2023-07-20

폐배터리 리사이클링 및 물류 풀필먼트의 공정 자동화 라인 실현

딥러닝 기반의 인공지능 솔루션과 로봇기술의 융합이 보다 진보함에 따라 복잡하고 고난이도의 공정에도 자동화가 도입되고 있으며 이를 통해 작업자들은 보다 안전하고 효율적으로 업무를 수행하고 있다. (주)토트는 모방학습, 역강화학습, 강화학습을 로봇이 자율적으로 학습하고 프로그래밍하는 랩스(RAAPS)를 개발해 시장에 선보이고 있으며, 이를 최근 확대되고 있는 이차전지 산업군의 리사이클 부문에 투입을 적극적으로 추진하고 있다.

주식회사 토트(THOTH, 이하 토트)는 고대 이집트 신화에서 시간과 달력을 창조하고, 당시 문자였던 히에로글리프를 발명했으며 과학의 발전, 지식과 지혜 등을 관장한 신의 이름을 따와 인공지능과 로봇의 융합을 통한 자동화 공정 프로토콜로 인간을 더 편하게, 더 안전하게, 더 효율적으로 일하도록 자동화 환경을 조성하고 있다.

이 기업은 모방학습, 역강화학습, 강화학습이라는 기술로 로봇이 스스로 자율 프로그래밍하는 AI 솔루션, 랩스(RAAPS, Robot AI-based Autonomous Programming Solution)를 이용해 폐배터리 리사이클링과 물류 풀필먼트 분야의 공정 자동화를 수행하고 있다. 해당 기술은 현장 작업자가 시연을 하면, 로봇은 스스로 무엇을 배워야 하는지 찾아내 자체적으로 데이터를 학습하고 공정 자동화를 위한 프로그램을 생성하며 이를 하드웨어 작업으로 수행하는 방식이 하나의 형태로 구축돼 있다. 

토트 이상형 대표이사는 “단순 반복에서부터 발전해 온 공정 자동화는 세대를 거쳐 딥러닝을 만나 새로운 방식의 가능성을 도모하게 됐고, 이제는 로봇이 현장 학습을 통해 전반적인 프로세스를 이해하고 이를 직접 수행하는 과정까지 가능하게 됐다”라며 “토트는 이러한 기술을 보다 구체화시켜, 로봇이 직접적으로 현장 상황을 이해하고 프로그래밍 할 수 있도록 랩스를 개발하게 됐으며 더욱 다양한 산업군에 적용하고자 노력하고 있다”라고 전했다. 

학습 능력 제고로 효과 극대화
딥러닝 기반의 모방학습과 강화학습은 주로 직접 교시와 작업 관찰 방식으로 구분된다. 직접교시 방식은 현장 작업자가 공정 절차나 요소 등을 직접 티칭한 뒤 스스로 이미지와 로봇 제어신호를 동시에 학습하는 방식이다. 이와는 달리 작업 관찰 방식은 별도의 티칭 없이 현장 작업자와 함께 동작과 절차를 이미지 형태로 학습해 작업 계획을 생성하고 구체화시키는 방식이다. 이를 위해 토트는 고객사의 공정 자동화 솔루션 의뢰가 접수되면 현장 조사(또는 사진/동영상)로 현재 상황을 우선 파악한다. 이후 직접 3D 모델로 공정 자동화를 설계한 후 3D 물리 시뮬레이션을 통해 고객사의 의견을 충분히 반영하면서 현실 가능성을 조정하고 솔루션 제작에 돌입한다.

이상형 대표이사 이러한 일련의 운영 과정이 ‘고객사의 신뢰도 향상’, ‘시행착오 최소화’, ‘학습 데이터의 시뮬레이션 환경에서 생성함에 따른 비용 및 시간 최소화’ 등의 이점으로 다가온다고 강조했다.

현재 토트는 랩스를 구현하는 데에 있어 물류 시뮬레이션에서의 학습 데이터에 높은 가치가 있다고 평가하고 있다. 이들은 물류 시뮬레이션을 통한 학습 데이터 90%와 실제 환경에서의 데이터 10%에 비중을 두고 작업을 진행하고 있는데 이에 대해 그는 “물리 시뮬레이션은 학습 시간의 감소뿐만 아니라 로봇이 실제 접하기 어려운 다양한 예외상황들을 대처할 수 있는 대처 능력을 부여할 수 있는 좋은 기법”이라며 “토트는 사전에 다양한 예외상황들을 대처하기 위해 물리 시뮬레이션을 적극적으로 유지하면서, 유지관리 및 업그레이드를 손쉽게 하기 위해 현장에서 로봇이 데이터를 수집, 토트의 서버에 업로드하면 자사 서버에서 학습해 학습 결과를 제공하고 대처할 수 있는 솔루션도 준비 중”이라고 밝혔다. 

한편, 토트의 랩스는 글로벌 최신 기술과 비교했을 때 프로그래밍 자동 생성률, 딥러닝 학습시간, 로봇 추론/행동시간, 작업 정밀도 향상률 등과 같은 세부적인 성능 지표면에서 전혀 뒤지지 않을 만큼 뛰어난 역량을 보유하고 있으며 이는 경제적인 효과로도 이어지고 있다. 해당 기술로 동사는 올해 상반기 ▲물류 팔레타이징 공정 자동화 ▲물류 패키징 자동화 ▲자이로블록 연마 자동화 ▲에칭판 양품/불량품 검사 자동화 등으로 약 10억 원의 매출을 기록했으며 하반기에 약 20억 원 정도의 공정 자동화 솔루션 개발을 추진하고 있다.

리사이클링 사업 고도화 추진
최근 전기차 시장 활성화에 따라 이차전지에 대한 원자재에서부터 셀, 모듈, 팩을 아우르는 단위 요소 그리고 사용후 배터리 재활용 등 사업 영역이 보다 확장되고 있다. 이와 관련해 토트는 폐배터리 리사이클링 사업의 부분 공정 자동화를 목표로 사업을 확장하고 있다. 차량이 입고되면 검사, 진단, 해체, 최종검수 등과 같이 사람이 수작업으로 진행해야 하는 일련의 과정을 로봇 기반 솔루션으로 구축하는 방안이다. 이는 인공지능과 로봇기술로 효율성과 안전성을 추구하는 토트의 철학에 기반한다. 해당 공정이 안정적으로 구축된다면 수작업 시 발생되는 감전이나 근골격계 질환에 따른 안전사고 이슈를 해결할 수 있을 것으로 전망된다. 

토트는 연간 40만 대의 폐배터리를 단일 라인으로 하루 50대 해체하는 공정을 실현코자 한다. 그간 폐배터리 리사이클링 사업 분야에서 무인 자동화 솔루션의 현실화는 폐배터리의 형태가 예측 불가인 상태라는 점, 차량 기종별 규격과 폐배터리의 호환성, 그리고 유연 부속품 해체를 위한 고정밀의 자율 판단력이 요구되면서 한계점에 부딪혔으나 토트는 모방학습, 역강화학습, 전이학습에 기반한 랩스를 도입해 작업자 수작업을 학습하고 물류 시뮬레이션을 위한 프로그래밍을 구현한 후 최종 실제 작업으로 진행하는 과정을 자동화함으로써 이를 극복한다는 방침이다. 

이와 관련해 토트는 현재 서울 성수동에 전기차 폐배터리 진단과 해체를 위한 완전 무인 자동화와 물류 및 과수 물류의 소포장 완전 무인 자동화를 위한 스마트 팩토리를 구축하고 있다. 해당 스마트 팩토리는 토트의 최신 로봇 AI 기술을 직접 눈으로 확인할 수 있는 쇼룸의 성격도 띄고 있으며 약 100여 평 되는 규모로 2023년 하반기에 완공을 목표로 하고 있다.

사업 궤도 정상 안착 기대
랩스를 활용한 궁극적인 고난이도 자동화에 집중하고 있는 토트는 현재 폐배터리 리사이클링 시장에 본격적으로 진출하기 위해 올해 하반기 시리즈 A 투자를 계획하고 있다. 해당 투자 유치가 마무리되면 지자체와 관련 기업 등과 업무협약을 체결해 배터리 수급 활성화를 추진한다는 방침이다. 이후 이들은 대기업 중심으로 해당 공정 자동화 라인을 납품해 케파를 키우고 보유한 각 지역 거점 센터에 기틀을 마련해 해외로의 진출을 거듭한다는 방침이다.

이상형 대표이사는 “확대되고 있는 이차전지 산업에 자사의 공정 자동화 솔루션을 적극적으로 도입할 수 있도록 기술적 가치를 극대화할 방침”이라고 언급했다.

김용준 기자
출처 : [Press Vision] (주)토트, 로봇 AI 솔루션 '랩스'로 현장 효율성과 안전성 다 잡는다 - 로봇기술 (robotzine.co.kr)