼 휴머노이드 로봇이 보편화될 것으로 전망하였다. 비단 젠슨 황 뿐만 아니라 빅테크 기업들과 AI 기업들이 AI의 가장 효과적인 응용분야로 로봇을 바라보고 있으며, 다음 시장을 선점하기 위한 투자와 연구를 활발하게 벌이고 있다.
휴머노이드 로봇 연구 개발의 전환점3) ■ DARPA Robotics Challenge 미국, 일본, 한국의 휴머노이드 로봇 연구 변천사를 살펴보면, 공통적으로 등장하는 중요한 이벤트가 DARPA Robotics Challenge이다. 이 대회가 로봇 연구자들이 공통적으로 언급하는 연구개발의 전환점이 된 이유는 다음과 같다. 2011년 후쿠시마 원전 사고 당시, 로봇 강국으로 알려진 일본조차도 로봇을 활용한 물리적 대응에 실패하면서 학계와 산업계에서는 로봇 기술과 시스템의 효용성에 대한 의문이 제기되었다. 이로 인해 재난 상황에서 로봇의 역할이 명확히 정의될 필요성이 대두되었고, DARPA는 이러한 필요를 반영하여 후쿠시마 원전 당시 최소한으로 요구되는 로봇의 임무를 제안하였다. 그 결과 DARPA Robotics Challenge가 2013년과 2015년에 걸쳐 진행되었으며, 이는 로봇 기술의 발전 방향에 중대한 영향을 미쳤다. ※ DARPA Robotics Challenge(DRC)는 미국 국방부 산하의 방위고등연구계획국(DARPA)에서 기획한 재난 구조 로봇 대회로, 2013년에 예선 대회, 2015년에 본선 대회가 열렸다.
DARPA Robotics Challenge는 그 결과와 수상 여부와 관계없이, 많은 로봇 연구자들이 실험실을 넘어 실제 환경에서의 성과를 목표로 삼게끔 유도했다는 긍정적인 평가를 받고 있다. 실제로 알고리즘과 소프트웨어에 집중하던 로봇 연구자들은 하드웨어와의 통합을 통해 실제 문제 해결에 나서기 시작했고, 이로 인해 하드웨어 기술 수준도 향상되었다. 2018년 이후에는 세계 각지에서 새로운 휴머노이드 로봇과 족형 로봇이 폭발적으로 공개되고 있다. 그러나 이러한 긍정적인 평가와 함께 미국 내에서는 한동안 ‘인간형 로봇’, 즉 휴머노이드 로봇의 효용성에 대한 의문도 제기되었다. 인간의 생활 환경은 인간의 편의를 위해 설계된 다양한 구조와 도구로 이루어져 있어 휴머노이드 로봇에 대한 기대가 컸으나, 기존 기술들이 실용화에는 부족하다는 결론이 나타났다.
DARPA Robotics Challenge 이후 주요 연구 자금이 휴머노이드 로봇 연구로 유입되지 않는 경향도 있었지만, 후속 기술의 발전과 함께 대기업들이 휴머노이드 개발에 뛰어들면서 한동안 침체기를 겪었던 휴머노이드 로봇은 다시금 주목받고 있다. ■ Quasi-Direct-Drive Motor(Cheetah Robot)의 등장 MIT 기계공학부에 재직 중이던 김상배 교수는 Cheetah 로봇과 Mini Cheetah 로봇으로 Quasi-Direct-Dirve 모터(아래 사진)를 활용하여, 3.0 m/s 이상의 민첩성 높은 이동 능력을 선보였다. 9㎏의 작은 무게와 소형 로봇임에도 강한 힘과 민첩한 움직임을 보여주었다. 특히 다리의 관성을 낮추기 위해 로봇 자중의 상당 지분을 차지하는 모터를 몸통 가운데로 위치시켰으며, 구동기의 개발과 힘제를 활용한 민첩한 움직임이 로봇의 핵심 기술이었다.  Quasi-Direct-Drive 모터 개발 이후 수많은 연구팀에서 다양한 로봇 플랫폼들을 공개하고 있다. 코로나 시즌이 끝날 무렵부터는 한달에 한두개의 새로운 로봇 플랫폼들이 나타나기 시작했으며, 토크 제어에 용이하다는 장점을 활용해 민첩한 움직임을 가지는 퍼포먼스를 공통적으로 보인다. 추가적으로 저-기어비를 가지기 때문에 별도의 센서 없이도 접촉을 예측할 수 있도록 관측기 설계 또한 용이하여 하드웨어적 측면에서 많은 변화를 일으켰다. 또한 시뮬레이션 환경에서 개발되고 있던 수많은 알고리즘과 방법론들을 실제 시스템에 비교적 큰 차이 없이 적용할 수 있다는 이점까지 있어서, 휴머노이드 로봇 외에도 많은 로봇 Application에 혁명적인 변화를 가져왔다고 평가받는다. ■ 강화학습(Reinforcement Learning) Quasi-Direct-Drive의 등장으로 하드웨어에 대한 진입장벽이 낮아지고 고속/고출력의 관절을 구성할 수 있게 되면서 많은 로봇 시스템들이 공개되고 있다. 이러한 하드웨어적 측면에서의 발전은 그동안 제안되고 수학적으로 검증 되어왔던 수많은 최적 제어들을 시스템에 적용하여 효용성을 확인할 수 있게 되었다. 비단 구동기뿐 아니라 센서에서도 많은 변화와 발전이 있었다. Force/Torque 센서, Inertia Measurement Unit(IMU) 등 대표적으로 휴머노이드 로봇에 활용되고 있던 센서들도 가시적인 발전이 있었다. 소프트웨어적 측면에서도 많은 변화가 있었다. 2016년 Alpha Go의 등장을 보고 머지않은 미래에 강화학습이 로봇 시스템에도 적용될 것이라는 그리 어렵지 않은 예측이 있었다. 2024년 Stanford University에서는 Mobile ALOHA라는 시스템과 논문을 발표하였다(아래 사진). 강화학습은 아주 많은 데이터에 의존하기 때문에 이미지, 영상, 언어 등과 같이 비교적 소프트웨어상에서 쉽게 취득할 수 있는 경우와 달리 로봇의 경우 실제 데이터로 학습을 진행하기 어려운 점이 있었다. 강화학습은 조작뿐 아니라 보행에서는 더 큰 변화를 가져왔는데, 특히 중국은 사족 보행 로봇, 휴머노이드 로봇을 가리지 않고 뛰어난 성취를 공개하고 있다. 이제 사족 보행 로봇은 흙바닥에서 미끄러짐을 감수하며 보행하고, 높은 턱을 넘으며, 자갈과 잔디가 우거진 지형에서도 보행을 해낼 수 있게 되었다. Marco Hutter 교수를 중심으로 한 ETH의 강화학습 접근법은 보행 로봇으로 하여금 다양한 상황에서의 유연하고 안정적인 동작을 가능케 하였고, 수년만에 하드웨어적 측면과 소프트웨어적 측면에서의 빠른 발전으로 눈부신 성과와 가능성을 보였다. 비단 보행/조작 로봇뿐 아니라 Soft Robotics, Wearable Robotics 분야에도 적용되어 많은 발전이 진행되고 있다.
2025년 휴머노이드 로봇, 상용화 시대 진입5) ■ 2025년은 휴머노이드 로봇 상용화 원년 글로벌 IT·자동차 업체들이 휴머노이드 로봇 개발에 대규모 투자를 단행하며, 2025년을 기점으로 상용화 시대에 본격 진입할 전망이다. 엔비디아는 CES 2025에서 휴머노이드 로봇 개발 플랫폼 ‘코스모스’를 공개하였다. 테슬라는 2026년 옴티머스(범용 휴머노이드 로봇) 양산을 목표로 제품 고도화에 집중하고 있다. BMW, 현대차 등 글로벌 제조사 역시 AI 탑재 휴머노이드를 생산라인에 시범 투입하며 상용화에 박차를 가하고 있어, 제조·물류 현장의 획기적 변화가 예고되고 있다. 휴머노이드 로봇은 그동안 데이터 처리와 동작 제어의 난제로 자동화 수준에 머물렀으나, 생성형 AI 기술이 새로운 도약의 전환점을 제시함에 따라 실시간 환경 인식과 자율학습이 가능한 AI 기술로 로봇의 적응력이 크게 향상되며, 복잡한 작업도 유연하게 수행 가능한 단계로 발전하고 있다.
■ 휴머노이드 로봇의 본격적인 상용화 시기는? 보스턴다이나믹스와 테슬라 등 주요 휴머노이드 개발사들의 지속적인 로봇 업데이트 공개에 따라 휴머노이드 상용화 기대감이 높아지고 있다. 협동로봇의 경우 2028~2029년, 물류로봇은 2030년경을 상용화 시점으로 예상하고 있다. 휴머노이드 로봇의 시장 침투가 본격화되는 시점은 2030년 중반을 예상하고 있다. 로봇의 가격과 성능을 고려한 투자회수기간이 2년 이내로 들어오는 시점을 본격 상용화 시점으로 추정된다. 기대감은 크지만 아직 로봇의 지능적인 부분과 하드웨어(배터리, 구동, 컴퓨팅 파워 등) 개선도 필요하고, 향후 사회 수용성에 대한 부분도 충분한 고민이 이루어져야 할 것으로 예상된다.  휴머노이드 로봇 시장 전망 ■ 2050년 글로벌 시장 7조 달러 돌파 예상 연 50% 성장 가능성이 제시된 휴머노이드 글로벌 시장은 기관별 전망 예측치가 상이하다. 시티그룹(Citigroup)은 2050년 7조 달러 규모로 성장할 것으로 전망하였으며, 맥쿼리(Macquarie)는 2035년까지 1,390억 달러 규모의 시장을 형성할 것으로 예측하고 있다. 도입 대수 측면에서는 모건스탠리(Morgan Stanley)가 2030년 4만대, 맥쿼리는 2035년까지 630만대, 시티그룹은 11억 9,000만대 도입을 전망하고 있다. 골드만삭스(Goldman Sachs)는 제조업 노동자 1만명당 산업용 로봇 도입 대수가 2016년 대비 2배 이상 증가하여 2022년 사상 최고치를 기록했다고 분석했다. 맥쿼리는 향후 2026~2035년 기간 동안 연평균 50% 이상의 높은 성장세가 지속될 것으로 전망하고 있다.
골드만삭스는 제조업 노동 인구 증가 규모와 가구 내 보급률 전망을 감안하여 2035년 글로벌 휴머노이드 로봇시장 규모를 약 380억 달러로 추정 * 2035년까지 제조업 노동인구 4억명 증가, 가구내 휴머노이드 보급률을 15%로 가정
■ 휴머노이드 로봇 시장의 성장 전망 휴머노이드 로봇 시장의 성장률은 연평균 45.5%(`2024~`2029)수준으로 가파르게 성장할 전망하고 있다. 전세계 휴머노이드 로봇 시장은 `2035년까지 약 380억 달러 수준으로 전망되며, 로봇 전체 출하량은 140만대 이상으로 성장할 것으로 전망하고 있다. 이는 1년전 예상치였던 60억 달러를 6배 이상 상회하는 수치이며, 출하량은 약 4배 증가한 수준이다. 휴머노이드 로봇 시장의 규모와 성장률은 조사기관에 따라 차이가 존재하나, 전반적으로 타 분야 대비 높은 성장률을 나타낼 것으로 예측되고 있다. MarketsAndMakrets는 `2024년에서 20`29년 사이에 휴머노이드 로봇 시장의 연평균 성장률이 약 45.5%에 달할 것으로 예측하고 있으며, Precedence Research는 `2024년에서 `2034년 사이 휴머노이드 로봇 시장의 연평균 성장률을 약 17.3%로 예측하고 있다. 조사기관에 따라 로봇 시장의 획정(segmentation)과 추정방식에 차이가 존재하나, 공통적으로 휴머노이드 로봇 분야가 동기간 다른 로봇 분야보다 높은 성장률을 보일 것으로 예측되고 있다.
주1. AI 휴머노이드 로봇 동향 및 시사점, 정보통신기획평가원, 김용균 수석, 2024.7.5., p3 주2. AI 휴머노이드 진화 특성: 美-中 비교를 중심으로, 한국전자통신연구원, 2025년 3월 15일, p2. 주3. 인간과 로봇의 공존을 위한 융합기술 동향, 이인호, 미래융합연구센터, 융합연구리뷰 Vol.10, 2024.10.23., p10~12. 내용 인용 주4. 한국전자통신연구원(ETRI) 조영조 박사가 로봇신문에 연재한 로봇만화 ‘로봇의 역사’(2024.09.06.~2024.12.13.) 내용 중 휴머노이드 로봇과 관련된 내용을 선별 인용함. 주5. IITP ICT Brief, 2025-02호, 정보통신정책 평가원, 2025.1.17., p1 내용 인용 및 수정 - 참고문헌 및 자료- 1. AI 휴머노이드 진화 특성: 美-中 비교를 중심으로, 한국전자통신연구원, 2025.3.15. 2. IITP ICT Brief, 2025-02호, 정보통신정책 평가원, 2025.1.17. 3. 인간과 로봇의 공존을 위한 융합기술 동향, 이인호, 미래융합연구센터, 융합연구리뷰 Vol.10, 2024.10.23. 4. 한국전자통신연구원(ETRI) 조영조 박사가 ‘로봇신문’에 연재한 로봇만화 ‘로봇의 역사’ (2024.09.06.~2024.12.13.) 5. AI 휴머노이드 로봇 동향 및 시사점, 정보통신기획평가원, 김용균 수석, 2024.7.5. 6. 기타 : 유진투자증권, 언론 보도  박찬석은 미래물류컨설팅의 대표로 재직 중이며, 물류/SCM 분야 컨설팅과 한국생산성본부, 한국통합물류협회 및 기업체 대상의 물류/SCM전문 강사로 출강 중에 있으며, 업체 컨설팅(물류센터 및 물류단지 개발) 등을 진행하고 있다. 이밖에 대외활동과 네이버 블로그 ‘박찬석의 물류/SCM 바로보기(http://blog.naver.com/neologis)’ 및 FaceBook에 ‘물류/SCM 포럼’을 운영하고 있다. 前. 물류단지 실수요 검증위원(국토교통부) 前. 교통영향평가 심의위원(행정중심복합도시건설청) 現. 국토교통부, 물류기업 지원 협의체, 물류인프라 및 물류정책 위원 現. 서울특별시, 인천광역시, 충청남도 물류단지 실수요 검증위원 現. 종합물류기업 인증 평가위원(교통연구원) 現. 인천광역시 글로벌 도시 전문가 그룹 항만항공자문위원회 위원 現. 제2기 고속도로 물류사업 전문가 그룹 전문위원 現. 유통/물류 실무위원(대한상공회의소) 現. 스마트 물류위원회 자문위원(통합물류협회) 現. 한국 SCM학회, 산업계 부회장 現. 한국녹색물류학회 이사 現. 한국생산성본부, 물류혁신 전문위원 및 한국통합물류협회, 물류/SCM 전문 강사 現. 물류/SCM 컬럼리스트 활동: 각종 사보 기고, 물류전문지 기고 활동 주요 컨설팅 및 교육 분야는 기업물류 최적화(물류전략 및 실행계획 수립, 공장물류 최적화), 물류센터 및 물류단지 개발(물류단지 실수요 검증, 사업성 분석, 각종 인허가), 물류Cost 및 성과지표, 물류/SCM 전략, 물류센터 기본 설계 및 운영 최적화, 물류보안과 제3자 물류 및 국제물류 분야 등이다 * E-Mail: mincho79@emapl.com H.p: 010-4533-8307 <저작권자 ⓒ 월간 물류매거진(www.ulogistics.co.kr) 무단전재 및 재배포금지>
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