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로봇 혁신: 생성형 AI와 디지털 트윈

일일 보고서 2024년 10월 25일
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목차

  1. 요약
  2. 생성형 AI의 이해와 적용
  3. 디지털 트윈 기술의 개념과 활용
  4. 로봇 산업의 최신 동향
  5. 협동로봇 시장의 성장과 전망
  6. 결론

1. 요약

  • 본 리포트는 생성형 AI와 디지털 트윈 기술이 로봇 산업에 미치는 영향을 분석합니다. 생성형 AI는 이미지, 텍스트 생성 등에서 창의적인 콘텐츠를 자동으로 생성하며, GAN, VAE, 트랜스포머 등의 기술을 사용합니다. 디지털 트윈은 물리적 대상을 디지털로 모델링하여 시뮬레이션하고, 특히 제조업 및 건설 등 다양한 산업 분야에서 활용됩니다. 이러한 기술들은 클로봇과 레인보우로보틱스와 같은 기업들에 의해 협동로봇 시장에서 크게 주목받고 있으며, 협동로봇은 인간과 함께 작업할 수 있는 안전하고 효율적인 자동화 솔루션으로 자리잡고 있습니다. 중국의 로봇 산업 또한 급성장하고 있어 글로벌 시장에서의 경쟁이 점차 심화되고 있습니다.

2. 생성형 AI의 이해와 적용

  • 2-1. 생성형 AI의 정의 및 특징

  • 생성형 AI는 기존 데이터를 학습하여 새로운 데이터를 생성하는 인공지능으로, 이미지, 텍스트, 음악, 영상 등 다양한 콘텐츠를 생성할 수 있습니다. 생성형 AI는 ''무엇인가를 새롭게 만들어내는 AI''로 정의될 수 있으며, 이는 기존 AI 기술이 특정 패턴을 학습하고 문제를 해결하는 역할을 하는 것과 차별화됩니다. 생성형 AI의 핵심 특성은 대화형 상호작용, 생성능력, 맞춤형 서비스, 적응성과 확장성, 자기학습 능력으로 요약될 수 있습니다.

  • 2-2. 생성형 AI 사례: 이미지, 텍스트 생성

  • 이미지 생성의 예로, 사용자로부터 입력받은 텍스트 설명에 따라 생성형 AI가 새로운 이미지를 만들어내는 사례가 있습니다. 예를 들어, 사용자가 '강아지가 우주복을 입고 달을 걷고 있는 장면'을 입력하면, 생성형 AI는 이를 기반으로 이미지를 생산할 수 있습니다. 또한, 생성형 AI는 텍스트 생성 분야에서도 활용되며, 예를 들어 뉴스 기사 작성을 자동화하거나 소설의 특정 장면을 창작하는 데에도 사용됩니다.

  • 2-3. 생성형 AI의 기술 기반: GAN, VAE, 트랜스포머

  • 생성형 AI는 주로 GAN(생성적 적대 신경망), VAE(변이형 자동인코더), 트랜스포머 등의 기술을 기반으로 작동합니다. GAN은 생성자와 판별자로 구성되어 상호작용하며 점진적으로 질 높은 데이터를 생성합니다. VAE는 입력 데이터와 유사한 새로운 인스턴스를 생성하는 데 사용되며, 주로 이미지 생성에 적용됩니다. 트랜스포머는 주로 자연어 처리 분야에서 사용되며, 일관성 있는 텍스트를 생성하는 데 효과적입니다.

3. 디지털 트윈 기술의 개념과 활용

  • 3-1. 디지털 트윈의 작동 원리

  • 디지털 트윈은 현실 세계의 물리적인 대상이나 프로세스를 디지털로 모델링하여 실시간으로 정보를 수집하고 분석하는 기술입니다. 이 기술은 데이터 수집 및 연결로 시작되며, 다양한 센서와 IoT 디바이스를 통해 현실에서 발생하는 데이터를 실시간으로 수집합니다. 수집된 데이터는 클라우드 기반의 플랫폼으로 전송되어 가공 및 저장됩니다. 그 후, 데이터를 기반으로 디지털 트윈은 물리적인 대상을 정교하게 모델링합니다. 이런 모델은 다양한 변수와 환경 요소를 고려하여 현실 세계에서의 행동을 예측하고 시뮬레이션할 수 있게 합니다. 마지막으로, 디지털 트윈은 실시간으로 변화에 대응하며, 현실 세계에서 발생하는 사건이나 변경 사항을 자동으로 업데이트하고 제어 신호를 통보합니다.

  • 3-2. 산업 분야에서의 디지털 트윈 응용

  • 디지털 트윈 기술은 여러 산업 분야에서 다양하게 응용됩니다. 제조업에서는 제품의 생명 주기 동안 발생하는 데이터를 바탕으로 제품 트윈을 사용하여 설계, 제조, 운영, 유지보수 단계에서 정보를 추적하고 최적화합니다. 또한, 프로세스 트윈은 제조 공정의 운영을 디지털화하여 생산 과정의 최적화와 안전성 개선에 기여합니다. 건설 분야에서는 시설 트윈을 통해 건물의 물리적 특성을 실시간으로 반영하여 에너지 소비와 유지보수 일정을 최적화할 수 있습니다. 이와 함께, 도시 트윈을 활용하여 도심의 교통 흐름 및 공공 안전을 향상시키는 스마트 시티 구현에도 중요합니다.

  • 3-3. 디지털 트윈 기술의 발전 단계

  • 디지털 트윈 기술의 구축 과정은 일반적으로 다음 단계로 나누어볼 수 있습니다. 첫째, 목표 및 범위를 정의하여 어떤 물리적인 대상을 디지털 트윈으로 모델링할지를 결정합니다. 둘째, 필요한 센서와 데이터 수집 방법을 계획합니다. 셋째, 수집된 데이터를 저장하고 처리할 데이터 인프라를 구축합니다. 넷째, 수집된 데이터를 기반으로 물리적 대상을 가상 모델로 만들고 시뮬레이션을 실시합니다. 마지막으로, 데이터를 분석하고 머신러닝 기술을 이용하여 모델을 개선하는 단계가 포함됩니다.

4. 로봇 산업의 최신 동향

  • 4-1. 클로봇의 코스닥 상장 및 기술력

  • 클로봇은 최근 코스닥에 상장하였으며, 2022년 2월에는 한국산업기술진흥원(KIAT)과 한국기술신용평가(KTCB)로부터 모두 ‘A등급’을 획득하였습니다. 클로봇은 제8회 대한민국 디지털 미래혁신 기업 대상에서 ‘카멜레온-로봇관제 시스템’으로 창업진흥원 원장상을 수상하였고, 현재 130여 개의 고객사를 확보하고 있습니다. 이 기업은 안내 로봇, 순찰 로봇, 배송 로봇, 제조 및 물류 솔루션 등 다양한 실내 자율주행 로봇 서비스를 제공하고 있으며, 최근에는 병원 배송 로봇 서비스를 시작하여 활용도를 높이고 있습니다. 클로봇은 2021년 국립암센터에서 다종·다수 병원 배송 로봇 서비스를 시작하였고, 이는 검체와 약제 이송에 로봇을 활용하여 분실 및 오염을 방지하는 성과를 거두었습니다. 2023년에는 자동화 수요 증가에 따라 소형 소팅봇 제작 및 필드 테스트를 마쳤습니다.

  • 4-2. 레인보우로보틱스의 로봇 플랫폼 및 협업

  • 레인보우로보틱스는 고성능 로봇 플랫폼을 개발하여 다양한 분야에서 응용되고 있습니다. 이 기업은 공장 자동화, 물류, 서비스 로봇 등 다양한 로봇 어플리케이션을 통해 산업 전반에 걸쳐 혁신을 주도하고 있습니다. 특히, 이들은 다른 기업들과의 협업을 통해 기술 개발과 시장 확대에 주력하고 있으며, 자율주행 기술 및 인공지능 기술을 접목하여 서비스 로봇의 효율성을 높이고 있습니다. 이를 통해 레인보우로보틱스는 협동 로봇 시장에서 두각을 나타내고 있으며, 향후 시장 점유율 확대를 위한 전략을 지속적으로 추진할 것으로 보입니다.

  • 4-3. 중국 로봇 산업의 경쟁력과 시장 점유율

  • 2022년 중국 산업용 로봇 시장 규모는 34억 2천만 달러로, 거래량은 266.4천 대에 달하며, 이 시장은 연평균 성장률(CAGR) 12.6%로 성장할 것으로 예상되고 있습니다. 중국의 산업화 및 자동화의 급속한 성장, 도시화 증가, 가처분 소득 증가 등이 시장 성장을 이끌고 있으며, 자동차, 의료 및 제약, 금속 및 기계 분야에서의 수요 증가가 두드러지고 있습니다. 특히, 코로나19 팬데믹 기간 동안 수동 작업에서 자동화 작업으로의 전환이 가속화되며, 로봇 수요가 증가했습니다. 이러한 요인들은 중국의 로봇 산업 경쟁력을 높이고 있으며, 세계적으로 높은 자동화 수준을 자랑하고 있습니다.

5. 협동로봇 시장의 성장과 전망

  • 5-1. 두산과 레인보우로보틱스의 협동로봇 경쟁

  • 2023년 7월 10일 기준으로 국내 협동로봇 시장에서는 두산과 레인보우로보틱스가 주요 경쟁사로 자리잡고 있습니다. 두산로보틱스는 국내 1위 업체로, 산업로봇과 함께 협동로봇 제품군을 확대하고 있습니다. 이 기업은 해외에서도 매출을 올리고 있으며, 이는 뛰어난 경쟁력과 인지도를 반영합니다. 특히, 두산그룹은 향후 5년 이내에 협동로봇 시장이 12조원 규모로 성장할 것으로 기대하고 있습니다. 반면, 레인보우로보틱스는 삼성전자의 지분투자를 통해 사업을 본격화하며 경쟁력을 높이고 있습니다. 올해 1월과 3월, 삼성전자는 레인보우로보틱스에 각각 590억원과 278억원을 투자하며 지분을 증가시켰습니다. 이로 인해 레인보우로보틱스는 향후 삼성전자의 자회사로 변화할 가능性도 존재합니다.

  • 5-2. 협동로봇의 산업 적용 사례

  • 협동로봇은 자동화 솔루션과 함께 노동력이 많이 필요한 생산 현장에서의 활용이 증가하고 있습니다. 기존 산업로봇이 사람과 분리된 공간에서 작업을 수행하는 것에 반해, 협동로봇은 사람과 함께 일하며 더 안전하고 신속한 작업을 가능하게 합니다. 특히, 신종 코로나바이러스 감염증(코로나19) 이후 인력난 문제가 부각되면서, 많은 기업들이 생산 및 물류 원가 절감을 위해 협동로봇을 채택하고 있습니다.

  • 5-3. 협동로봇 시장의 미래 전망

  • 글로벌 협동로봇 시장은 2021년 11억 달러에서 2028년에는 92억 달러로 급격히 성장할 것으로 전망되고 있습니다. 이는 시장의 매력적인 투자처로서의 위상을 강화시키며, 협동로봇의 필요성이 증가하는 배경이 됩니다. 따라서 최근 국내 주요 기업들이 협동로봇 시장에 눈독을 들이고 있는 이유가 여기에 있습니다. 협동로봇은 산업현장 인력난 문제를 해결하는 데 매우 유용한 기술로, 앞으로의 기술 발전과 시장 확장은 더욱 기대됩니다.

6. 결론

  • 리포트에서 탐구한 생성형 AI와 디지털 트윈 기술은 로봇 산업 내에서 중요한 혁신적 요소로 자리매김하고 있습니다. 생성형 AI는 다양한 콘텐츠를 자동으로 생성하여 기존 산업을 더욱 창의적으로 발전시키며, 디지털 트윈은 물리적 대상을 가상으로 재현하여 운영 효율성을 극대화하는 데 기여합니다. 클로봇과 레인보우로보틱스는 이러한 기술을 활용하여 협동로봇 시장에서 선도적 위치를 확보하고 있습니다. 그러나 이러한 기술들의 효과적인 활용을 위해서는 지속적인 기술 개발과 시장 확대 노력이 요구됩니다. 향후 로봇 산업에서는 생성형 AI와 디지털 트윈의 더 깊은 통합이 예상되며, 이러한 혁신이 다양한 산업에 걸쳐 어떻게 적용될지에 대한 탐구가 필요합니다. 이는 특히 디지털 트윈을 통한 실시간 데이터 분석과 시뮬레이션이 더욱 발전할 가능성을 열며, 협동로봇의 안전성과 효율성이 강화될 전망입니다. 이러한 발전은 로봇 산업 전체의 경쟁력을 높여 실제 산업 환경에서의 활용도를 증대시킬 것입니다.

7. 용어집

  • 7-1. 생성형 AI [기술]

  • 생성형 AI는 주어진 데이터를 기반으로 새로운 데이터를 생성하는 인공지능 기술로, 다양한 콘텐츠를 생성할 수 있는 능력을 보유합니다. AI가 창의적인 작업을 자동화하고 개인화된 경험을 제공할 수 있는 잠재력을 가지고 있어 많은 산업 분야에서 활용됩니다.

  • 7-2. 디지털 트윈 [기술]

  • 디지털 트윈 기술은 현실의 물리적 대상이나 프로세스를 디지털로 재현하여 시뮬레이션을 가능하게 하여, 다양한 산업에서 활용됩니다. 이는 특히 운영 효율성을 높이고, 제품의 수명주기를 관리하는 데 중점적으로 사용됩니다.

  • 7-3. 클로봇 [회사]

  • 클로봇은 실내 자율주행 로봇 시장에서 활발히 활동 중인 기업으로, 다양한 실내 환경에서 로봇 솔루션을 제공하며 기술력과 성장성을 인정받고 있습니다. 최근 코스닥 상장을 추진 중입니다.

  • 7-4. 레인보우로보틱스 [회사]

  • 레인보우로보틱스는 로봇 기술을 내재화하며 다양한 로봇 플랫폼을 제공하는 전문 기업입니다. 협동로봇과 이동형 로봇 분야에 주력하고 있으며, 최근 플라잎과의 협력으로 산업용 솔루션 개발에 박차를 가하고 있습니다.

8. 출처 문서