두산로보틱스가 총 연구개발비 약 989억 원 규모의 피지컬 인공지능(Physical AI) 관련 국책과제 2건에 잇달아 선정됐다. 두산로보틱스는 산업통상부와 한국산업기술기획평가원이 주관한 ‘K-온디바이스 AI 반도체 기술개발사업’과 ‘로봇산업 기술개발사업’에 제안한 차세대 협동로봇과 지능형 용접 솔루션 과제가 각각 선정됐다고 6일 밝혔다. 두 과제에 투입되는 정부 지원금은 약 681억 원이다.

두 과제는 협동로봇의 인지·판단·제어 능력을 높이는 기반 기술과 이를 제조 현장에 적용하는 응용 기술 개발로 나뉜다. 두산로보틱스는 관련 기술을 연계해 ‘한국형 피지컬 AI 협동로봇 통합 플랫폼’을 구축한다는 계획이다.

‘온디바이스 AI 반도체 기반 차세대 협동로봇 기술 개발’ 과제에서는 외부 컴퓨터나 클라우드 연결에 의존하지 않고 로봇 자체에서 인공지능 연산과 판단, 제어를 수행하는 기술을 개발한다.

국산 인공지능 시스템온칩(SoC)에 신경망처리장치(NPU)와 실시간 통신·제어 기능을 통합해 협동로봇에 탑재하는 방식이다. 로봇이 카메라와 촉각, 힘·토크, 음성 등에서 수집한 정보를 현장에서 처리해 작업을 수행하도록 하는 것이 목표다.

두산로보틱스는 해당 반도체를 적용해 가반하중 5㎏, 10㎏, 20㎏의 협동로봇 3종을 개발한다. 가반하중은 로봇이 들어 올려 작업할 수 있는 최대 무게를 뜻한다. 양팔 작업과 전방향 이동이 가능한 산업용 휴머노이드(Humanoid, 인간형 로봇) 개발도 추진한다.

개발된 로봇은 2곳 이상의 수요 현장에서 72시간 무중단 실증과 국제 안전인증 절차를 거칠 예정이다. 두산로보틱스는 2031년부터 표준 제품으로 상용화하는 것을 목표로 하고 있다.

이 과제는 54개월 동안 진행되며 두산로보틱스가 총괄주관기관을 맡는다. 에이딘로보틱스, 모빌린트, 한국전자기술연구원, 한국생산기술연구원, 세이지와 고려대·동국대·세종대·연세대 산학협력단 등이 참여한다.

두 번째 ‘협동로봇·AI 기반 지능형 용접 솔루션 기술 개발’ 과제는 협동로봇에 인공지능과 디지털 트윈(Digital Twin, 현실의 설비·공정을 가상공간에 구현하는 기술)을 결합해 원전 기자재 등에 필요한 고난도 용접을 자동화하는 데 초점을 맞춘다.

로봇이 카메라를 통해 용접 대상의 위치를 인식·보정하고 숙련 작업자의 동작을 학습해 용접 경로와 위빙(Weaving, 용접 토치를 좌우로 움직여 용접 폭과 품질을 일정하게 만드는 기법) 동작을 생성하도록 개발할 예정이다.

연구 목표는 로봇이 생성하는 용접 경로를 숙련 작업자와 95% 이상 일치시키고 국가공인 시험기관 기준 경로 오차를 ±3㎜ 이내로 낮추는 것이다. 5층 이상 다층 용접 자동화를 통해 작업 시간을 50% 이상 줄이는 것도 목표로 제시했다.

실증은 두산에너빌리티 원자력센터에서 진행한다. 원전 기자재 제조 과정의 가접과 예열, 용접 등에 우선 적용한 뒤 원전 품질 인증을 확보해 조선과 플랜트, 방산 분야 등으로 적용 범위를 확대할 계획이다.

해당 과제는 45개월간 진행된다. 두산로보틱스가 주관기관을 맡고 딥엑스, 세이지, 국립창원대학교 산학협력단이 공동연구기관으로 참여한다. 두산에너빌리티는 수요기업으로 참여한다.

두산로보틱스는 두 과제를 통해 인공지능 반도체와 소프트웨어, 로봇 하드웨어를 연계한 협동로봇 기술을 확보하고 제조 현장 적용을 추진한다는 방침이다.

박인원 두산로보틱스 사장은 “제조 현장의 인력난과 숙련 인력 고령화는 자동화 설비를 늘리는 것만으로는 해결되지 않는 구조적 문제”라며 “온디바이스 AI 반도체와 자체 협동로봇 플랫폼을 결합해, 숙련공의 암묵지까지 학습·재현하는 피지컬 AI 협동로봇을 한국 제조업의 새로운 경쟁력으로 만들어 가겠다”고 말했다.