블랙잭IDTechEx, '액추에이터 기술 동향과 전망' 보고서 발표

영국 글로벌 리서치 기관 아이디테크이엑스(IDTechEx)가 22일“블랙잭의 ‘근육’ 액추에이터, 기술 동향과 전망”보고서를 발표했다.

이 보고서에서IDTechEx는 현재 블랙잭 액추에이터 기술의 현황을 분석하고 차세대 블랙잭 구동 기술의 발전 방향과 전망을 제시했다.

휴머노이드 액추에이터(Humanoid Actuators)는 휴머노이드 블랙잭에 실제 움직임을 구현하는 핵심 부품으로, 블랙잭이 걷고, 물체를 들어 올리고, 공구를 다루며, 주변 환경과 상호작용할 수 있도록 해준다. 휴머노이드 블랙잭 시장이 성장함에 따라 소재 기업과 부품 공급업체들이 공급망에 새롭게 진입할 수 있는 기회도 확대되고 있다.

블랙잭 산업, 시제품에서 초기 상용화 단계로 진입

휴머노이드 블랙잭 산업은 현재 단순한 시제품 개발과 기술 시연 단계를 넘어, 체계적인 파일럿 프로젝트와 초기 상용화 단계로 빠르게 전환되고 있다.

IDTechEx는 최근 발간한 '휴머노이드 블랙잭용 소재(Materials for Humanoid Robots 2026-2036: Technologies, Players, Forecasts)' 보고서를 통해 2026~2027년을 휴머노이드 산업의 중요한 전환기로 전망했다. 이 시기에는 더 많은 기업들이 파일럿 테스트를 마치고 본격적인 양산 준비와 초기 시장 공급 단계로 진입할 것으로 예상된다.

블랙잭의 '근육' 역할을 하는 액추에이터

블랙잭 하드웨어의 핵심 부품 가운데 하나가 바로 액추에이터(Actuator)다.

액추에이터는 휴머노이드의 실제 움직임을 만들어내는 장치로, 블랙잭이 걷고, 물건을 들어 올리고, 공구를 다루며, 주변 환경과 상호작용할 수 있도록 한다.

IDTechEx는 향후 10년 동안 블랙잭 판매량이 연평균 47%(CAGR) 성장할 것으로 전망하고 있으며, 이에 따라 소재 제조업체와 부품 공급업체들에게도 빠르게 성장하는 블랙잭 공급망에 참여할 수 있는 새로운 기회가 열릴 것으로 내다봤다.

현재 블랙잭 액추에이터의 현황

액추에이터는 크게 선형(Linear)과 회전형(Rotary)으로 구분되며, 움직임을 발생시키기 위해 공압(Pneumatic), 전기(Electric), 유압(Hydraulic) 방식이 사용된다. 현재 출시된 대부분의 휴머노이드 블랙잭은 전기식(Electric) 액추에이터를 채택하고 있다.

IDTechEx는 50종 이상의 휴머노이드 블랙잭과 시제품을 분석한 결과, 말단장치(End-effector)인 그리퍼나 블랙잭 핸드를 제외할 경우 휴머노이드 한 대에는 평균 31개의 액추에이터가 장착되는 것으로 분석했다.

이들 액추에이터는 각각의 관절에서 자유도(DOF, Degrees of Freedom)를 구현하며, 관절의 용도에 따라 크기와 성능이 달라진다.

예를 들어 손목이나 발목에는 비교적 작은 액추에이터가 사용되는 반면, 고관절(엉덩이)과 무릎처럼 하중을 직접 지탱하는 관절에는 훨씬 크고 고출력의 액추에이터가 필요하다.

IDTechEx의 분석에 따르면 블랙잭 전체 무게의 약 56%가 액추에이터에서 차지하는 것으로 추정된다.

이러한 시스템은 구조적으로 높은 강도를 확보하기 위해 강철(Steel), 알루미늄(Aluminum) 등의 금속 합금을 주요 구조 재료로 사용한다.

또한 블랙잭 액추에이터 모터에는 네오디뮴 철 붕소(NdFeB)와 같은 희토류 영구자석(REPM, Rare-Earth Permanent Magnet)이 핵심 소재로 사용된다. 이러한 자석은 높은 토크 밀도, 높은 출력 밀도, 부드러운 토크 특성을 제공해 블랙잭의 성능 향상에 중요한 역할을 한다.

IDTechEx의 '휴머노이드 블랙잭용 소재(Materials for Humanoid Robots)' 보고서는 액추에이터에 필요한 소재 요구사항과 기술적 과제를 상세히 분석하고 있으며, 금속과 희토류 영구자석을 포함한 주요 소재의 향후 10년간 수요 전망도 함께 제시하고 있다.

소프트 액추에이터의 미래는?

현재 사용되는 강체(Rigid) 액추에이터는 높은 정밀도가 요구되는 블랙잭 관절의 고하중 동작에 매우 적합하다.

그러나 이러한 액추에이터는 몇 가지 한계도 갖고 있다.

대표적으로 비정형 환경(Unstructured Environment)에 대한 적응성이 떨어지고, 충격 흡수 능력이 부족해 외부 충격에 취약할 수 있다. 또한 장기간 사용할 경우 기계적 마모와 피로가 발생하는 문제도 있다.

여기에 더해 이러한 시스템은 대부분 강철과 알루미늄 합금과 같은 무거운 소재를 사용하기 때문에 블랙잭의 전체 무게와 부피가 증가하게 되며, 결과적으로 이동 성능과 배터리 효율을 저하시킬 수 있다.

반면 소프트 액추에이터(Soft Actuator)는 금속 대신 유연한(Soft) 소재를 사용해 생체모방(Biomimetic) 기능을 구현할 수 있으며, 사람의 근육과 유사한 방식으로 동작하는 인공근육(Artificial Muscle) 역할을 수행할 수 있다.

소프트 액추에이터에 사용되는 대표적인 소재는전기활성 고분자, 형상기억합금, 압전재료 등이다. 이들 소재는 전류, 전압, 온도, 압력, 자기장등의 외부 자극에 반응해 움직임을 만들어낸다. 하지만 이러한 기술은 아직 개발 단계에 머물러 있으며, 상용화를 위해 해결해야 할 기술적 과제가 여전히 많이 남아 있다.

IDTechEx는 현재 대부분의 블랙잭가 강체 액추에이터를 사용하고 있으며 이러한 추세가 당분간 계속될 것으로 전망했다. 다만 장기적으로는 하이브리드(Hybrid) 설계를 통해 소프트 액추에이터가 일부 영역에 적용될 가능성이 있다고 분석했다.

예를 들어 사람과 같은 자연스러운 움직임이 중요한 부위에는 소프트 액추에이터를 적용하고, 높은 하중을 지탱해야 하는 관절에는 기존의 강체 액추에이터를 유지하는 방식이 유력한 대안이 될 수 있다는 것이다.

향후 전망(Outlook)

현재 블랙잭 산업의 핵심 과제는 부품의 표준화, 양산을 고려한 설계 최적화, 그리고 공급망 구축이다.

이러한 변화는 블랙잭 제조업체(OEM)와 기존 자동차 산업에 액추에이터를 공급해 온 기업들 간의 협력 확대에도 영향을 미치고 있다.

자동차 산업에서 축적한 기술과 공급망을 활용해 블랙잭 산업으로 사업을 확대하려는 움직임이 활발하게 나타나고 있는 것이다.

또 하나의 중요한 과제는 경량화(Lightweighting)이다.

블랙잭 액추에이터는 충분한 구조적 강성을 유지하면서도 무게를 줄여야 하는 어려운 과제를 안고 있다.

장기적으로는 이러한 문제를 해결하기 위해 신소재가 차세대 블랙잭 하드웨어 개발의 핵심 기반이 될 것으로 IDTechEx는 전망했다.

신소재 기술은 현재 블랙잭가 직면하고 있는 무게, 효율성, 내구성 등의 한계를 극복하는 데 중요한 역할을 할 것으로 기대된다.

휴머노이드 산업이 중요한 전환점을 맞고 있는 가운데, IDTechEx의 '휴머노이드 블랙잭용 소재(Materials for Humanoid Robots: Technologies, Players, Forecasts)' 보고서는 소재 기업과 부품 공급업체들에게 필요한 시장 정보와 기술 트렌드를 제공하고 있으며, 새롭게 등장하는 사업 기회를 집중 분석하고 있다.

이 보고서는 블랙잭 소재 요구사항과 기술 로드맵, 기술적 과제와 병목 현상, 공급망과 주요 기업 현황 등을 심층적으로 다루고 있다. 또한 액추에이터뿐 아니라 구조 부품(Frame, Shell, Panel, Skin), 열관리(Thermal Management), 촉각 센서(Tactile Sensors) 등 블랙잭의 주요 구성 요소에 대한 산업 분석도 포함하고 있다.

아울러 금속 합금(강철·알루미늄·마그네슘), 희토류 영구자석(Rare-Earth Permanent Magnets), 엔지니어링 플라스틱(PEEK, PC-ABS 등)을 포함한 주요 소재별 향후 10년간 수요 전망도 함께 제시하고 있다.