물류매거진

박찬석의 물류時論(143) / 휴머노이드 로봇의 이해와 물류산업 적용과 시사점(3/5)

ㆍ게재년/월

2025/07

휴머노이드 로봇의 이해와 물류산업 적용과 시사점(3/5)

③ 휴머노이드 로봇의 개발 동향과 성장동력

휴머노이드 로봇의 5대 핵심기술과 AI기술의 적용

■ 휴머노이드 로봇의 5대 핵심기술과 개발 현황1)

인간형 로봇인 휴머노이드 로봇도 사람처럼 움직이거나 일을 하기 위해 두뇌, 심장, 손, 발 그리고 감각이 필요하다. 따라서 범용성과 활용성을 극대화하기 위해서는 인간과 동일한 폼팩터를 갖춘 로봇이어야 한다. 로봇업계에서는 5개의 기술 가운데 사람과의 상호작용을 위한 로봇 지능과 안정적으로 걷는 이족 보행 능력이 가장 중요하다고 전망한다.

① 인공지능 : 두뇌에 해당하는 인공지능은 휴머노이드 로봇이 상황을 인식하고 능동적인 기능 수행을 위해 꼭 필요하다. 최근에는 여러 센서를 통해 파악된 데이터를 이용해 분석·판단하는 머신러닝, 딥러닝, 클라우드를 통해 내용을 공유하는 방법이 사용되고 있다. 이에 로봇업계에서는 인공지능 발전을 위해 자율성과 커뮤니케이션에 주안점을 두고 연구를 지속하고 있다.

② 배터리 : 휴머노이드 로봇을 움직이는 동력인 배터리는 최대한의 작업시간과 높은 출력을 제공하는 성능이 필요하다. 최근 옵티머스(Optimus)를 공개해 이슈가 된 테슬라는 휴머노이드 로봇의 구동부에 배터리팩을 탑재했다. 옵티머스에는 52V 배터리가 사용되며, 한번 충전하면 하루종일 움직일 수 있다. 보스턴 다이내믹스의 휴머노이드 로봇인 아틀라스(Atlas)가 한번 충전시 1시간 동안 움직일 수 있었던 것에 비해 매우 효율적인 성능이다.

③ 그리퍼 : 인간형 로봇의 손에 해당하는 그리퍼는 2개, 3개, 5개의 손가락으로 구분되며, 휴머노이드 로봇에는 주로 5개 손가락이 사용된다. 구동 방법에 따라 각 관절에 모터가 장착돼 움직이는 모터 구동 방식, 동작 부위와 구동부가 분리된 힘줄 구동 방식으로 나뉜다. 전문가들은 휴머노이드 로봇에서 손의 역할을 하는 그리퍼는 세심한 움직임이 요구되는 서비스에는 물론 절단 장애인을 보조하는 의수로 활용될 가능성도 있다고 전망한다.

④ 보행능력 : 사람의 발에 해당하는 보행능력과 균형감각 기술은 낙상 등의 사고를 방지하고 안정적인 이동과 현장에서의 원활한 작업 수행에 필요하다. 다른 로봇과는 달리 휴머노이드 로봇은 두 발을 이용한 직립 보행이 가능하다는 점에서 특히 주목받고 있다.

⑤ 센서 : 사람처럼 느끼고 교감할 수 있는 센서도 핵심기술 가운데 하나다. 실제로 온도나 압력 등을 인지하고 기기간의 호환을 위해 정상 및 비정상 상황판별 기술을 개발하는 한편, 다중 객체 사이의 행위 인식기술도 개발 중이다.

전문가들은 위 5개 기술 가운데 휴머노이드 로봇의 장점을 극대화하기 위해서는 인공지능 소프트웨어와 보행능력이 가장 중요하다고 전망한다.

고도의 작업 수행 및 인간과의 상호작용을 위한 인지, 판단, 학습 등을 포함한 로봇 지능 소프트웨어가 비약적인 발전을 해야 하며, 현재 많은 기업이 로봇 지능 기술의 중요성을 인지하고 로봇 지능 소프트웨어 관련 연구개발과 이를 활용한 서비스 발굴에 집중하고 있다. 최근 등장하는 휴머노이드 로봇들은 이족 보행도 가상공간에서 학습하고 훈련한다.

기존과 같이 보행 프로그래밍을 개발해서 실제 상황에 적용해보고 실패하면 수정하는 시행착오(Trial & Error) 방식에서 접근법을 달리하고 있다. 테슬라의 이족 보행 로봇 옵티머스는 사람의 행동을 인공지능이 모방해 학습하고 이 데이터를 통한 시뮬레이션이 이뤄진다. 팔과 다리를 카메라로 확인하고 걸어 다닐 때도 특정 관절의 위치를 알고 움직인다. 물건을 분류할 때에도 안정적으로 균형을 잡는다.

■ 휴머노이드 로봇과 AI 기술

휴머노이드 로봇에 요구되는 기술은 요소 기술의 발전과 함께 달라져 왔는데, 최근에는 AI가 로봇의 필수 기술로써 강조되고 있다. 로봇의 운동역학을 정확하게 처리하기 위해서는 고전적 방법론의 한계를 극복하기 위한 새로운 대안이 필요했고, 이에 대하여 AI기술은 효과적인 대안으로 인식되고 있다.

로봇 제어를 위한 단계를 크게 3가지로 구분한다면, 환경을 인식하고 이해하는 인지(Perception)영역, 수집된 정보를 바탕으로 행동을 계획하는 판단(Planning)영역, 계획된 동작을 실제로 실행하는 제어(Action)영역으로 구분하는 것이 일반적이다. 휴머노이드 로봇에는 대규모 언어모형(LLM), 강화학습, 대규모 행동모형(LAM/LBM), 종단간 신경망모형(EndtoEnd neural network model) 등과 같은 AI 기술들이 적용되고 있다.

그리고 멀티모달 모델의 발전이 Vision과 Language의 경계를 허물게 된 것처럼, 인지-판단을 하나의 Foundation Model로 풀기도 하고, 인지-판단-제어까지 하나의 통합 모델로 풀기 위한 Robot Foundation Model 접근 방식 또한 Google DeepMind, Covariant와 같은 글로벌 기업에서 초기 시도를 하고 있는 상황이다.

휴머노이드 로봇의 성장 동력2)

■ 생성형 AI 기술의 혁신적 발전

생성형 AI 기술이 대규모 데이터 학습, 가상환경 훈련, 인간 행동 패턴 학습, 통합 운영 체계와 결합되며, 휴머노이드 로봇의 기술적 한계를 극복함에 따라 로봇의 게임 체인저로 부상하고 있다.

① 【파운데이션 모델】 대규모 데이터로 사전 학습된 AI 모델로, 다양한 작업에 공통적으로 활용 가능한 기반 모델을 의미하며, 구글의 ‘RT-1’은 대규모 데이터 학습을 통해 사전에 학습하지 않은 업무도 수행 가능한 수준으로 발전.

② 【로봇 훈련 플랫폼】 가상환경에서 행동 모방 훈련을 통해 실제 환경에서의 정교한 동작 구현이 가능한 플랫폼 기술로써, 엔비디아의 ‘GROOT’는 시뮬레이션 환경에서 상황을 학습하고 효율적이고 안전한 로봇훈련 체계를 구축.

③ 【동작학습 모델】 인간의 행동 패턴을 분석하고 학습하여 로봇이 독립적으로 동작할 수 있게하는 AI 모델 기술을 말하며, 멀티플의 ‘LAM’은 복수의 업무를 독립적으로 수행하며, 인간의 자연스러운 움직임을 모방한 동작 구현이 가능하다.

④ 【로봇 운영 체계】 다수의 로봇을 통합적으로 제어하고 운영할 수 있는 시스템으로, 하드웨어와 소프트웨어를 일괄 제어하는 것으로 엔비디아의 ‘코스모스’는 AI 기반 통합 제어 시스템을 통해 다수의 로봇 협업이 가능하여, 산업 현장 도입시 운영 효율성을 크게 향상시킬 수 있다.

LMM(Large Multimodal Model)은 텍스트, 오디오, 비디오 등 언어 데이터를 이해하고 자료를 생성하는 기술인 반면 LAM(Large Action Model)은 인간의 행동패턴을 학습하여 로봇이 독립적인 동작을 수행할 수 있게 하는 모델이다.

기존 로봇 작동방식은 엔지니어가 일일이 프로그래밍을 통해 조작해야 했으나, 휴머노이드 로봇은 LAM AI를 통해 인간 동작을 학습함으로써 스스로 복수 단위의 업무 수행이 가능해졌다.

■ 대량 생산을 통한 가격경쟁력 강화

① 글로벌 대량생산 체제 구축으로 생산 단가 급격한 하락세 실현

연도별 휴머노이드 로봇 생산단가는 지속적으로 하락하는 추세이며, 2022년 25만 달러에서 2023년 15만 달러까지 하락한 것으로 분석되고 있다. BMW, 아마존 등 글로벌 기업들의 휴머노이드 로봇 도입이 본격화되며 양산 체제가 구축되고 있어, 테슬라는 옴티머스의 목표 가격을 2만 달러 수준으로 제시하였다.

② 저가형 모델 출시와 리스 방식 도입으로 시장 진입장벽 완화

미국 피규어사가 개발한 Figure 02는 5시간 연속 운용과 시간당 5㎞ 이동이 가능한 고성능을 갖추면서도 리스 비용은 월 500달러 미만으로 책정하여 시장의 주목을 받고 있다. 중국 엔진AI사는 PM01 휴머노이드 모델을 8.8만 위안(약 1,760만원/1.4만 달러)에 출시하여 가격경쟁력을 통한 시장 공략에 나서는 등 저가형 모델 출시를 가속화하고 있다.

③ 부품 표준화와 생산 공정 효율화로 추가적인 원가 절감 기대

휴머노이드 로봇 전용 생산 라인 구축과 핵심 부품의 모듈화로 생산 효율성이 증가하고 있으며, 배터리·센서 등 주요 부품 가격도 지속적으로 하락하고 있다.

제조사들의 대규모 투자로 연구개발 및 생산 인프라가 확충되며 향후 5년내 현재 가격의 절반 수준까지 지속 하락할 것으로 전망된다.

■ 글로벌 고령화 및 리쇼어링 가속화에 따른 수요 급증

① 글로벌 생산가능인구 감소와 고령화 심화로 노동력 대체 수단으로 부각

2020년을 전후로 일본, 프랑스, 독일 등 주요 선진국들이 초고령화 사회(65세 이상 인구 20% 이상)에 진입하였으며, 한국도 2026년 진입 예정.

② 미중 갈등으로 리쇼어링과 글로벌 임금상승은 휴모노이드 로봇의 도입을 가속화

미국과 베트남 등 글로벌 생산기지의 월평균 임금이 2012~2021년 연평균 8.8%, 5.5% 상승하며 노동력 보완을 위한 로봇 수요 증가.

미중 갈등으로 인한 리쇼어링 가속화로 기존 저임금 노동력 기반의 공급 구조가 약화되며, 대체 인력으로서 휴머노이드 로봇 도입 필요성 증가.

③ 산업 현장을 넘어 고령자 케어와 가사 지원까지 활용 범위 확대 전망

선진국을 중심으로 고령화 심화는 휴머노이드 로봇 시장의 성장을 가속화할 것으로 전망되며, 2050년까지 전세계 60세 이상 인구가 21억명으로 2배 증가할 것으로 예상된다.

미국 및 유럽 등의 반이민 정책으로 인한 저임금노동력 공급 감소도 자동화 수요를 견인할 전망이며, 반도체 산업과 같은 정부 차원의 지원도 기대된다.

■ 노동 대체율 증가에 기여3)

로봇 혁신이 개화하는 중국에는 이미 사람과 조명 없이 돌아가는 다크 팩토리가 등장하였다. 미국 제조업을 부활시키겠다며 당선된 트럼프 대통령은 관세 부과를 레버리지로 미국내 공장 건설을 압박 중이다. 그런데 로봇의 공장 투입으로 인건비 감축을 시도한다면 평균 임금이 높은 시장일수록 로봇의 대체 효율성이 높다. 현재 미국내 휴머노이드가 침투 가능한 노동 시장 규모는 3조 달러 규모로 추정되고 있다.

모건스탠리는 2025년 2월 발간한 ‘The Humanoid 100’ 보고서에서 미국의 75% 직종과 40% 노동력을 휴머노이드가 침투 가능한 시장으로 가정해 6,300만대 휴머노이드의 3조 달러 시장 규모를 추산했다. 휴머노이드의 노동 대체는 2030년부터 가시화되며 2040년경 서빙 로봇은 170만대로 피크아웃하고, 아직 로봇이 하기 어렵다고 여겨지는 간호 업무(Healthcare Practitioner), 세일즈, 일반 사무 업무도 각각 100만대 이상의 로봇이 침투하기 시작한다.

휴머노이드 옵티머스를 만드는 테슬라의 일론 머스크 CEO는 “미래에는 모두가 한 대 이상 로봇을 소유할 것”이라며 2040년 경 휴머노이드 100억대 보급을 전망했는데, 잠재적으로 스마트폰처럼 모두에게 한 대씩 보급될 것이기 때문이다.

Physical AI 개화로 생산 투입 요소로서 인적 노동은 휴머노이드 로봇으로 상당 부분 대체 가능하다는 인식이다.

휴머노이드 로봇의 적응 곡선과 적용 분야

■ 초기 휴머노이드 로봇의 적응 곡선4)

초기 휴머노이드 로봇의 적응 곡선은 아래 그림과 같이 초기 자동차의 보급 형태와 적응 곡선과 유사할 것으로 전망되고 있다.

■ 휴머노이드 로봇의 적용 분야

향후 휴머노이드 로봇이 우리의 글로벌 생태계에 들어올 것으로 예상되는 9가지 주요 분야이며, 이러한 분야는 위험, 반복성, 높은 노동 비용, 노조 가입률을 포함하여 휴머노이드 도입에 적합한 요인을 선별한다.

핵심 소재부품의 무기화 등 돌발 변수 존재

로봇 공급망은 소재·부품·SW, 제조, 시스템 통합, 수요기업 순으로 구성돼 있다. 구동, 구조, 제어, 센싱 등의 소재·부품 기술력이 완제품의 성능과 신뢰성을 결정하는 구조라고 할 수 있다. 소재·부품 공급망이 특정 국가나 지역에 집중되어 있을 경우 공급망 혼란 가능성이 커질 수 있다. 실례로 바나듐 기반 소재는 혁신 소재로 로봇 모터와 인공근육의 소형화, 다기능화에 활용된다. 티타늄 금속, 마그네슘·알루미늄 합금과 같은 경합금은 강도 대비 중량 비율 측면에서 특별한 관심을 끄는 소재다.

로봇산업의 공급망 측면에서 보면 원자재 중 상당 부분을 중국에 의존하는 상황이다. 현재와 같은 지정학적 위기하에서는 공급망에 위험 요인으로 작용될 수 있다. 현재 유럽은 원자재 단계에서 총 45개 원자재 중 52%를 중국에서 공급받고 있으며, 그 뒤를 이어 아프리카 11%, 라틴아메리카 8%, 기타 아시아 6%의 순이다.

부품 역시 무기화가 가능한 분야다. 로봇의 경우 로봇 원가의 절반 이상을 차지하는 핵심 부품인 감속기, 서보모터 등은 일본이 글로벌 시장을 거의 독점하고 있다. 부품 공급망의 경우 미-중 갈등에서 오는 혼란보다는 국가간 갈등이나 자연재해로 인한 가능성이 높은 편이다.

주1. 테크월드, 휴머노이드 로봇의 5대 핵심기술과 개발현황, 2025.04.22. 기사 수정 인용

주2. IITP ICT Brief, 2025-02호, 정보통신정책 평가원, 2025.1.17., p1~7 내용 인용 및 수정

주3. 휴머노이드 ETF 투자 전략, 신한투자증권, 2025. 4, p1~3.내용 부분 인용

주4. [2025-2035 메타트렌드 보고서] 휴머노이드 로봇의 등장: 앞으로의 10년을 형성하는 최고의 휴머노이드 로봇 16가지와 산업, 사회, 경제에 미치는 영향을 알아본다.-사단법인 유엔미래포럼 - https://www.unfuture.org/3629

-참고문헌 및 자료-

1. 휴머노이드 ETF 투자 전략, 신한투자증권, 2025. 4,

2. AI 휴머노이드 진화 특성: 美-中 비교를 중심으로, 한국전자통신연구원, 2025.3.15

3. 미중 경쟁에 따른 중국의 AI 혁신전략과 우리 산업의 대응, KIET 산업경제, 2025.3

4. IITP ICT Brief, 2025-02호, 정보통신정책 평가원, 2025.1.17

5. 테크월드, 휴머노이드 로봇의 5대 핵심기술과 개발현황, 2025.04.22. 기사

6. Humanoid Robot: The AI accelerant, Goldman Sachs, Global X Research, 2025.1

7. 휴머노이드 로봇 특이점이 온다, 하나금융연구소, 산업이슈 제7호, 2024. 10. 7.

8. https://www.sktenterprise.com/bizInsight/blogDetail/dev/13015

9. [2025-2035 메타트렌드 보고서] 휴머노이드 로봇의 등장: 사단법인 유엔미래포럼 https://www.unfuture.org/3629

10. 테크월드, 전자신문 등 언론자료

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