케이엔알시스템 사업보고서 (2024.12)
6. 주요계약 및 연구개발활동

가. 경영상의 주요계약 당사는 보고서 제출일 기준으로 비경상적인 중요계약 건이 발생하지 않아 해당사항이 없습니다. 나. 연구개발 활동 (1) 연구개발 조직

보고일 현재 당사의 연구인력은 제어 및 설계, 구동 등 당사 제품의 핵심기술 개발 경력을 보유하고 있어, 충분한 전문성과 숙련도를 확보하고 있다고 판단합니다. 각 연구팀은 해당 연구수행 프로젝트에 따라 자체 연구 또는 우수 연구기관과 공동 연구를 수행하여 첨단 기술과 연구경향을 받아들이면서 제품개발의 효율성을 높이고 있습니다.

부문	역할

로봇사업본부	로봇사업본부는 기술사업화부문, 제품개발부문 산하 기구설계팀, 유압설계팀, 제어시스템설계팀, 지능제어팀, 공정설계팀, 연구기획팀으로 구성되어 있으며 보고서 제출일 현재 22명 의 연구개발 인력이 로봇사업본부에 소속되어 있습니다. 로봇사업본부 는 당사 원천기술의 유지관리 및 개발관리를 전담하고 있으며, 지난 수년간은 유압로봇 시스템 기술제품화에 주력하고 있습니다. 현재 당사 중기 성장전략의 핵심인 유압로봇 시스템의 기술개발은 물론 양산체계 구축 및 일부 기술 마케팅활동까지, 본격적인 사업화 전단계 연구개발업무를 총괄하고 있습니다.

시스템개발부문	시스템개발부문은 보고서 제출일 현재 총 28명으로 구성되어 있습니다. 시스템개발부문 산하 구조개발1팀, 구조개발2팀, 제어팀, 회로설계팀, 선행기술개발팀, 개발지원팀으로 구성되어 있으며, 주로 수주계약에 따른 개별 프로젝트 시험장비 개발을 담당합니다. 원칙적으로 당사 모든 프로젝트들은 고객들의 요구사양에 따라 매번 상이한 성능과 기능의 시험장비를 새롭게 개발해야 하며 모든 시험장비는 설계부문에 의해 디자인됩니다. 또한 일부 소프트웨어 공통모듈의 수정개발 업무를 수행하기도 합니다.

(2) 연구개발 비용(단위: 백만원)

구 분	2024연도
(제25기)	2023연도
(제24기)	2022연도
(제23기)

자산처리	(해당없음)	-	-	-

비용
계정	원재료비	-	-	-

인건비	2,708	2,197	1,978

감가상각비	144	143	142

위탁용역비	-	-	-

기타 경비	262	184	174

합 계
(매출액 대비)	3,114(16.94%)	2,524(11.74%)	2,294
(4.49%)

비용
처리	제조원가	1,533	1,230	1,021

판관비	1,581	1,294	1,273

합 계
(매출액 대비)	3,114(16.94%)	2,524(11.74%)	2,294
(4.49%)

(3) 연구개발 실적 및 계획(가) 연구개발 실적당사에서는 다양한 연구 개발 방법을 통해 10개의 주요 핵심 기술을 확보하였습니다.

구분	내용

연구개발과제	로봇용 유압 로터리 액추에이터 제조 기술

연구개발기관	케이엔알시스템

연구개발결과
및 기대효과	일반적으로 유압 로터리 액추에이터의 동작속도를 높여 회전 방향의 전환을 빠르게 제어하면 로터리 액추에이터 회전자인 로터 베인의 씰 마찰력에 의한 히스테리시스가 발생하게 되는데, 이 특성은 동적 제어의 성능을 저하시키는 원인이 됩니다.
마찰력과 히스테리시스를 낮추기 위해서 배인 내부 접촉면에 마찰력이 낮고 정마찰과 동마찰 계수의차이가 적은 재료를 선정하여 폴리머 코팅기술을 적용하고, 축방향 씰에서 발생되는 역압에 의한 씰 마찰력을 낮추기 위해 역압 방지용 드레인 홀 오리피스 기술을 개발하였습니다.
- 압력에 의한 변형을 고려한 구조 최적화를 통한 경량화
- 역압 방지를 위한 오리피스 기술적용으로 마찰 최소화
- 고강성 5축 가공 등 사내 생산기술 확보로 생산 단가 대폭 절감
- 관절용 베어링/축 등 액추에이터 일체화를 통해 경량/고강성 관절 액추에이터 제작

상품화 여부	유압 로터리 액추에이터

구분	내용

연구개발과제	저마찰 유압 리니어 액추에이터 제조 기술

연구개발기관	케이엔알시스템

연구개발결과
및 기대효과	로봇의 제작에 있어 리니어 액추에이터는 중력 영향 등 특정 방향의 큰 반력이 필요한 관절 요소 (로봇의 하지 등)로 유용하게 사용되며, 필요로 하는 주요 특성은 경량, 편리한 외부 마운트, 우수한 제어성을 위한 낮은 마찰력 등입니다.
당사는 구조용 폴리머 코팅 기술을 적용하여 저마찰 성능을 기반으로 우수한 제어 특성을 확보하였고,힌지부에 내부 관로를 형성하여 별도의 배관없이 조인트에 유압을 전달할 수 있는 구조를 개발하였습니다.
- 당사만의 구조용 저마찰 폴리머 코팅기술을 적용하여 웨어링과 씰의 역할을 함께 수행하도록 제작하여 경량, 저마찰 리니어 액추에이터를 개발
- 높은 외력에 대한 저항력과 우수한 제어 응답특성을 위한 정압 베어링 제작기술 보유

상품화 여부	저마찰 유압 리니어 액추에이터

구분	내용

연구개발과제	소형 서보밸브 제조 기술

연구개발기관	케이엔알시스템

연구개발결과
및 기대효과	서보 밸브는 유압 로봇의 구성에 있어 액추에이터와 쌍(pair)으로 구성되어 유압의 흐름을 제어함으로써 액추에이터를 구동하는 역할을 하는 핵심 요소입니다. 서보 밸브의 핵심 요소기술은 설계기술과 재료선정, 생산기술, 조립기술로 분류할 수 있으며, 기술의 핵심 경쟁요소는 제어를 위해 충분한 응답 성능을 확보하면서 경제적인 서보 밸브를 생산하는 것입니다. 당사에서는 유량 서보 밸브의 설계기술은 특허로 등록하였으며, 특수부의 재료 및 생산 레시피, 조립 방법, 측정 기법 등은 노하우 기술로 확보하였습니다.
- 각 부품별 기계/전자기/내화학적 특성에 적합한 소재기술 확보, 서보 밸브 개발 구조설계기술 및 진단프로세스 보유
- 높은 가공 정밀도를 효과적으로 구현하기 위한 생산기술, 전용 장비와 독창적인 캘리브레이션 기법에 의한 생산비용 절감으로 가격 경쟁력 확보

상품화 여부	소형 서보밸브

구분	내용

연구개발과제	모바일 HPU 제조 기술

연구개발기관	케이엔알시스템

연구개발결과
및 기대효과	이동형 로봇을 구성하여야 하는 경우에는 이에 적합한 이동형의 유압동력원 (Mobile HPU)이 필요하며,로봇의 용도에 맞도록 크기를 줄이고 효율을 높인 동력원은 로봇의 활용성에 큰 영향을 미치게 되므로 이의 안정적인 성능을 확보하는 것은 전체 로봇 시스템의 성능을 보장하는데 매우 중요한 요소입니다.
당사는 이동형 로봇의 구동을 목적으로 소형 모터와 펌프를 분산 배치하여 작은 공간에서 빠른 응답성과 고효율로 구동 가능한 모바일 유압발생장치 개발기술을 확보 하였습니다. 역동적으로 움직이는 로봇에서도 사용가능한 가압장치(bootstrap) 기술, 다양한 필드 통신을 지원하는 스마트화 기술 등을 적용하여 다양한 분야의 활용성과 편리성을 높이도록 기술을 내재화하였습니다.
- 용량별 조합이 가능한 모듈형 mHPU로 경량화 및 규격화- 전복 시 동작이 가능하도록 가압 설계기술 적용- 스마트화 기술 적용으로 CAN/UDP 등 다양한 통신 지원

상품화 여부	모바일 HPU

구분	내용

연구개발과제	유압 로봇 제어기 제조 및 제어 기술

연구개발기관	케이엔알시스템

연구개발결과
및 기대효과	유압로봇용 제어기는 일반적인 산업용 유압 제어기와 달리 로봇에 내장하기 위해 소형으로 구성되면서도 다양한 제어기능을 가지고 있어야 하므로, 일반적으로 각 축당 제어를 수행하는 분산제어 형태를 띄고 있습니다. 하위제어기는 각 축의 센서데이터를 처리하고 유압 액추에이터를 제어하는 기능을 수행하도록 최적의 알고리즘을 개발 및 탑재하여 사용하며, 상위 제어기는 로봇 팔과 같이 기구학을 한 번에 처리하기 편리한 단위로 6~8축 정도를 묶어서 제어하는 기능을 수행하도록 개발하였습니다.
로봇용 제어기술의 경쟁요소는 유압의 비선형성을 보상하는 우수한 제어성능과 다양한 통신과 제어 모드를 지원하는 편리성입니다.
- 유압 비선형성을 보상하기 위하여 압력 피드백 마찰 보상 알고리즘을 내재
- CAN FD/UDP/EtherCAT 등 다양한 통신을 지원하는 분산 제어기
- 변위/힘/컴플라이언스/FRF iteration 제어 등 다양한 제어 모드 지원

상품화 여부	제어 알고리즘 내장 유압 제어기

구분	내용

연구개발과제	내환경 유압 로봇 팔 제조 기술

연구개발기관	케이엔알시스템

연구개발결과
및 기대효과	다관절 유압 로봇팔은 자중대비 고중량물의 조작이 가능하다는 특징이 있지만, 유압 부품과 구조의 복잡성 때문에 일반 모터 구동형 로봇팔처럼 컴팩트하게 설계 제작하고, 정밀하게 제어하는 것이 어렵습니다. 당사는 링크 내에 유로를 형성함으로써 조립 및 유지보수가 쉬운 구조로 설계 및 제작하는 기술을 개발하였고 이를 통해 마찰보상, 유연 컴플라이언스 제어, 각 축의 압력 피드백을 사용한 진동억제 알고리즘 적용 등의 로봇 팔 정밀제어가 가능합니다. 또한 방수/내압/고온/고분진/진공/내방사능 등 다양한 내환경 설계 기술을 적용하여 극한/위험 환경에서 장시간 작업할 수 있는 기술을 확보하였습니다.
- 방수/내압/고온/고분진/진공/내방사능 등 다양한 환경에서의 track record를 보유.
- 핵심 요소 부품 기술을 보유하여 최적화함으로써 종합 제어 성능이 우수하고 동시에 가격 경쟁력 확보. - 구조 및 해석 기술을 확보하여 가반하중 대비 가벼운 로봇 팔 설계
- 구조 및 해석 기술을 확보하여 가반하중 대비 가벼운 로봇 팔 설계

상품화 여부	유압 로봇 팔 (Hydra-UW, Hydra-MP)

구분	내용

연구개발과제	내환경 유압 모바일 로봇 제조 기술

연구개발기관	케이엔알시스템

연구개발결과
및 기대효과	철강 코일, 콘크리트 블록 등 부피가 작으면서도 고중량인 대상물 이송을 위한 모바일 로봇과 PBV(Purpose Built Vehicle)에 대한 수요가 증가하고 있으며, 컴팩트하게 제작하기 위한 고출력 구동기가 필요합니다. 또한 고중량물 이송 및 활용을 위해서는 방향전환과 이동이 동시에 가능한 구조로 모바일 로봇의 설계가 요구됩니다. 당사에서는 스마트 액추에이터 기술을 적용한 고출력 유압 구동 독립형 코너 모듈을 활용함으로써 구동과 조향이 동시에 가능하여 다양한 주행 모드를 지원할 수 있는 기술을 개발하였으며, 모바일 HPU와 배터리를 조합하여 맞춤형 모바일 로봇 사양을 제공할 수 있습니다. 또한 고온/고분진/진공/내방사능 등 다양한 내환경 설계 기술을 적용하여 극한/위험 환경에서 장시간 작업할 수 있는 기술을 확보하였고, 추가적인 작업 도구를 장착하여 대형/고하중물 등의 이송 및 작업 또한 가능합니다.
- 방수/내압/고온/고분진/진공/내방사능 등 다양한 환경에서의 track record를 보유.
- 핵심 요소 부품기술을 보유하여 최적화함으로써 종합 제어 성능이 우수하고 동시에 가격 경쟁력 확보.
- 당사 스마트 액추에이터 기술을 코너모듈에 적용함으로써 고중량물을 이동시킬 수 있는 PBV(Purpose Built Vehicle) 구현

상품화 여부	유압 모바일 로봇

구분	내용

연구개발과제	시험장비 로봇 제조 기술

연구개발기관	케이엔알시스템

연구개발결과
및 기대효과	시험장비 로봇 기술은 현실의 물리적 환경을 정확하게 재현해야 하기 때문에 고도의 제어기술과 이를 구현할 수 있는 다양한 동력을 기반으로 하는 액추에이터가 필수로 적용되어야 합니다. 또한 대상물의 기능, 성능 및 내구를 정량화 해야 하는 시험장비는 그 특성상 시험 대상물(시편)의 기능과 성능, 내구를 능가해야 하고 정밀도와 정확도 측면에서는 더욱 높은 요구수준을 만족시켜야 하며, 이에 대한 반복 성능 또한 필수적입니다. 당사에서는 특정 산업에 국한되지 않고 정밀 유압제어 및 전동제어 기술을 기반으로 필요에 따라 다양한 분야의 시험장비 로봇 및 로봇시스템을 맞춤형으로 디자인하고 개발 제작하는 기술을 확보하고 확장해 가고 있으며, 기존 시장 및 신규 시장에서의 track record를 쌓아가고 있습니다.
- 특정 산업에 국한되지 않고 정밀 유압제어 및 전동제어 기술을 기반으로, 필요에 따라 다양한 분야의 시험장비 로봇 및 로봇시스템을 디자인하고 개발 제작 및 납품하여 track record를 보유.
- 핵심 구조 설계 기술을 보유하여 최적화함으로써 종합 제어 성능이 우수하고 동시에 가격 경쟁력 확보.

상품화 여부	유압기반, 전동기반 시험기

구분	내용

연구개발과제	핵융합 유지보수 로봇 설계 기술

연구개발기관	케이엔알시스템

연구개발결과
및 기대효과	핵 융합은 태양과 같은 방식으로 에너지를 생성하고, 무한한 수소를 연료로 사용하여 탄소 배출과 핵폐기물이 없는 청정 에너지로 지구의 에너지 문제를 해결하는 혁신적인 방법으로 주목받고 있지만 기술적 난이도가 상당히 높아 상용화에 많은 시간이 소요되고 있습니다. 또한, 상용 핵융합 발전소 건설을 위해서 장비 및 수리를 위해 원격 유지보수 로봇이 필수적이며, 당사에서는 실증로 설계 TF에 참여하며, 핵융합 실증로 원격 유지 보수 로봇 기술 개발에 핵심적인 역할을 수행하고 있습니다.
- 실증실험을 통한 품질 검증 후 핵융합로 원격유지보수 자동화 시스템과 연동하여 극한환경에서 원격유지보수 작업에 다양한 방법으로 활용할 것으로 기대
- 관련 핵심 요소기술 선도 및 산업화를 통한 수출 증대에 큰 기여 가능
- 핵융합 발전 산업의 기술적 진입 장벽을 돌파하고, 국내외 시장에서 새로운 비즈니스 모델 창출 기대

상품화 여부	유압 로봇 팔

구분	내용

연구개발과제	강화학습을 활용한 유압 로봇 맞춤형 최적 동작 생성 및 동작 전달 알고리즘 개발

연구개발기관	서울과학기술대학교/케이엔알시스템 (산학공동기술개발과제)

연구개발결과
및 기대효과	당사의 유압 기반 로봇시스템과 액추에이터/밸브에 대한 검증된 기술력을 바탕으로 작동성과 내구성이 뛰어난 유압 로봇을 제작하기 위해 주변 환경 변화에 강인한 강화학습 알고리즘이 필요합니다. 강화학습은 시뮬레이션 환경에서 로봇이 경험을 통해 학습하고 최적의 동작을 생성할 수 있게 하며, 이를 통해 주변 환경 변화에 강인한 동작을 생성할 수 있어 효율적인 로봇 개발이 가능합니다. 본 연구를 통해 강화학습 기반 최적 동작 생성 알고리즘을 개발하였으며, 이를 발전시켜 다양한 로봇 형태에 최적화된 로봇 제작이 가능하도록 할 예정입니다.
- 인공지능 활용 사례 분석을 통한 최적화된 유압 시스템 제작 및 최적 제어를 위한 인공지능 기반 최적 제어 방안 도출.
- 공연용 로봇을 위한 최적 동작 생성 및 전달 프레임워크 및 강화학습 알고리즘 개발
- 시뮬레이션 기반 강화학습 알고리즘 및 실제 유압 시스템 적용을 위한 프레임워크 개발
- 당사의 고도화된 유압 하드웨어 기술을 바탕으로 강화학습 알고리즘을 적용한 유압 로봇 제작을 통해 기업 홍보 및 매출향상 가능
- 인공지능 및 강화학습 기술을 보유함으로써 유압 로봇 분야의 강력한 기술력 확보 가능
- 유압으로 구동하는 보행 로봇에 인공지능을 활용한 보행 제어 기술을 도입하여 우수한 성능의 보행 로봇 제작 가능
- 개선된 강화학습 알고리즘을 적용한 로봇의 제작 및 구동을 통해 당사의 유압 부품 홍보 및 새로운 플랫폼 개발 가능
- 다양한 분야에 유압 보행 로봇을 활용함으로써 복잡한 동작이 필요한 작업 수행 가능

상품화 여부	유압 로봇 팔 및 모바일 플랫폼, 공연용 로봇, 탑승형 2족 보행로봇 개발에 적용

(4) 정부과제 수행 실적[단위 : 천원]

연구과제명	주관부서	연구
기간	정부출연금
(동사지원금)	관련제품	비고
(참여형태)

(전담기관)

다족형 견마로봇 플랫폼 기술개발	지식경제부
(한국산업기술평가관리원)	06.09~13.01	12,850,000
(1,168,800)	유압로봇	수행완료 (참여기관)

고중량 유압 매니퓰레이터 개발	지식경제부
(한국산업기술진흥원)	09.10~10.04	240,000
(240,000)	유압로봇	수행완료 (주관기관)

산업노동지원을 위한 착용식 근력증강 로봇 기술 개발	산업통상자원부 (한국산업기술평가관리원)	10.04~15.03	11,750,000 (1,410,000)	유압로봇	수행완료 (참여기관)

8"및16" Unpiggable가스배관 비파괴 검사용 자가추진 로봇기술개발	산업통상자원부 (한국산업기술평가관리원)	11.12~16.11	16,500,000 (4,160,736)	내환경로봇	수행완료 (참여기관)

노즐플래퍼타입유압서보밸브국산화개발	중소기업청 (중소기업기술정보진흥원)	12.06~14.05	337,500 (337,500)	서보밸브	수행완료 (주관기관)

로봇시범보급사업	산업통산자원부
(한국로봇산업진흥원)	12.06~13.05	476,917 (476,917)	내환경로봇	수행완료 (주관기관)

해저작업용 유압 Manipulator 개발	중소기업청 (한국과학기술정보연구원)	12.08~12.12	19,500
(19,500)	내환경로봇	수행완료 (주관기관)

진동대/4post Simulator 제작 및 제어운용기술 개발	중소기업청 (한국산업기술평가관리원)	10.08~13.11	950,000 (890,000)	시험평가 로봇	수행완료 (주관기관)

저비용 저심도 인프라 핵심기술 개발	국토교통부
(국토교통과학기술진흥원)	13.12~16.12	6,320,000
(710,000)	유압제어기	수행완료
(참여기관)

유압기반시뮬레이터급 시험기 스마트화 제조 기술 연구1단계	산업통상자원부 (한국산업기술평가관리원)	13.06~16.05	1,640,000 (1,200,000)	시험평가 로봇	수행완료 (주관기관)

에어헤머를 사용한 30인치급 6자유도 초가속수명시험기 개발(HALT)	산업통상자원부 (한국산업기술평가관리원)	13.09~16.08	2,506,000 (1,869,000)	시험평가 로봇	수행완료 (주관기관)

로봇기술제품화지원 - 금속 3D프린팅을 적용한 유압로봇 모듈화 개발	한국로봇산업진흥원 (한국로봇산업진흥원)	13.11~14.05	28,000 (28,000)	유압로봇생산기술	수행완료 (주관기관)

모듈 개념을 적용한 다용도 산업용 스마트 로봇암(Robot Arm) 디자인 기술개발	산업통상자원부 (한국산업기술평가관리원)	13.07~14.06	200,000 (20,000)	유압로봇	수행완료 (참여기관)

크랭크형 3연 피스톤 펌프 국산화 개발(내구수명이 우수한 FG PUMP의 국산화 대체개발)	중소기업청 (중소기업기술정보진흥원)	13.12~16.12	337,500 (337,500)	유압 리니어액추에이터	수행완료 (주관기관)

험지 적응형 하지근력 고반응 제어기술 개발	산업통상자원부 (국방과학연구소)	13.12~16.12	750,000 (31,140)	유압 제어기	수행완료 (참여기관)

수중건설로봇공통기술 및 경작업용 ROV 기술개발 (약칭: 수중건설로봇)	수중건설로봇사업단 (선박해양플랜트연구소)	14.01~19.07	1,400,000 (1,400,000)	유압
수중로봇팔	수행완료 (참여기관)

지능형로봇 품질경쟁력강화지원사업	산업통상자원부 (한국로봇산업진흥원)	30,000 (30,000)	유압
컴포넌트	수행완료 (주관기관)

신뢰성기술확산사업-
2단형 소형 유압서보밸브 고장분석 및 수명 검증을 통한 신뢰성 향상	산업통상자원부 (한국산업기술진흥원)	15.07~16.06	100,000 (100,000)	서보밸브	수행완료 (주관기관)

저소음 타입의 Electro-hydrostatic Actuator 개발 (대구지사)	대구기계부품연구원
((재)대구경북과학기술원)	15.06~15.10	90,000
(90,000)	유압
액추에이터	수행완료
(주관기관)

다축제어 플랫폼기반 극사실적 가상현실 MTB 체험 시뮬레이터 및 콘텐츠 기술개발 (단비 k-ct 프로젝트)	문화체육관광부 (한국콘텐츠진흥원)	15.08~16.12	405,400 (393,400)	유압 시뮬레이터	수행완료 (주관기관)

재난 재해 대응 특수목적기계용 핵심요소부품 및 시스템개발	한국산업기술평가관리원 (한국산업기술평가관리원)	15.07~17.06	5,759,000 (685,000)	유압
로봇기술	수행완료 (참여기관)

유압위치/힘제어 시스템 상용화를 위한 제어 시뮬레이션기술개발	중소기업청 (중소기업기술정보진흥원)	15.07~15.12	25,900
(-)	유압 제어	수행완료 (참여기관)

재난대응용 유압로봇을 위한 스마트 포터블 유압파워유닛 개발	중소기업청 (중소기업기술정보진흥원)	15.11~17.11	420,000 (350,000)	HPU	수행완료 (주관기관)

간호용 파워 어시스트 로봇을 위한 저소음 EHA 개발	((재)대구경북과학기술원)	16.05~17.10	160,000
(160,000)	유압
액추에이터	수행완료
(주관기관)

취수구 뻘제거 장비 개발	한국수력원자력㈜ (-)	17.10~19.09	850,000 (850,000)	내환경로봇	수행완료 (주관기관)

건선거용 상가 블록 설치 자동화 시스템 개발	산업통상자원부 (민군협력진흥원)	22.06∼25.05	5,000,000 (1,620,000)	내환경로봇	진행중 (참여기관)

전기차 전기구동시스템용 600kW급 33,000rpm 초고속 다이나모 시스템 기술개발	산업통상자원부	23.07~26.12	140,500
(77,000)	다이나모미터	진행중
(주관기관)

600kW급 33,000rpm 초고속 모터 및 다이나모 통합 제어시스템 기술개발	산업통상자원부	23.07~26.12	11,353,000
(4,889,500)	다이나모미터	진행중
(주관기관)

다관절 유압로봇을 활용한 옥내 저탄장 낙탄회수 시스템 개발	한국중부발전㈜	24.05~25.04	500,000
(125,000)	낙탄회수로봇	진행중
(주관기관)

500kg급 대형 고중량 부품 조작, 조립을 위한 다중 협업 기반 이동형 매니퓰레이터 로봇 시스템 개발	산업통상자원부	24.07~28.03	2,050,000
(1,025,000)	매니퓰레이터	진행중
(주관기관)

1.5m 이상급 초대형 고강도 복잡형상 엔진블록 주조품 후가공 무인 자동화 시스템 개발	산업통상자원부	24.10~28.12	984,000(340,000)	매니퓰레이터	진행중(참여기관)

금속박막코팅 기반 48V급 투명 발열 안전유리 소재 부품기술개발	산업통상자원부	24.10~28.12	1,005,000(352,200)	챔버	진행중(참여기관)

(나) 향후 연구개발 계획 보고서 제출일 현재 계획되어 있는 당사의 연구개발 활동은 다음과 같습니다.

연구과제	연구기관	기대효과

로봇형 유압 로터리 액추에이터 기술: 역압 방지 기술 표준화	㈜케이엔알시스템	당사는 최근 로터리 액추에이터의 방향전환 시 발생되는 배압을 제거하여 정지 마찰력을 줄여주고, 액추에이터의 히스테리시스를 감소시킬 수 있는 기술의 개발에 성공하였습니다. 오리피스의 형상과 크기 및 설치 위치에 대한 연구와 해석, 실험을 바탕으로 액추에이터 용량별로 최적의 역압 방지 오리피스의 구조를 결정하였고 이를 제품에 적용하여 표준화할 계획입니다. 이때, 표준제품 용량별로 개선의 정도는 다르겠지만 대용량 제품을 기준으로 최대 50%의 정지 마찰력 감소효과가 기대되며, 이를 통해 해당제품에 대한 당사의 시장지배력을 획기적으로 높일 수 있을 것으로 예상하고 있습니다. 현재 표준화 개발이 상당부분 진행중입니다.

폴리머 코팅 및 리니어액추에이터 기술: 폴리머 코팅 방법 개선	㈜케이엔알시스템	당사 핵심기술의 하나인 폴리머 코팅 방식의 저마찰 리니어 액추에이터는 생산을 위해 비교적 많은 시간과 인력 투입을 필요로 하기 때문에 납기와 원가측면에서 양산공급에는 제한적인 것이 사실이었습니다. 고객들의 꾸준한 요청에도 불구하고 지금까지는 주문형으로만 생산하여 시장에 대응하고 있었는데, 양산을 위한 재료와 공정의 개선 및 효율적인 생산방법의 개발에 대한 상황적 요구에 따라, 당사는 금형을 이용한 고온 진공성형 기술의 개발을 계획하였으며 현재 이에 대한 연구개발이 진행중에 있습니다. 폴리머 코팅을 적용한 저마찰 실린더의 주요 고객이 로봇과 관련이 깊고 당사의 폴리머 코팅형 액추에이터 기술이 세계적 수준이므로 양산화 기술의 개발을 통하여 납기를 단축하고 생산단가를 낮춘다면 더욱 큰 시장 경쟁력을 확보할 것으로 기대됩니다.

코너 모듈 및 액추에이터스마트화 기술: 코너 모듈의 스마트 액추에이터화	㈜케이엔알시스템	스마트 액추에이터 기술은 3차까지의 시험시제를 완료하여 기술은 확보된 상태이며 양산 모델 개발을 진행 중에 있습니다. 스마트 액추에이터는 제어회로, 밸브, 센서 등이 모두 집적화 된 중간형태의 제품으로, 고객으로 하여금 목적에 따라 자유로운 적용을 시도해 볼 수 있는 유연성을 함께 제공하는 제품이기 때문에 최적화된 상태의 공장 출하는 제품의 적용대상이 결정된 상태여야 가능합니다. 이에, 당사는 우선적인 최적화 대상으로 자율 이동 로봇의 코너 모듈을 선정하여 해당 기술의 적용을 계획하고 있습니다. 코너 모듈은 최근 모빌리티 분야에서 화두로 자리잡고 있는 다목적 차량, PBV(Purpose Built Vehicle)와 유사 개념인 고하중 모바일 로봇의 각 바퀴에 대한 구동과 조향을 담당하는 부품입니다. 당사의 코너 모듈을 적용하면 사용 목적에 따른 PBV를 단기간내에 개발할 수 있다는 장점을 내세워 모바일 유압 로봇의 표준화와 함께 코너 모듈의 스마트화도 함께 진행할 계획입니다. 현재 서스펜션 모듈을 포함한 코너모듈 재설계하였으며 성능검증 진행중입니다.

유압제어기 및 통신기술:프로세서 성능 향상 및 산업용 고속 네트워크 적용	㈜케이엔알시스템	컨트롤러는 유압 액추에이터의 움직임과 시스템의 상태를 센서로 읽어 들이고 필요한 움직임을 액추에이터에 전달하여 시스템을 통제하는 제어의 핵심 구성요소입니다. 유압 하위 제어기는 높은 전압과 전류를 사용하는 모터제어기와 달리, 매우 작은 전류만으로 유압의 흐름을 제어하므로 그 구성품의 개수와 부피가 작아 액추에이터에 바로 내장하거나 부착할 수 있도록 구성할 수 있습니다.
당사의 분산형 유압제어기인 HAC는 Cortex M4 칩으로 구성되어 최대 5kHz의 주기로 내부 제어가 가능하며, CAN, SPI, SSI, Analog를 비롯한 제어용 통신을 지원하고 있습니다만, 더 빠르게 많은 데이터를 전송함으로써 진보된 고급의 제어 알고리즘을 추가로 도입할 수 있는 산업용 필드버스를 적용할 수 있도록 하기 위해서 개선 연구를 진행하고 있습니다.
최근 개발 완료 단계에 있는 HAC Pro 1.0은 Cortex M7 칩으로 구성하여 액추에이터 일체형을 목표로 하고 있으며, 더 빠른 연산이 가능한 MCU와 CAN FD, EtherCAT, Profinet 등 다양한 최신 실시간 고속통신을 지원하도록 개발을 진행하고 있습니다. 현재 1차시제는 개발 완료하였고 CAN FD통신을 구축하여 신호전달에 대한 최적화를 진행하고 있습니다.
EtherCAT의 경우 Master 적용기술은 이미 개발하여 활용하고 있으며, 신형HAC에는 모터제어신호와 동일한 신호로 유압을 제어할 수 있도록 모터 드라이버의 표준인 CiA402를 지원하는 EtherCAT slave를 개발하고 있습니다.개발될 신형 제어기는 향후 차세대 필드버스 표준이 될 TSN(Time Sensitive Network) 또한 함께 적용이 가능하도록 기술 개발의 방향을 설정하고 있습니다. 현재 이더켓 모듈 추가완료하였으며 일체형 보드 제작중으로 상당부분 진행되었습니다.

전략 로봇 개발: 탑승형 로봇을 위한 유압 설계 기술 및 인공지능 기반 제어 기술	㈜케이엔알시스템	탑승형 이족 보행 로봇은 유압 설계 기술 및 제어 기술에 인공지능 기반의 제어 기술을 결합하여 차세대 모빌리티 기술 확보를 목표로 2021년부터 자체 비용으로 개발을 진행하고 있는 로봇입니다. 유압로봇의 설계를 모빌리티 관점으로 접근하여 사람(약70~100kg)이 탑승한 상태에서 약 12km/h의 속도로 주행할 수 있도록 설계하였습니다.
주행하는 지형의 상태와 탑승자의 움직임에 따라 급변하는 무게 중심의 밸런스를 유지해야 하는 고도의 제어기술이 필요한데, 이러한 기술은 당사가 보유하고 있는 유압 시스템 및 기구 설계 기술과 인공지능 기반의 학습 기술 및 그에 기반한 제어 기술 등의 융합을 골자로 하는 차세대 선도기술이라고 할 수 있습니다. 당사가 보유한 유압 로봇 핵심기술을 활용하여 설계를 진행하고 있으며, 산학협동 연구를 통하여 인공지능 기반의 학습 기술을 2021년도에 1차 획득하였고, 현재는 고도화 기술의 획득을 진행하고 있습니다.

모바일 유압 로봇 설계기술: 표준 모바일 유압 로봇플랫폼 개발	㈜케이엔알시스템	모바일 유압로봇 플랫폼은 코너 모듈을 적용하여 조향과 동시에 구동이 가능하여 다양한 주행모드를 지원하며 톤(ton) 단위의 고중량물을 이송할 수 있는 유압식 이동로봇의 표준 하드웨어를 말합니다. 고하중의 중량물을 탑재한 상태에서 기동이 가능하다는 사실은 그러한 중량을 갖는 장치에 이동성을 부여할 수 있다는 말과도 일맥상통하며, 정치식으로 사용하던 장치 및 장비의 활용범위를 무한히 확장할 수 있다는 가능성에 대한 제시이기도 합니다. 앞서 DSME의 도장 자동화 로봇과 포스코의 지금 제거로봇을 개발하며 코너 모듈을 적용한 유압식 모바일 로봇기술의 현장적용과 그에 대한 평가를 수행한 바 있습니다. 대규모의 도장장치와 고소 작업장치에 이동성을 부여함으로써 인력 및 작업시간의 절감을 확인하였으며, 인력수행에 의한 지금제거 작업에 있어서 작업도구를 대형화하고 이동성을 부여함으로써 고온환경 하에서의 작업효율 증대 또한 확인하였습니다. 더불어, 위험요인이 내재된 작업에 대한 안전의 확보는 부수적인 결과임에도 오히려 로봇의 투입에 따른 주된 성과로 주목받기도 하였습니다. 이러한 활동을 통해 획득한 구조 설계기술, 이동식 유압 동력원 기술, 유압 동력원의 고용량 배터리 적용기술, 원격 조작 기술 등을 활용하여 표준형 유압 이동 로봇의 개발에 대한 기술의 완성도와 신뢰성을 높여갈 계획입니다. 현재 개발은 상당부분 진행되었으며, 개발 진행중인 모바일플랫폼에 로봇암을 결합하는 형태로 플랫폼 확장을 추가로 진행중입니다.

표준 유압 모바일/로봇암 플랫폼 개발	㈜케이엔알시스템	2024년 로보월드에서 처음 선보인 표준 유압 모바일/로봇암 플랫폼(DURO)은 모바일 플랫폼과 로봇팔의 결합형 제품으로, 당사에서 지금까지 확보한 기술력을 바탕으로 한 모바일에서 보다 확장된 기술집약형 표준 로봇 플랫폼입니다.
모바일 유압 로봇 설계 기술에서 개발한 동력부(HPU)에 제어모듈을 포함하도록 보완 설계하여 탑재형HPU를 모듈화 하였으며, 고출력/소형화를 위한 노력을 지속하고 있습니다. 주행용 코너 모듈 역시 신형 제어기(HACpro)를 각 주행모듈에 탑재하는 방식으로 일체형 모듈로 개선 제작하였으며, 주행 시 요철 극복을 위한 서스펜션 기능을 추가하였습니다. 2ton 이상 고중량물 적재 및 이송을 용이하게 하기 위한 개발을 진행 중입니다. 자율 주행 기능을 구현하여, 지정된 경로로의 자율 주행 기능을 확인하였으며 다음 단계로 장애물 인식/회피 기능을 추가할 예정입니다.
로봇 암의 경우 UW3의 관절 각도 및 용량을 개선하여 고중량물 작업(가반하중210kgf)이 가능하도록 제작하여, 양팔 기준400kg 이상의 작업이 가능하며 500kg급 작업이 가능하도록 개선 예정입니다. 또한, 원가절감을 위한 분석 및 대응 방안을 수립하는 중입니다. DURO제품(모바일+로봇암)를 기반으로 한 신규 플랫폼입니다.

500kg급 대형 고중량 부품 조작, 조립을 위한 다중 협업 기반 이동형 매니퓰레이터 로봇 시스템 개발	㈜케이엔알시스템	현재 고중량 부품을 사용하는 중공업, 항공, 국방, 조선 등 여러 산업 분야에서 무거운 부품과 소재를 다루는 작업이 빈번하며 수작업으로 다루는 것은 무거운 무게로 인해 작업자가 감당하기 어렵거나 높은 부상 위험 환경에서 생산성 및 안전성 개선을 위해 고중량물 작업에 대한 자동화 연구개발이 필요합니다.
500kg급 가반하중 물체를 핸들링 가능한 유압로봇 시스템을 개발하며, 다양한 산업 현장에 적용가능하도록 6축 유압 로봇팔 및 액추에이터를 개발하여, 로봇팔 한 개당 250kg의 가반하중을 처리할 수 있는 유압 로봇팔을 개발하고 있습니다. 또한, 최대 2톤의 가반하중을 가지고, 요철 및 경사 극복할 수 있는 이동로봇을 개발하여 양팔 로봇을 장착하도록 설계함으로 다기능성을 최대화하기위해 연구를 진행하고 있습니다.DURO제품(모바일+로봇암)를 기반으로 신규 개발 진행중입니다.

1.5m 이상급 초대형 고강도 복잡형상 엔진블록 주조품 후가공 무인 자동화 시스템 개발	㈜케이엔알시스템	고가반하중 작업에는 높은 출력의 유압 로봇 팔의 적용 및 특화 개발이 필요합니다. 특히, 주조품 후가공 과정에서는 정밀한 작업이 필요함으로써, 유압 로봇의 정밀제어 기술과 절삭가공 공장을 동반한 path 생성 및 구동 조건 제어 등의 정밀한 작업을 위한 기술 개발이 필요합니다.
주조품 후가공을 위한 다자유도 로봇팔은 워크스페이스 및 위치 별 필요 하중 검토에 따른 링크 길이 및 가동 각도 설계를 진행하며 최적화를 진행하고 있습니다. 로봇팔의 구조와 성능을 개선함으로써 최적의 작업 효율을 달성하고, 다양한 산업 환경에 적용 가능한 로봇 기술을 확보할 수 있을 것으로 기대됩니다.
작업 현장에서 요청 구간을 포함한 다양한 지형에도 안정적으로 이동할 수 있는 전 방향 이송 가능한 AGV의 개발을 통해 작업의 유연성을 극대화하고, 자동화 공정의 효율성을 향상시킬 수 있을 것으로 기대됩니다.DURO제품(모바일+로봇암)를 기반으로 신규 개발 진행중입니다.