케이엔알시스템, 글로벌 빅테크향 '악력 최대 300kg' 슈퍼 휴머노이드 손 개발 완료

"강한 힘과 섬세함을 동시에 갖춘 산업용 로봇손의 등장은 업계 최초"

케이엔알시스템이 올해 연말 선보일 계획으로 개발중인 슈퍼휴머노이드에 탑재할 로봇손 제작을 성공적으로 마쳤다. ⓒ 케이엔알시스템

[프라임경제] 로봇전문기업 케이엔알시스템(199430)은 올해 연말 선보일 계획으로 개발중인 슈퍼휴머노이드에 탑재할 로봇손 제작을 성공적으로 마쳤다고 27일 밝혔다.

이에 따라 2025년 말 'AI 로봇 파운드리 파트너십'을 체결한 서진시스템 베트남 생산공장에서 로봇손 제작에 필요한 생산설비를 완료하고, 글로벌 빅테크 기업을 타겟으로 생산 제조 및 영업을 지원하는 체계를 구축했다.

  

슈퍼휴머노이드의 1차 성과물인 로봇손은 한 손의 악력(握力)이 최대 300㎏에 달해 중공업이나 건설현장에서 무거운 물체와 공구를 다루는 작업환경을 겨냥해 개발됐다.

타사에서 기개발됐거나 개발중인 휴머노이드 로봇손은 사람과 닮은 정교한 동작에 초점을 맞추고 있어서 실제 산업현장에서 요구되는 강한 힘을 내는 데에는 한계가 있는 것이 현실이다. 

케이엔알시스템에서 이번에 개발한 슈퍼휴머노이드용 로봇손은 무거운 물체를 변형 없이 강하게 움켜쥐면서 손끝으로 작은 물체를 정밀하게 집어내는 동작까지 구현하는 것이 특징이다.

'강한 힘'과 '섬세함'을 동시에 갖춘 산업용 로봇손이 등장한 것은 처음이라는 것이 회사 측의 설명이다. 해당 로봇손은 일반 성인 손의 약 2배 크기로 고하중 대형로봇인 슈퍼 휴머노이드에 최적화되어 탑재될 예정이다. 

이 과정에서 구현된 기술적 성과는 손가락 관절을 최소한의 액추에이터로 동시 제어할 수 있는 독자적인 최적화 설계가 적용됐다는 점이다. 복잡한 제어 없이 로봇손이 물체 모양에 맞춰 자연스럽게 감싸 쥐거나, 손끝으로 정밀하게 집어 올리는 동작을 유연하게 수행한다.

이처럼 구동구조를 단순화해 내구성을 높이고 무게는 획기적으로 줄여 충격과 분진, 거친 표면 등 열악한 산업현장에서 강력한 악력을 안정적으로 발휘할 전망이다. 

또한 유압과 전동 구동방식 모두 호환이 가능해 다양한 로봇 플랫폼에 자유롭게 적용할 수 있도록 했다. 케이엔알시스템은 이 같은 로봇손의 핵심 구동 메커니즘에 대해 지난 4월 특허 출원을 완료했다.

성인 남성의 평균 악력은 대략 40~50kgf(약 400~500N) 수준이며, 로봇손은 이 수치를 기준점으로 개발되고 있다. N은 뉴턴(Newton)이라는 힘을 나타내는 표준단위이다. 즉 1N은 질량 1kg인 물체를 1m/s²로 가속시키는 데 필요한 힘이다. 

악력계로 '몇 kg'이라는 일상적 표현과 로봇공학에서 쓰는 '몇 N'이라는 표현에는 약 9.8배의 차이가 난다. 로봇공학에서 N을 쓰는 이유는 중력가속도에 영향을 받지 않는 절대적인 힘의 단위이기 때문이다.

케이엔알시스템 슈퍼휴머노이드 로봇손의 악력 300㎏f을 뉴턴으로 환산하면 약 2942N에 해당한다. 이는 인간 평균악력(400~500N)의 약 6배에 달하는 엄청난 힘이다. 실존하는 타사 로봇손의 기술수준을 큰 폭으로 뛰어넘는 초인적 미래형 스펙이다.

또한 휴머노이드 손과 별개로 산업 현장용 로봇손은 전체 휴머노이드 원가의 20~30%를 차지할 만큼 비중이 크며, 그립 방식과 흡착 방식으로 크게 나뉘고, 힘 제어·촉각 인식·정밀 조작을 동시에 수행하는 지능형 시스템으로 발전하고 있다. 

현재 휴머노이드 손 악력은 절대치(N) 자체보다 '얼마나 세밀하게 힘을 조절하며 다양한 물체를 다루는가'가 경쟁의 핵심지표로 자리잡은 단계이고, 공개된 구체적 수치는 여전히 사람의 손 악력에 못 미치고 있는 것이 현실이다.

케이엔알시스템이 만든 슈퍼휴머노이드의 로봇손은 '압도적인 힘'과 '섬세한 제어력'을 동시에 구현하는 것이 가장 큰 특징이다. 최대 300kg의 악력과 고하중 제어는 강력한 유압기술을 기반으로 설계돼 사람의 손으로는 다룰 수 없는 중량의 부품이나 구조물을 로봇손 하나로 붙잡아 고정할 수 있다. 

여기에 더해 파손이 쉬운 물체를 다루는 정밀한 핸들링은 고도의 힘 제어 알고리즘을 적용하여 계란, 둥근 공, 얇은 맥주캔 등 부서지거나 변형이 쉬운 물체를 안전하게 쥐고 조작이 가능하다.

또한 한 로봇손으로 대상을 붙잡고 다른 로봇손으로 절단 및 체결을 하는 등 사람이 실제로 일하는 양팔 협조작업을 구현한다는 계획이다. 이후 손·팔·허리·다리가 모두 연결되면 손 자체의 파지력을 넘어 한 팔로 300kg, 양 팔로 600kg의 중량물 조작이 가능해지는 것을 목표로 하고 있다.

슈퍼휴머노이드는 산업형 대형 휴머노이드 로봇으로, 전동 모터와 유압 액추에이터를 결합한 하이브리드 방식이 적용된다. 최대 가반하중 600㎏급을 목표로 하며, 고정형 로봇과 달리 현장으로 걸어 들어가 작업을 하는 이족보행 대형로봇이다. 

전고 2.7m 이하 설계로 협소한 출입구를 통과한 뒤 작업 자세를 잡을 수 있다. 탑승 조작에서 원격 조작까지 확장되면 사람의 접근이 어렵거나 고하중 작업이 요구되는 원전해체, 재난현장, 건설현장, 수중까지 투입 가능할 전망이다.

케이엔알시스템과 지난해 12월 'AI 로봇 파운드리 파트너십'을 체결한 서진시스템은 이에 맞춰 베트남 생산기지에서 로봇손 제작에 필요한 생산설비 구축을 완료했으며, 글로벌 고객 대상의 양산체계 인증까지 확보해 안정적인 생산 준비를 마쳤다. 

케이엔알시스템의 슈퍼휴머노이드와 서진시스템의 양산 인프라를 결합해 글로벌 빅테크 기업을 최종 타겟으로 삼고 있다.

케이엔알시스템은 공급 주체로서 영업과 개발의 전면에 나서며, 서진시스템은 기존의 글로벌 네트워크를 활용해 영업과 생산 제조 전반을 맡아 협업의 결과물을 낸다는 계획이다. 

케이엔알시스템 관계자는 "로봇산업의 경쟁력은 핵심 원천기술을 바탕으로 핵심 부품을 얼마나 안정적으로 대량 공급할 수 있느냐에 갈린다"고 말했다.

김명한 케이엔알시스템 대표는 "기존 로봇손이 정교함에 집중했다면, 케이엔알시스템의 로봇손은 산업현장이 필요로 하는 강력한 악력을 확보하면서 정밀작업까지 가능하도록 개발한 것이 핵심"이라고 강조했다.

이어 "핵심부품인 로봇손 완성에 이어 슈퍼휴머노이드의 전체 제작공정이 본궤도에 오른 만큼, 연내 전반적인 시스템 통합을 마무리하여 독보적인 고하중 로봇 솔루션을 선보이겠다"고 전했다.

한편 케이엔알시스템은 'K-휴머노이드연합' 공식 참여기업과 'AI 팩토리 전문기업'으로 선정됐으며, 이미 심해(深海)에서 작업하는 로봇과 제철소 용광로를 관리하는 로봇 기술이 현장에서 활용될 정도로 뛰어난 로봇 개발 능력을 보유하고 있다. 

또한 기존 로봇팔보다 2배 업그레이드된 고성능 '다목적 유압 로봇팔' 개발에 성공했으며, 소형 서보밸브 국산화에도 성공했다. 

지난해에는 세계 최초로 전동모터와 유압액추에이터를 하나로 결합한 '로봇용 하이브리드 액추에이터 라인업'을 완성했다. 올해 초에는 원전 '중수로 방사화 구조물 절단 플랫폼 제작' 관련 본계약을 체결하고 원전 해체시장에도 진출했다.