현대차그룹, 아틀라스 로봇 양산 전략 공개: 제작 시간 단축과 비용 절감 목표

보스턴 다이내믹스는 휴머노이드 로봇 아틀라스를 만드는 현장을 공개하며 금속 가공, 정밀 부품 조립, 로봇 수리 과정을 선보였습니다. 이 과정에서 로봇 제작 시간을 현재 하루에서 1시간으로 줄이겠다는 목표를 밝혔습니다.

현대차그룹은 여기서 한 발 더 나아가 2028년까지 연간 3만 대 규모의 로봇 생산 체계를 갖추겠다는 계획을 발표했습니다. 증권가에서는 아틀라스의 초기 생산 원가가 약 2억 원으로 추정되지만, 생산 규모가 커지면 4천만 원대까지 낮아질 수 있다는 전망이 나왔습니다. 이는 아직 실제로 달성된 원가는 아니며, 아틀라스처럼 복잡한 로봇을 빠르고 저렴하게 만들 방안이 이번 공개된 영상에 담겨 있습니다.

보스턴 다이내믹스의 프로토타입 오퍼레이션 조직은 개발 중인 로봇을 제작하고 시험하며 문제를 수정하는 역할을 담당하고 있습니다. 이곳에서는 CNC 공작 기계를 활용해 로봇 관절용 기어와 같은 정밀 부품을 직접 가공합니다.

로봇 관절에 사용되는 기어는 모터의 빠른 회전을 관절에서 필요한 힘으로 바꿔주는 감속기에 사용됩니다. 예를 들어 감속비가 10대 1인 경우, 모터가 열 바퀴 도는 동안 관절은 한 바퀴 회전하며 이론적으로 회전력은 10배가 됩니다. 그러나 기어 이빨 사이에 유격, 즉 백래시가 있으면 모터 움직임이 관절에 즉시 전달되지 않아 로봇의 균형 조절 시 오차가 발생할 수 있습니다. 반대로 기어를 너무 빡빡하게 맞물리면 마찰과 열이 커져 효율이 떨어지므로, 정확한 가공, 조립 정렬, 윤활 등을 함께 고려해야 합니다.

회사 내부에서 직접 정밀 부품을 만드는 이유는 개발 속도 향상에 있습니다. 로봇 시험 중 부품 문제 발견 시, 외부 업체에 맡기면 수정된 부품을 받기까지 며칠이 걸릴 수 있지만, 설계 엔지니어와 제작 담당자가 같은 공간에서 일하면 문제 확인 후 수정된 부품을 바로 다음 시험에 투입할 수 있어 개발 과정을 빠르게 진행할 수 있습니다.

설계가 확정되어 동일한 부품을 수만 개씩 생산하는 대량 생산 단계에서는 CNC 가공만으로는 한계가 있습니다. 예를 들어, 부품 하나를 깎는 데 한 시간이 걸리면 만 개를 만들기 위해 가공 시간만 만 시간이 필요합니다. 이와 관련하여 피규어(Figure) 사의 사례를 비교해 볼 수 있습니다.

피규어는 이전 모델 피규어 O2를 만들 때 CNC 가공을 주로 활용했지만, 대량 생산을 고려한 피에서는 부품 설계를 변경하고 금형 공정을 적극 도입했습니다. 금형 공정에는 녹인 금속을 틀에 넣어 굳히는 다이캐스팅, 플라스틱을 모양대로 만드는 사출 성형, 금속판을 눌러 형태를 만드는 프레스 방식 등이 있습니다. 피규어의 설명에 따르면, CNC로 일주일 넘게 걸리던 일부 부품을 금형 공정으로 바꾸면서 개별 부품의 성형 시간을 20초 이내로 단축할 수 있었습니다. 이는 금형 제작 및 검사 시간을 제외한 성형 시간만을 의미합니다. 이처럼 금형 공정은 같은 형상의 부품을 반복 생산하는 데 큰 차이를 만듭니다.

하지만 모든 부품을 금형으로 바꾸는 것은 아닙니다. 큰 형상은 금형으로 만들고, 베어링이나 축 구멍처럼 높은 정밀도가 필요한 곳은 CNC로 마무리할 수 있습니다. 금형은 초기 제작 비용이 많이 들고, 설계가 변경되면 수정하거나 새로 만들어야 하는 부담이 있습니다. 개발 단계에서 쉽게 변경 가능했던 부품도 양산 단계에서는 변경 비용이 훨씬 커질 수 있으므로, 어떤 부품을 금형으로 만들고 어떤 부품을 정밀 가공할지 신중하게 판단해야 합니다. 아틀라스 역시 현재 정밀 가공과 빠른 설계 수정이 강조되지만, 연간 3만 대를 생산하려면 각 부품에 적합한 양산 공정과 공급망 구축이 중요해질 것입니다.

수만 대의 로봇을 생산하려면 부품 제작 속도만큼 전체 조립 과정도 중요합니다. 조립 공정의 효율화를 높이거나, 조립해야 할 부품과 작업 수를 줄이는 두 가지 방법이 있습니다. 예를 들어, 나사 여러 개로 연결하던 부품을 하나로 통합하면 위치 맞추기, 조이기, 검사 등의 작업이 줄어듭니다. 로봇 한 대당 조립 시간을 10분 줄이면 만 대 생산 시 총 1667시간을 절약할 수 있습니다.

그러나 부품을 너무 크게 통합하면 작은 고장에도 전체를 교체해야 할 수도 있습니다. 따라서 조립하기 쉬운 설계와 수리하기 쉬운 설계를 함께 고려하는 것이 중요합니다.

아틀라스의 제작 시간 단축 목표는 로봇 한 대를 처음부터 끝까지 조립하는 데 걸리는 시간과, 생산 라인에서 완성된 로봇이 나오는 간격인 '사이클 타임'을 구분해서 볼 필요가 있습니다. 여러 대를 동시에 조립하면 각 로봇 작업에 몇 시간이 걸리더라도 완성품은 한 시간마다 나올 수 있습니다. 이번 공개 영상에서 언급된 '하루, 1시간, 수분' 같은 숫자들은 정확히 어떤 공정 범위를 의미하는지 명확히 제시되지 않아, 이를 생산량으로 바로 환산하기는 어렵습니다.

그러나 더 중요한 것은 전체 공정에서 시간이 오래 걸리는 부분을 개선하고 완성품이 일정하게 나올 수 있도록 만드는 것입니다. 생산 라인을 빠르게 돌린다고 해서 비용이 무조건 낮아지는 것은 아닙니다. 제품에 문제가 생겨 다시 뜯어서 고쳐야 한다면 절약한 시간보다 더 많은 시간이 소요될 수 있으므로, 재작업을 줄이는 안정적인 품질 관리가 비용 절감에 핵심적입니다.

대량 생산에서는 로봇을 한 대씩 잘 만드는 수준을 넘어, 똑같은 설계로 만든 수많은 로봇이 일정한 품질을 유지하도록 만드는 것이 중요합니다. 피규어는 피규어 O3의 생산 확대를 위해 조립 공정에 50곳 이상의 검사 지점을 마련하고, 완성된 로봇은 80개 이상의 기능 검증을 거친다고 밝혔습니다. 당시 발표된 최종 검사의 최초 통과율은 80% 이상이었습니다. 이는 초기 검사에서 80%가 통과하더라도 나머지 20%는 문제 확인, 수정, 재검사 과정이 필요하다는 의미입니다.

재작업이 많아질수록 생산 라인에 병목이 생기고 실제 비용도 높아지므로, 피규어는 로봇에 스쿼트나 팔 운동을 수천 번 반복시키는 시험을 진행하여 초기 문제를 발견합니다. 보스턴 다이내믹스의 시제품 제작 조직은 로봇 제작뿐 아니라 시험 및 유지 보수도 담당하며, 개발 중 고장 발생 시 부품 수리 및 원인 분석을 통해 설계나 조립 과정의 문제를 파악하여 다음 로봇에서 동일한 문제가 반복되는 것을 줄입니다. 로봇이 실제 고객 공장에 투입되면, 로봇이 멈춰 있는 동안 발생하는 손실을 최소화하기 위해 수리 편의성 또한 중요해집니다.

로봇이 고객 공장에 투입되면 수리로 인한 또 다른 비용, 즉 로봇이 멈춰 있는 동안의 손실이 발생합니다. 고장 부품을 이틀 기다리는 것과 한 시간 만에 교체하는 것은 큰 차이가 있으므로, 로봇은 고장이 적게 발생하도록 만드는 것뿐만 아니라 고장 난 부품에 쉽게 접근하고 빠르게 교체할 수 있도록 설계하는 것이 중요합니다. 부품 종류가 적으면 예비 부품 확보 및 관리도 수월해집니다.

보스턴 다이내믹스가 최근 공개한 아틀라스의 새로운 손은 좋은 사례입니다. 개발진이 다섯 번째 손가락을 생략한 이유는 구동 장치 세 개와 그에 따른 비용, 부피, 고장 가능성이 늘어나기 때문이었습니다. 양산 관점에서 보면 손가락 하나를 줄임으로써 구동 장치뿐만 아니라 관련 부품, 배선, 조립 과정에서 고려해야 할 대상도 줄일 수 있습니다. 이를 수만 대에 적용하면 부품 비용과 생산 공정에 미치는 영향이 매우 커집니다. 물론 손가락을 줄여서 필요한 작업 능력이 떨어진다면 손해이겠지만, 결국 필요한 작업 성능을 확보하면서 구조를 얼마나 단순하게 만들 수 있느냐가 핵심입니다.

로봇 제작 속도 향상, 조립 시간 및 재작업 감소, 부품 표준화 등의 변화가 모이면 생산 원가를 낮출 수 있으며, 여기에 생산량 증가에 따른 규모의 경제 효과가 더해집니다. 삼성증권의 추정을 활용한 2024년 1월 보도에 따르면, 아틀라스의 초기 생산 원가는 대당 약 13만~14만 달러(당시 환율로 약 2억 원) 수준이었으나, 생산 규모가 커지면 크게 달라집니다. 1만 대 규모에서는 대당 5만 달러, 3만 대 규모에서는 3만 5천 달러, 5만 대 규모에서는 3만 달러까지 낮아질 수 있다는 전망입니다.

한화로 약 4천만 원대까지 내려간다는 이야기는 5만 대 생산 규모를 가정한 추정치입니다. 이는 현대차그룹이 발표한 연간 3만 대 생산 능력 목표와는 조건이 다르며 실제 달성 원가나 판매 가격은 아니지만, 생산량의 중요성을 보여줍니다. 예를 들어, 1억 원을 투자해 금형을 제작할 때 100개만 생산하면 개당 100만 원의 금형비가 들지만, 만 개를 생산하면 개당 1만 원으로 줄어듭니다. 이는 초기 투자 비용을 더 많은 제품으로 나누어 부담하는 것입니다. 반대로, 공장 및 장비를 마련했음에도 주문이 부족하면 생산량이 적어져 투자비 회수가 어려워집니다. 따라서 로봇 양산에서는 생산 시설 확보뿐만 아니라 로봇을 사용할 고객과 현장을 확보하는 것이 매우 중요합니다. 이 지점에서 현대차그룹이 가진 조건들이 장점으로 부각됩니다.

현대모비스는 보스턴 다이내믹스와 함께 아틀라스의 핵심 부품인 액추에이터를 개발하고 공급하는 역할을 맡고 있습니다. 액추에이터는 모터, 감속기, 센서 등을 결합하여 로봇 관절을 움직이는 구동 장치로, 현대모비스는 휴머노이드 로봇 재료비의 60% 이상을 액추에이터가 차지할 수 있다고 설명했습니다. 이는 비용 절감 시 이 부품이 중요하게 고려되는 이유를 충분히 설명합니다.

휴머노이드 로봇에는 다양한 관절이 필요하지만, 필요한 힘과 크기가 비슷한 관절끼리 구동 장치를 공통화하면 부품 종류를 줄이고 개별 부품의 생산량을 늘릴 수 있습니다. 현대차그룹은 아틀라스 제품 공개 시 50개가 넘는 모터를 세 가지 핵심 유형으로 표준화했다고 밝혔습니다. 이는 각 관절에 필요한 성능을 유지하면서 사용할 부품 종류를 줄이는 방향이며, 부품 표준화는 개발, 생산, 재고 관리, 유지보수 전반에 이점을 가져옵니다.

현대모비스는 이미 보유한 생산 기술과 공급망을 로봇에 적용하여, 자동차의 전동식 조향 장치처럼 모터, 감속기, 센서가 함께 작동하는 정밀 구동 부품을 오랫동안 개발하고 대량 생산해온 경험이 있습니다. 물론 자동차 부품 생산 경험이 곧바로 로봇 관절 생산으로 이어진다는 의미는 아닙니다. 휴머노이드의 관절은 작은 공간에서 높은 힘을 내고 외부 충격을 견뎌야 하며, 반복 작업 시 열이 쌓이는 문제도 있어 모터 출력뿐만 아니라 복합적인 요소들을 고려해야 합니다.

현대차그룹은 로봇을 시험하고 실제 공장에 투입할 계열사들을 보유하고 있어, 로봇 생산에 필요한 공급망과 실제 사용처를 함께 확보할 수 있다는 장점이 있습니다. 지난 9월 미국 조지아주에 문을 연 RMc(로봇 메타플랜트 응용 센터)는 아틀라스가 실제 자동차 공장에 투입되기 전 작업을 배우고 검증하는 시설입니다. 이곳에서 자동차 부품을 집어 옮기고 조립 순서에 맞게 준비하는 등의 작업을 반복 훈련하고 있습니다.

현대차그룹은 2028년부터 아틀라스를 부품 서열 작업에 단계적으로 투입하고, 2030년에는 부품 조립과 같은 더 복잡한 작업으로 확대할 계획입니다. 이 시설이 중요한 이유는 단순히 로봇 동작을 연습시키는 것을 넘어, 실제 공장에서 발생할 수 있는 문제를 발견하고 그 결과를 로봇 성능 개선에 활용할 수 있기 때문입니다. 예를 들어, 로봇이 부품을 떨어뜨릴 경우, 카메라 인식 오류, 손가락 힘 부족, 이동 중 균형 흔들림 등 원인을 찾아 AI 소프트웨어 개선이나 부품 설계 수정에 반영할 수 있습니다.

여러 대의 로봇을 실제 작업에 투입하고 반복 시험을 병행하면 드물게 발생하는 실패까지 발견할 기회가 많아지고, 이 데이터를 학습과 검증에 활용할 수 있습니다. 현대차그룹은 앞으로 현대차와 기아의 글로벌 생산 시설에 아틀라스 25,000대 이상을 도입하겠다는 구상도 제시했습니다. 이 계획이 실현되면 현대차그룹은 로봇을 대량 생산하는 동시에 초기 물량을 사용할 현장까지 확보하게 됩니다. 또한, 공장에서 로봇 사용 중 발견한 문제를 다시 설계와 생산에 반영하여 자주 고장나는 부품은 개선하고, 불필요한 기능은 줄이며, 반복적으로 필요한 부품은 표준화하는 빠른 피드백 구조를 구축할 수 있습니다.

생산량이 늘어나면서 비용을 낮추고 실제 사용 데이터가 쌓이면서 제품을 개선할 수 있다면, 이 두 과정이 서로 맞물려 잘 돌아갈 것입니다. 하지만 현대차그룹이 아틀라스를 실제로 4천만 원에서 5천만 원 수준에 만들 수 있을지는 현재 공개된 자료만으로는 판단하기 어렵습니다.

그럼에도 불구하고 현대차그룹은 자동차를 대량 생산해온 경험, 부품 공급망, 그리고 로봇을 직접 투입할 공장까지 갖추고 있다는 점에서 확실히 유리한 조건에 있습니다. 앞으로 중요한 것은 이러한 강점이 실제 생산비 절감과 로봇의 작업 생산성으로 이어지는지 여부입니다. 아틀라스를 저렴하게 만들어도 고장이 잦거나 사람이 계속 도와줘야 한다면 경제성을 확보하기 어렵기 때문에, 결국 얼마나 싸게 만들었는지와 함께 실제 공장에서 얼마나 안정적으로 일을 해내는지가 현대차그룹의 로봇 양산 전략을 평가할 기준이 될 것입니다.