📰 웨어러블 로봇 입고 車 조립…"어깨 관절 힘 40%만 썼다"
현대차·기아 '엑스블 숄더' 공개
어깨·팔꿈치 등 상완근력 보조
건설·항공 등으로 판매 확대
“현대자동차·기아의 착용형(웨어러블) 로봇 ‘엑스블 숄더’를 입고 작업하면 어깨 관절 부하를 최대 60% 줄일 수 있습니다. 충전이 필요 없고 세척도 가능합니다.”
현대차·기아가 지난 27일 경기 현대모터스튜디오 고양에서 엑스블 숄더를 공개했다. 어깨, 팔꿈치 등 상완 근력을 보조하는 착용형 로봇이다. 팔을 올려 작업하는 현장에 특화됐다. 현대차그룹 연구개발(R&D) 본부 로보틱스랩은 착용형 로봇 시장에서 새로운 성장 동력을 찾기 위해 2018년부터 산업용 로봇 연구를 시작했다. 작업자 300여 명에게 시제품을 지급해 개선 사항을 듣고 이번에 완성품을 내놨다.
엑스블 숄더는 보조장치를 단 옷에 가까웠다. 몸에 맞는 사이즈의 그물 모양 조끼를 입고 지지대에 팔을 끼웠다. 착용에는 30초도 걸리지 않았다. 약 1.9㎏ 무게의 조끼는 생각보다 가벼웠다. 처음에는 팔이 자꾸 위로 치솟았다. 현장 관계자는 “작업자가 대부분 남성이다 보니 여성은 받치는 힘이 크게 느껴질 수 있다”고 설명했다. 조금 익숙해지자 두 팔을 180도로 자유롭게 움직일 수 있었다. 5㎏ 아령을 한 손으로 들어보니 평소 때와 달리 가뿐했다. 자동차 하부 조립을 할 땐 너트를 조이려면 계속 팔을 계속 올리고 있어야 하는데, 로봇이 도와준 덕에 훨씬 쉬웠다.
엑스블 숄더는 전동 모터 없이 무동력으로 작동해 별도 충전이 필요 없다. 인장 스프링에서 나오는 탄성 에너지가 회전력 형태로 크랭크축에 전달되는 원리다. 가볍다고 튼튼하지 않은 건 아니다. 고성능 차량에 쓰이는 탄소 복합 소재 등을 적용해 알루미늄 소재 대비 3.3배의 강성을 확보하면서도 중량을 40% 줄였다. 3개월 단위로 60만 회 이상의 가속 내구시험도 거쳤다.
현대차·기아는 28일부터 엑스블 숄더의 사전 주문·상담을 시작한 뒤 내년부터 순차적으로 출고할 계획이다. 그룹 계열사와 건설·조선·항공·농업 등으로 판매처를 넓히고, 2026년엔 해외로 진출하겠다는 전략이다. 기업 간 거래(B2B) 위주인 만큼 가격은 공개하지 않았다. 현동진 로보틱스랩장(상무)은 “더 많은 사람이 착용 로봇의 가치를 누릴 수 있도록 제품군 개발과 보급에 모든 역량을 집중할 계획”이라고 말했다.
🔍 추가 조사한 내용
엑스블 숄더(X-ble Shoulder)
현대자동차그룹의 로보틱스랩에서 개발한 착용형 웨어러블 로봇으로
작업자의 어깨와 팔꿈치 등 상체 근력을 보조하여 근골격계 부담을 줄이는데 중점을 둔 장비
1. 개발 배경 및 필요성
- 문제점
- 자동차 조립 과정에서 근로자들은 하루 약 5,000번의 반복 동작을 수행하며, 팔을 가슴보다 높게 들어 올려야 하는 위보기 작업이 신체에 큰 부담을 주고 있습니다.
- 평균 연령 증가로 인해 근골격계 질환 발생 가능성이 높아졌습니다.
- 목표: 어깨 관절에 가해지는 부하를 줄이고 근육 피로도를 낮춰 작업 효율성을 향상시키는 솔루션 개발
2. 주요 특징
- 무동력 구조: 전원 공급 불필요
- 인장 스프링과 크랭크축의 탄성 에너지를 활용해 작동
- 충전 없이 사용 가능하며 전원 차단으로 인한 안전사고 방지
- 근력 보상 모듈
- 근력 보상 모듈은 최대 7kg의 보조력 제공
- 내부 멀티링크 구조를 통해 스프링 에너지를 회전 에너지로 변환하여 보조력 생성
- 작업 환경에 따라 보조력 조절 가능
- 경량화와 강성 강화
- 탄소섬유강화플라스틱(CFRP) 및 유리 섬유를 활용하여 경량화(모듈 하나당 700g)
- 알루미늄 대비 3배 높은 강성과 내구성 확보
- 총 무게 약 1.9kg로 작업자의 부담 최소화
- 맞춤형 설계
- 기본형: 모든 각도에서 일정한 보조력을 제공하며, 팔꿈치 각도와 작업 높이가 수시로 변하는 환경에 적합
- 조절형: 외부 노브를 통해 75°에서 120°까지 보조력을 조정할 수 있어, 특정 작업 환경에 최적화
- 착용 및 관리 용이성
- 30초 이내에 간단히 착용 가능
- 메시 소재 조끼는 통기성과 경량성을 동시에 제공하며 세탁 가능
- 분리 가능한 모듈형 설계로 한쪽 어깨만 사용하거나 장비를 접어서 보관 가능
3. 효과 및 검증
- 산업 현장 검증
- 어깨 관절 부하 최대 60% 감소
- 삼각근의 근육 활성도 약 30% 감소
- 누적 하중 감소로 골격근계 질환 예방 효과
- 로봇 기반 평가
- 사람의 동작을 모사하는 양팔 로봇을 활용하여 제품 성능 및 관절 운동 범위를 정량적으로 평가
- 데이터 기반으로 보조력과 동작 품질을 검증
💡 현직자에게 할 질문
1. 제품 개발 과정과 사용자 피드백
엑스블 숄더는 초기 시제품 단계에서 300여 명의 작업자 피드백을 바탕으로 지속적인 개선을 통해 완성되었다고 알고 있습니다. 이런 피드백 과정에서 작업자들이 가장 많이 제기한 구체적인 문제점은 무엇이었나요? 또한, 이를 해결하기 위해 특별히 적용된 기술적 개선 사항이 있다면 알려주실 수 있을까요?
2. 무동력 설계
엑스블 숄더가 무동력 설계로 충전 없이 작동 가능한 점이 큰 장점으로 보입니다. 무동력 설계로 인해 발생할 수 있는 보조력의 한계나 극복해야 했던 기술적 도전 과제는 없었는지 궁금합니다. 장기적으로 전동형 로봇과의 결합 가능성도 고려되고 있는지 알고 싶습니다.
3. 멀티링크 구조
멀티링크 구조를 활용해 작업 환경에 따라 보조력을 조정할 수 있는 설계가 인상적이었습니다. 이 구조가 다양한 산업(예: 항공, 조선, 건설 등)에서 어떻게 맞춤화될 수 있는지, 실제 사례를 들어 설명해주실 수 있나요? 또한, 이 기술의 특허 확보 과정에서 겪은 도전이나 차별화된 부분은 무엇이었는지도 궁금합니다.
4. 글로벌 시장 진출 전략
2026년 해외 진출을 목표로 하고 있는 것으로 알고 있습니다. 글로벌 시장 진출을 위해 준비 중인 현지화 전략이나 타깃 국가 선정 기준은 무엇인지 궁금합니다. 특히 다른 산업에 적용하기 위해 추가적으로 고려 중인 맞춤형 기능이 있다면 공유 부탁드립니다.