교육용 로봇의 시장 및 기술동향

선진국도 아직 초기시장인 교육용 로봇,

노력 여하에 따라 시장선점 가능

교육용 로봇은 교사를 보조하거나 사용자와 대화하며 교육을 담당하는 ‘교사보조로봇’과 창의성을 육성하기 위해 로봇을 사용자가 직접 제작하는 ‘교보재 로봇’으로 분류되는 지능형로봇을 의미한다. 이러한 교육용 로봇 산업은 로봇과의 인터랙션을 기반으로 하는 고품질 학습을 목적으로 하는 교육-문화용 로봇 및 연관 콘텐츠 서비스 산업이다. 서비스로봇 시장에서 단기간 내 활성화 가능한 분야이며, 교육서비스와 연계되어 일자리 창출이 가능하고 세계최고의 IT인프라 및 세계 최초의 로봇전문테마파크를 바탕으로 기술역량 집중을 통해 세계시장 선점 가능성이 높다.

교육용 로봇시장
-해외시장
2008년 세계 로봇시장 규모는 전년대비 13.8% 성장한 92.5억 달러로 추산되며, CAGR은 15.7%였다. 또, 2008년 제조업용 로봇 시장규모는 62.3억달러로 추산된다. 서비스용 로봇은 약 30억 달러로 추산된다. 그 중 전문서비스용 로봇의 CAGR은 56.4%일 정도로 가파른 성장세를 보이고 있다. 국제로봇연맹(IFR) 조사결과 한국의 로봇판매량은 세게 4위 규모로 매년 성장세를 지속하였다. 일본은 세계 로봇판매량의 약 30%를 차지하며 1위를 차지했고, 독일이 14%, 미국이 12%로 일본의 뒤를 잇고 있다.

-국내시장
2009년 국내 로봇시장 규모는 1조 202억원이었으며, 2010년은 12,419억원 규모가 될 것으로 추정되는 가운데 CAGR은 16.8%로 전망된다. 제조업용 로봇시장 규모는 2009년 8,323억원으로 2006년에서 2010(E)까지의 CAGR은 13.5%로 전망되며, 서비스용 로봇 중 전문서비스용 로봇시장 규모는 2009년 150억원이었다. 개인서비스용 로봇시장 규모는 2009년 601억원에서 2010년 918억원으로 증가할 것으로 보인다. 부품 및 부붐품 시장규모는 2006년 478억원에서 2010년 1,577억원으로 CAGR이 무려 42.6%에 달할 것으로 전망된다. 또한 개인 서비스용 로봇 중 교육 및 연구용 로봇의 생산은 2008년 228억원에서 2009년 255억원으로 증가했으며 2010년에는 304억원 규모가 될 것으로 전망되고 있다.

교육용 로봇 기술동향
-핵심기술
로봇의 핵심 기술은 총 7개 분야 구조부품 기술, 구동부품 기술, 센서 기술, 제어기술, S/W기술, 통신기술, 기타 부품기술 등으로 분류가 가능하며, 이들은 다시 37개의 중분류로 세분화 할 수 있다.

-표준화 및 특허
① 표준화
지능형 로봇의 국제 표준화는 다른 제품들에 비해 초기 단계이지만 로봇 산업의 향후 성장성과 중요성으로 인해 세계 각국에서 활발하게 연구 활동과 표준화 활동이 이루어지고 있다. 현재 지능형 로봇의 국제 표준화 기구는 산업 전반에 관련된 표준을 담당하는 국제표준기구(ISO; International Standard Organization), 주로 전기적인 안전을 담당하는 국제전기기술위원회(IEC; International Electro Technical Commission), 그리고 사실표준화기구인 객체관리그룹(OMG; Object Management Group), 전기전자기술자협회(IEEE; Institute of Electrical and Electronics Engineers) 등이 있다. 지능형 로봇에 대한 국제 표준화 연구는 ISO 산하의 TC184/SC2에서 2006년 위원회 명칭을 ‘산업 환경의 로봇(Robots for Industrial Environment)’에서 ‘로봇 및 로보틱 장치(Robots and Robotic Devices)’로 변경하고 2006년 6월 파리 회의에서 서비스 로봇의 표준화를 위한 자문그룹(AG) 구성을 결정한 이후 2006년 10월부터 안전성, 2007년 11월부터는 용어에 대한 국제표준화 작업을 진행하고 있다. 지능형 로봇은 아직 시장이 초기 단계로 국제 표준화도 구체적으로 정해지지 않은 상태이므로, 향후 시장 형성 및 발전과 함께 국제 표준화를 선점하기 위한 정부 및 국내 관련 기관, 기업들의 활동이 시급하게 요구되고 있다. 국내 지능형 로봇의 표준화 대상기술인 ▲지능형 로봇 시스템 기술 ▲로봇-인간환경 상호작용 기술 ▲서비스 및 활용기술의 기술 등이 있다.

② 특허
교육용 로봇과 관련된 국내 특허출원(실용신안 포함)은 총 131건이었으며 최근에 출원이 급격히 증가하였다. 특허출원 된 지능형 교육로봇은 다양한 학습 콘텐츠와 더불어 음성인식, 화상인식, 감성인식, 내비게이션 자율이동 등의 기술을 바탕으로 주제학습, 영어교육, 엔터테인먼트 기능, 출석체크와 학습자료 저장, 수업일정, 교과서 읽기, 과제물 및 성적관리와 같은 기능을 수행하여 교사를 보조하고 교육 흥미 유발과 더불어 학생들의 창의적 및 학습몰입도를 향상시키는 방향으로 나아가고 있다. 특히 최근 주목받고 있는 상호체감형 원격교육로봇은 사용자-로봇 간의 인터페이스 및 실감표현 기술개발을 통해 원격지에 있는 원어민 교사와 학생들이 실제 마주보면서 수업을 하는 것과 같은 상호체감 효과를 제공함으로써 기존 e-Learning에서의 몰입감 저하를 해소하고 자율형 교육로봇의 기술적 한계를 극복하는 기술로 주목받고 있다. 출원인별 국내 특허출원 동향을 살펴보면, 외국인은 4% 미만의 점유율을 보여 대부분이 내국인에 의해 출원된 것으로 나타났다. 주요 출원인으로는 삼성전자(10건), LG전자(8건), SK텔레콤(3건), 마이크로로봇(3건), 유진로봇(3건), KAIST(3건) 등이 있다. 특허 출원된 교육용 로봇기술 분야는 초기에는 수업에 보조적으로 사용되는 실험실습용 교구로봇이 위주였으나, 최근에는 개인서비스 로봇을 위한 다양한 콘텐츠 제작 및 e-Learning의 보급 등에 힘입어 지능형 교육로봇으로 발전하고 있다.

-국내외 주요기술동향
세계 각 국가들 자국의 축적된 기술 및 경험을 바탕으로 한 핵심역량을 강화하여 자국에 맞는 교육용 로봇 기술을 개발하는데 집중하고 있다. 미국, 일본, 프랑스, 영국 등 많은 선진국에서는 각 학교별, 지역별로 교구로봇을 정규교육에 연계 중인 가운데, 미국 MIT공대는 1987년 Logo와 레고닥터와 함께 컴퓨터를 제어하는 로봇을 설계하고 제작하는 로봇 공학 과목을 개설하여 이론적 지식과 실생활에 적용하여 수많은 종류의 로봇을 탄생시키는 대회를 매년 열고 있다. 미국은 인공지능, 이동, 센서/센싱 원천기술 분야의 강점을 바탕으로 강인한 지능 확보를 위한 다양한 S/W 개발에 집중하고 있다. 덴마크의 LEGO사는 MIT공대와 함께 컴퓨터를 이용하여 제어하는 로봇을 개발해 다양한 대회를 개최하며 로봇교육 확산에 기여하고 있으며, 일본은 세계적인 로봇 기술을 보유한 ‘로봇강대국’으로, 대부분의 초·중학교에 로봇수업이 있으며 일본과학기술진흥사업단(JST)에서는 로봇 키트를 이용한 어린이들을 위한 JST Robot Game을 개발하였다. 우리나라의 한국과학기술원(KAIST)은 ASEAN 기술 교육 사업인 ‘다개체 로봇협동 시스템 개발을 위한 기술 네트워크’ 사업의 프로젝트 수행 기관으로 선정되어 다개체 협동 시스템인 로봇 축구의 창설국이자 최대국이 되었다. 이에 따라, 마이크로 로봇 교육 설계 센터(KAIST MRDEC)에서는 로봇전문 인력양성과 활성화를 위해 지능 제어 시스템, 로봇 시스템, 자동화 및 정보통신 기술, 소프트웨어 공학 등 7개 분야와 워크샵, 다양한 로봇 교육 프로그램을 운영하고 있다.

교육용 로봇 주요기술 보유 및 제품개발 현황
-주요 부품, 소재 생산업체
국내 대표적인 교육용 로봇 생산업체는 로보티즈, 로보로보, 미니로봇, 다사로봇, 유진로봇 등이 있고, 해외 업체로는 일본의 NEC, ZMP, ATR과 미국의 아이로봇, VEXrobotics, Paralax, 유럽 각국의 LEGO, Nebotix 등이 있다.
로봇의 부품분류는 로봇의 표준화와 관련하여 로봇 기술의 부품분류가 명확하게 이루어 져있지 않기 때문에 각 기관마다 로봇의 부품별 구분을 서로 상이하게 정의하고 있으나, 대부분 구동부품, 센서부품, 제어부품, S/W, 통신부품, 기타부품 등으로 나누고 있다. 국내의 각 부품별 생산업체는 구동부품 생산업체인 파스텍, 서보산전, 센서부품업체인 하기소닉, 마이크로인피니티, 제어부품 생산업체인 컨벡스, 대원기전, S/W업체인 모빌토크, 아이템테크놀로지, 통신부품업체는 토마스케이블 등이 있다.

-공급망
다양한 콘텐츠를 기반으로 고품질 교습과 오락활동을 통한 사용자의 창의성 증진을 목적으로 하는 다목적 교육-오락용 로봇산업인 에듀테인먼트 로봇산업은 기술공급자, 로봇 HW 및 SW 제작자, 콘텐츠 제작사, 서비스 사업자 등으로 구성됐다. 기술공급자는 로봇 및 교육 콘텐츠 관련 원천기술을 담당하며, 국내 연구기관의 경우 주로 미래지향적 상호작용기술을 집중 연구하고, 서비스 사업자는 네트워크 기반으로 로봇 콘텐츠 사업을 진행하는 플랫폼 사업자, 로봇 학원 등 교육서비스 사업자, 로봇 및 콘텐츠 유통 사업자 등이 활동 중이다. 해외에서의 에듀케이션 로봇의 기술공급자는 MIT, National Instrument 등이 있고, 로봇 제작사(H/W, S/W)에는 LEGO, VEXrobotics, Paralax 등이 있으며, 콘텐츠 제작사에는 LEGO, CMU , USC 등이 있다. 서비스플랫폼/서비스사업/유통업체 TheRobotShop과 Trossen Robotics 등이 있으며, 최종적으로는 초·중·고교, 대학 및 일반사용자가 사용하게 된다. 국내 에듀케이션 로봇의 기술공급자는 생산기술연구원, 한국전자통신연구원, 전자부품연구원 등이 있으며, 로봇 제작사(H/W, S/W)에는 로보로보, 로보티즈,미니로봇, 유진로봇 등이 있고, 콘텐츠 제작사에는 로보티즈, 카이맥스, 텔레프리 등이 있다. 서비스플랫폼/서비스사업/유통업체는 KT, SKT, 로봇전문학원등이 있으며, 최종적으로는 초·중·고교, 대학 및 일반사용자가 사용하게 된다.

교육용 로봇 기술경쟁력 분석
-핵심 기술별 분석
2010 신규조사품목인 교육용 로봇의 핵심 기술을 기술선진국인 미국과 비교했을 때 구조부품 제조 기술은 91%로 기술선진국과 많이 차이가 나지는 않는 것으로 조사되었으며 , 구동부품 제조 기술은 87%로 미국과 다소 차이가 나고 있다.접촉센서 등 센서부품 제조 기술은 72%로 교육용 로봇의 핵심 기술 중 기술선진국과 가장 많은 기술수준 차이가 나는 것으로 조사되었으며, 기술선진국과 대등하다는 의견이 많았던 제조기술은 92%였고, S/W기술은 아직 미국프로그램을 많이 쓰고 있다는 의견과 대등하다는 의견 속에 기술 수준 91%로 조사되었다. 통신부품 제조기술은 기술선진국의 95%로 거의 비슷한 수준이며 기타 부품 제조 기술은 90%로 조사되었다.

-기술경쟁력 종합평가
교육용 로봇의 핵심 기술수준을 종합해보면 88%로 아직은 기술선진국인 미국과 기술차이가 나타나는 것으로 조사되었다. 특히 기술수준이 가장 낮은 것으로 조사된 센서부품 제조 기술의 경우에는 미국과 일본의 기술력이 강해 국내에서 가장 시급하게 기술수준을 높여야할 항목으로 꼽혔다. 전체적으로 기술선진국과 대등한 기술경쟁력을 가진 부품 제조기술이 있긴 하지만 교육용 로봇산업의 성장과 발전을 위해 모든 부품제조의 기술수준을 고르게 높여나가야 할 것으로 보인다.

교육용 로봇산업 육성을 위한 방안
-산업육성 정책제언
세계 최고 수준의 IT기술을 바탕으로 로봇기술을 융합하여 전 국민의 높은 열기를 반영한 교육용 로봇사업 진출을 통해 국내 로봇산업의 위상을 높여 가야 한다. 교육용 로봇을 비롯한 지능형 서비스 로봇의 국제표준화를 통해 국가투자의 효율성을 추구하고 국가경쟁력을 확보하려는 시점에서 우리나라가 주도적인 역할을 해야하며, 센서기술 및 S/W기술은 미국과 일본의 기술에 대한 의존도가 큰 만큼 장기간의 기술개발을 통한 원천기술 확보 및 특허 확보에 정부의 지원이 필수적이다. 고가 교육용 로봇 서비스의 경우 중소기업 및 연구소 중심으로 개발되어 아직은 국가지원금 의존도가 높은 상태이며 , 사용자 친화적인 디자인도 중요 요소이긴 하지만 금형비용 등의 부담으로 외국 제품에 비하여 완성도가 미흡한 상황이다. 또한 제품 간 호환성 부재로 콘텐츠 공유 ·재사용이 거의 불가하므로 제품 간 호환성 확보를 위한 교육용로봇/부품 표준규격 제정으로 기업별 전문화 기반을 구축해야하며, 정부의 콘텐츠 전문기업 육성 지원이 절실하다.

-기술경쟁력 강화 방안
국내 로봇키트의 경우 대부분 회사가 비슷한 HW를 만들고 있어 연령, 학습주제 등에 따라 차별화 필요하며, 아직은 공급자 중심 제품이 다수라 개발초기부터 교육전문가의 개발 참여가 요구되고 있다. 콘텐츠 플랫폼은 국책과제를 통해 많은 기술을 확보한 상태이나, 이러닝 콘텐츠와 차별화된 로봇 콘텐츠만의 특성 부각이 부족하며, 로봇 콘텐츠 전문기업도 거의 전무한 실정이므로 교육용 로봇 콘텐츠 특화 기업육성이 필요하다.

KETI 기술정책실 ‘교육용 로봇’ 발췌

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