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클라우드 연결 없이 기기 내 AI 반도체로 원전 기자재 용접 등 고난도 작업을 스스로 수행하는 국산 AI 반도체 개발이 착수된다.

두산로보틱스는 산업통상부와 한국산업기술기획평가원이 공동으로 주관한 ‘K-온디바이스 AI 반도체 기술개발사업’과 ‘로봇산업 기술개발사업’에 각각 제안한 차세대 협동로봇 과제와 지능형 용접 솔루션 과제가 모두 국책과제로 선정됐다고 6일 밝혔다. 두 과제의 총 연구개발비는 약 989억 원이며 정부 지원금은 약 681억 원이다.

첫 번째 과제가 로봇의 두뇌에 해당하는 인지·판단·제어 능력을 강화하는 기반 기술 개발이다. 두 번째 과제는 이를 고난도 제조 현장에 적용하는 응용 기술 개발이다.

첫 번째 과제인 ‘온디바이스 AI 반도체 기반 차세대 협동로봇 기술 개발’의 핵심은 외부 PC나 클라우드 없이 로봇이 스스로 인지·판단·제어를 수행하도록 하는 것이다. 국산 AI 시스템반도체(SoC)에 AI 연산 전용장치(NPU)와 실시간 통신·제어 기능을 함께 담아 협동로봇에 탑재한다. 로봇은 카메라, 촉각, 힘·토크, 음성 등의 정보를 바탕으로 현장에서 직접 판단해 작업하게 된다.

두산로보틱스는 이 칩을 탑재한 협동로봇 3종(가반하중 5kg, 10kg, 20kg)과 양팔 작업 및 전방향 이동이 가능한 산업용 휴머노이드를 개발한다. 두산로보틱스가 총괄주관기관을 맡고 에이딘로보틱스, 모빌린트, 한국전자기술연구원, 한국생산기술연구원, 세이지, 고려대·동국대·세종대·연세대 산학협력단 등이 참여한다.

두 번째 과제인 ‘협동로봇·AI 기반 지능형 용접 솔루션 기술 개발’은 협동로봇에 AI와 디지털 트윈을 결합해 원전 기자재 수준의 고난도 용접을 자동화하는 것이 핵심이다. 로봇은 카메라로 용접 대상을 인식해 위치를 스스로 보정하고 숙련공 동작을 모방 학습해 용접 경로와 위빙(Weaving) 동작을 자동으로 만들어낸다. 위빙이란 용접 토치를 좌우로 흔들어 용접 폭과 품질을 고르게 만드는 기법이다.

두산로보틱스는 로봇의 용접 경로를 숙련공과 95% 이상 일치시키고, 경로 오차를 ±3mm 이내(국가공인 시험기관 기준)로 만드는 것을 목표로 한다. 또한 5층 이상의 다층 용접을 자동화해 작업 시간도 50% 이상 단축할 방침이다.

실증은 두산에너빌리티 원자력센터에서 진행한다. 원전 기자재 제조 공정의 가접(본 용접 전 임시 고정), 예열, 용접 작업 등에 우선 적용하고 원전 품질 인증을 확보한 뒤 조선, 플랜트, 방산 등으로 적용 범위를 넓힐 예정이다. 과제 기간은 45개월로, 두산로보틱스가 주관기관을, 딥엑스, 세이지, 국립창원대학교 산학협력단이 공동연구기관을 맡고 두산에너빌리티가 수요기업으로 참여한다.

두산로보틱스 박인원 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.