배터리 커질수록 되레 방전 빨라져… ‘무게의 역설’에 갇힌 휴머노이드 작성일 05-20 39 목록 <div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> <strong class="summary_view" data-translation="true">■차세대 배터리 개발 관건<br>산업로봇 4~5시간 구동 필수인데<br>배터리 팩 무게 8㎏ 이하로 제한<br>완충해도 1~2시간밖에 못 버텨<br>에너지 밀도 높인 전고체 등 주목</strong> <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> <section dmcf-sid="2MSuDL6bhe"> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="e2944ff51e9ebeec401f7f0cb71882fd6f2927eb0fef1a1b667796cf67fdeaeb" dmcf-pid="VRv7woPKTR" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="보스턴다이내믹스의 휴머노이드 로봇 ‘아틀라스’가 23kg의 소형 냉장고를 들어올리고 있다. 유튜브 캡처" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202605/20/seouleconomy/20260520175341630lgtt.jpg" data-org-width="860" dmcf-mid="Kj6cq1SrWJ" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img2.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202605/20/seouleconomy/20260520175341630lgtt.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 보스턴다이내믹스의 휴머노이드 로봇 ‘아틀라스’가 23kg의 소형 냉장고를 들어올리고 있다. 유튜브 캡처 </figcaption> </figure> <p contents-hash="fc40e924cc7c62bf50964f313ed83fa9a2d3eb0cae7cac04f928acc307591b81" dmcf-pid="fwuRXhcnCM" dmcf-ptype="general">전 세계가 무인 공장 실현을 위해 휴머노이드 로봇 상용화에 속도를 내고 있지만 배터리는 여전히 쉽게 해결되지 않는 핵심 과제다. 산업 현장에서 실질적인 노동력을 대체하기 위해 최소 4~5시간 이상의 연속 가동이 필수적이라는 점을 고려하면 현재의 로봇용 충전 및 배터리 기술 발전이 시급하다는 진단이다.</p> <p contents-hash="f28c5f79bebe7ef809bcf73cefb88d061ff7d37c387c0149422f1cfdca71d1e5" dmcf-pid="4r7eZlkLWx" dmcf-ptype="general">20일 로봇 업계에 따르면 시중에 나온 최고 수준의 휴머노이드 로봇조차 완충 상태에서 실제 작업 구동 시간은 고작 1~2시간에 불과하다. 휴머노이드 로봇의 조기 방전 원인은 일반 산업용 로봇이나 전기차와는 차원이 다른 복잡한 물리적·전기적 메커니즘에서 기인한다.</p> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="c2a9dec87a0a673670cad4c178cc4e3ae07a1075c19b9f33023409f3f180c9de" dmcf-pid="8mzd5SEoTQ" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202605/20/seouleconomy/20260520175342917nrrn.jpg" data-org-width="638" dmcf-mid="9ogSxKFYyd" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img2.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202605/20/seouleconomy/20260520175342917nrrn.jpg" width="658"></p> </figure> <p contents-hash="9d99a12ea0b08274e1009f3e2d776ad3c21a695fda586cba966047dfa152471b" dmcf-pid="6sqJ1vDglP" dmcf-ptype="general">올해 3월 말 국제 학술지 ‘더이노베이션(The Innovation)’에 게재된 논문 ‘휴머노이드 로봇의 동력원: 배터리 기술의 핵심 역할(Powering Humanoid Robots: The Central Role of Battery Technology)’에 따르면 몸무게 약 70㎏의 표준형 휴머노이드 로봇이 자연스러운 이족 보행과 역동적인 민첩성을 유지하기 위해 허용되는 배터리 팩의 무게는 단 5~8㎏ 수준으로 제한된다. 배터리 용량을 늘리기 위해 무작정 무거운 배터리를 탑재하면 로봇의 무게중심이 무너져 보행 안정성이 떨어지고 늘어난 하중을 지탱하기 위해 관절 모터가 더 많은 전력을 소모하는 ‘무게의 역설’에 빠지기 때문이다. 즉 배터리를 늘릴수록 오히려 방전이 빨라지는 딜레마를 안고 있는 셈이다.</p> <p contents-hash="199a4b6dc7f17ead0f8ff157d850e829e42809f94d0bb759597a011022350f1b" dmcf-pid="POBitTwav6" dmcf-ptype="general">논문 저자인 덩자오자오 중국 선전대 교수는 “휴머노이드 로봇이 배터리 무게 제약을 극복하고 실용적인 가동 시간을 확보하려면 최소 ㎏당 350Wh 이상의 에너지 밀도를 가진 셀 기술이 필수적”이라고 진단했다. 하지만 현재 상용 리튬이온 배터리의 셀 에너지 밀도는 ㎏당 약 250~300Wh 수준에 그친다. 더구나 배터리관리시스템(BMS), 냉각 장치, 보호 부품 등이 포함된 로봇 내부의 실제 시스템 수준 에너지 밀도는 이보다 훨씬 떨어진다. 제한된 몸체 공간에 규격화되지 않은 배터리를 밀어 넣다 보니 남는 공간이 발생하고 출력 효율은 감소한 탓이다.</p> <p contents-hash="91c30328d69a0c6af7ed5ae5e37699307953ec6ad16aa67474fc0260a7c80f6c" dmcf-pid="QIbnFyrNW8" dmcf-ptype="general">출력 부하의 변동성이 극심하다는 점은 배터리 고장의 원인으로 작용할 수 있다. 휴머노이드 로봇은 산업용 로봇에 고정된 로봇 팔과 달리 수십 개의 관절 모터를 끊임없이 미세 제어하며 인간 환경에서 균형을 잡아야 한다. 특히 로봇이 무거운 물건을 들어 올리거나 계단을 오르거나 외부 충격에 대응해 넘어지려 할 때 순간 복원력을 발휘하는 과정에서 배터리 방전율이 순간적으로 치솟는다.</p> <p contents-hash="2f1dd0b2311373e63a9e54da60e89533829ba5089bb786ce688f188295b15e91" dmcf-pid="xCKL3Wmjy4" dmcf-ptype="general">이 같은 한계를 극복하기 위해 학계와 산업계는 차세대 배터리로 눈을 돌리고 있다. 리튬이온 배터리의 한계를 뛰어넘기 위해 리튬메탈이나 리튬황 배터리가 대안으로 연구되고 있다. 특히 리튬황 배터리는 이론적 에너지 밀도가 리튬이온 전지의 수배에 달하고 가벼운 황을 양극재로 사용해 로봇의 경량화에 최적이라는 평가를 받는다. 그러나 아직 낮은 수명 특성과 충·방전 효율이 숙제로 남아 있다. 결국 액체 전해질 대신 고체 전해질을 사용해 안전성과 에너지 밀도를 극대화한 전고체 배터리가 휴머노이드 로봇 확산을 좌우할 핵심 기술이 될 것이라는 평가가 많다.</p> <p contents-hash="c33a9e54e29076eb1f7790959cc53da11240d157110f83913c67c2de2203672d" dmcf-pid="yfm1aMKpWf" dmcf-ptype="general">시장조사 기관 SNE리서치에 따르면 글로벌 휴머노이드 로봇용 배터리 시장 규모는 2030년에도 1.37GWh 수준에 그칠 것으로 전망된다. 하지만 2040년에는 138GWh 규모로 폭발적인 성장을 기록할 것으로 예상된다. 2030년을 기점으로 전고체 배터리가 주류로 자리 잡을 것이라는 예측이다.</p> <p contents-hash="016fc26576bc5548e9939285833e782276249b6c9188ce8942f9c9533d9f4460" dmcf-pid="W4stNR9UlV" dmcf-ptype="general">김기혁 기자 coldmetal@sedaily.com</p> </section> </div> <p class="" data-translation="true">Copyright © 서울경제. 무단전재 및 재배포 금지.</p> 관련자료 이전 [비즈톡톡] “10년간 시설투자 83%가 반도체… MX 이익도 DS 투자로 갔는데”… 삼성전자 성과급 갈등, 사업부 간 불만으로 확산 05-20 다음 KT, 빅데이터로 서울국제정원박람회 경제 효과 분석 05-20 댓글 0 등록된 댓글이 없습니다. 로그인한 회원만 댓글 등록이 가능합니다.
