더지엠뉴스 구태경 기자 | 휴머노이드 로봇의 관절을 움직이는 핵심 장치인 사이클로이드 감속기가 중국 로봇 산업의 전략적 경쟁 분야로 부상하고 있다.
정밀도와 내구성을 동시에 충족해야 하는 특성 때문에 기술·소재·제조 역량이 종합적으로 요구되며 고도화 흐름이 산업 전반에 확산되고 있다.

 

8일 KIC중국에 따르면, 사이클로이드 감속기는 회전 운동을 미세하고 부드러운 동작으로 전환하는 장치로 로봇의 관절, 정밀 장비, 자동화 시스템에서 핵심적인 역할을 수행한다.

 

휴머노이드 로봇은 인간과 유사한 관절 구조를 구현하기 위해 다수의 관절을 고정밀로 제어해야 하고, 보행·균형·물체 조작 등 복합 동작이 요구되기 때문에 감속기 성능이 전체 성능을 좌우하는 조건으로 작용한다.

 

사이클로이드 감속기는 진동과 충격을 흡수하며 안정적인 동작을 지원하는 구조를 채택하고 있어, 하중을 반복적으로 견디는 휴머노이드 로봇의 관절에 적합한 장점이 있다.

 

특히 정밀 제어가 필요한 보행 구성에서는 감속기의 기계적 오차가 균형 유지와 충격 흡수에 직접 영향을 주기 때문에, 감속기의 치형 가공 정밀도와 내구성이 전체 로봇 동작 안정성을 결정하는 중요한 요소로 제시된다.

 

중국 로봇 산업은 사이클로이드 감속기의 국산화를 중요한 기술 목표로 삼고 있다.

 

초기 산업에서는 해외 기업의 고정밀 감속기 공급에 의존했지만 최근에는 소재 기술, 열처리 기술, 초정밀 가공 기술이 강화되며 로컬 제조 비중이 빠르게 확대되고 있다.

 

중국 주요 제조기업들은 초고경도 합금, 고내피로성 강재, 저마찰 베어링 소재를 적용하는 연구를 확대하며 구조적 강도를 높이는 방향으로 제품군을 확장하고 있다.

 

감속기 성능은 치형 설계, 편하중 분산 구조, 윤활 방식, 기어 배열 등 복수의 요소가 함께 작용해 결정되기 때문에, 기업들은 설계 소프트웨어와 실제 제조 공정의 데이터 연결성을 강화하며 기술 완성도를 높이고 있다.

 

휴머노이드 로봇은 몸통·어깨·팔·손·골반·다리 등 모든 부위에 감속기가 배치되며, 하나의 로봇당 수십 개의 감속기가 집적되는 경우도 많아 감속기 생산 규모가 산업 성장과 직접 맞물리는 구조도 나타난다.

 

사이클로이드 감속기는 고하중 상태에서도 정확한 위치 제어를 유지해야 하고, 장시간 반복 동작에서 성능 저하가 낮아야 하기 때문에, 정밀 기어 가공 장비와 검사 장비 확충은 기업 경쟁력의 핵심 변수로 작용한다.

 

중국 기업들은 치형 오차 측정기, 고정밀 CNC 장비, 고강도 열처리로 설비를 확대하며 사이클로이드 감속기 국산화를 심화해왔다.

 

일부 기업은 감속기·모터·드라이브를 일체형 구조로 통합해 로봇 관절 모듈을 단순화하는 방식을 도입하며 휴머노이드 구조 설계를 쉽게 하는 새로운 모델을 실증하는 단계에 들어섰다.

 

국가 차원에서는 로봇 제조 산업을 차세대 성장 산업으로 규정하고, 감속기·서보모터·제어칩과 같은 핵심 부품 국산화를 정책적으로 지원하는 흐름이 유지되고 있다.

 

상하이·광저우·항저우 등 도시들은 로봇 산업단지 내에 정밀 부품 클러스터를 조성해 감속기 기업의 설비 투자와 시제품 생산을 지원하며 기술 축적을 돕고 있다.

 

 

 

휴머노이드 로봇 산업의 확장은 감속기 수요 증가로 이어지고 있다.

 

산업용 로봇 대비 더 높은 자유도와 복잡한 동작 패턴을 구현해야 하는 휴머노이드는 감속기의 성능 요구가 특히 높고, 보행 안정성·자세 제어·수작업 기능 구현에서 감속기 품질이 중요한 역할을 한다.

 

감속기의 설계 난이도도 증가하는 추세다.

 

휴머노이드 로봇은 빠른 반응 속도와 높은 부드러움이 동시에 필요해, 감속기 내부에서 발생하는 마찰과 백래시(기어 간 유격)를 최소화하는 설계가 필수 조건으로 작용한다.

 

고속·고정밀 동작이 늘어날수록 감속기의 열 방출 능력도 중요한 요소가 되며, 기업들은 방열 소재·냉각 구조 개선을 동반한 설계를 도입하는 움직임을 강화하고 있다.

 

중국 대학·연구기관에서는 사이클로이드 감속기의 고효율 설계를 위한 시뮬레이션 모델과 기계적 응력 분포 실험을 병행하며 구조 최적화를 진행중이다.

 

일부 연구는 감속기 소재의 미세 조직을 제어해 피로 균열을 억제하는 기술로 이어지고 있으며, 장기간 반복 하중에서 성능을 유지하는 고내구성 모델 개발이 이어지고 있다.

 

사이클로이드 감속기는 감속비가 높고 정밀도가 뛰어난 특성으로 로봇산업 전반에서 필수 부품으로 자리 잡고 있으며, 생산 단가를 낮추기 위한 모듈화 설계·대량생산 체계 구축도 기업의 주요 과제 중 하나로 제시된다.

 

중국 기업들은 휴머노이드 로봇 경쟁이 본격화되며 감속기 기술 자체를 국제 경쟁력 요소로 삼고 고성능 모델 개발·검사 체계 강화·신소재 연구를 중심축으로 기술 역량을 강화하는 중이다.

 

KIC중국은 휴머노이드 로봇용 감속기 기술이 중국 로봇 제조 경쟁력의 핵심 기반으로 작용하며 정밀 기계산업과 인공지능 기술이 결합된 구조가 넓어지고 있다고 밝혔다.

 

KIC중국(글로벌혁신센터·김종문 센터장)은 2016년 6월 중국 베이징 중관촌에 설립된 한국 과학기술정보통신부 산하 비영리기관이다.
한국 창업기업과 혁신기업의 중국시장 개척을 지원하는 것이 주요 업무다. 또 중국 진출의 정확한 로드맵을 제공하고 플랫폼 역할도 한다.