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[IT뉴스]"휴머노이드 관절 크기 '반토막' 낸다"… TI, 로봇 '근육'부터 '신경'까지 혁신

온카뱅크관리자

2026-02-09 16:07:32

<div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> [반도체레이다] 지오반니 캄파넬라 TI 총괄 방한 "로봇 진화 이끄는 시스템 반도체 전략" 
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 [디지털데일리 김문기기자] "지난 60여 년간 공장 펜스(Fence) 안에 갇혀 있던 로봇이 이제 바퀴를 달고, 다리를 만들어 우리 곁으로 다가오고 있습니다. 궁극의 목표인 '범용 휴머노이드(General Purpose Humanoid)'가 인간과 안전하게 공존하고 자연스럽게 움직이려면, 로봇의 눈과 근육, 신경망에 해당하는 반도체 시스템의 근본적인 혁신이 필수적입니다."
 글로벌 아날로그 반도체 기업 텍사스 인스트루먼트(TI)가 급성장하는 로봇 시장, 특히 기술의 정점이라 불리는 '휴머노이드 로봇'을 겨냥한 전방위 기술 로드맵을 공개했다.
 TI코리아는 9일 서울 강남구 트레이드타워에서 미디어 간담회를 열고, 지오반니 캄파넬라(Giovanni Campanella) TI 산업 자동화 및 로보틱스 부문 총괄의 발표를 통해 로보틱스 시장의 주요 기술 변화와 이에 대응하는 TI의 전략을 발표했다.
 지오반니 총괄은 이날 ▲정밀 모터 제어 ▲지능형 센싱 ▲엣지 컴퓨팅 ▲실시간 통신 ▲기능 안전 등 5대 핵심 기술을 로봇 진화의 필수 요소로 꼽았다.
 ◆ 고정된 기계에서 '두 발로 걷는' 범용 로봇으로
 지오반니 총괄은 로봇 산업의 흐름을 5단계 진화 과정으로 설명했다. 자동차 섀시를 용접하던 고정형 '산업용 로봇'에서 시작해, 사람과 작업 공간을 공유하는 '협동 로봇(Cobot)', 물류 센터를 누비는 '자율 이동 로봇(AMR)', 가정 내 '서비스 로봇'을 거쳐 마침내 인간을 닮은 '휴머노이드'로 진화하고 있다는 분석이다.
 그는 "과거 로봇이 특정 작업만 반복하는 기계였다면, 이제는 병원에서 수술을 돕고 가정에서 가사를 수행하는 '범용 로봇'으로 나아가고 있다"며 "이를 위해서는 로봇이 사람처럼 정밀하게 움직이고, 주변 환경을 완벽하게 인지하며, 스스로 판단하는 능력이 요구된다"고 강조했다.
 ◆ 로봇 관절의 혁신 "GaN으로 48V/1kW '스위트 스팟' 공략"
 이날 TI가 가장 강조한 기술은 로봇의 '근육'에 해당하는 모터 제어 솔루션이다. 특히 휴머노이드 로봇은 사람처럼 유연하게 움직이기 위해 수십 개의 관절 모터가 필요한데, 협소한 관절 공간 안에 강력한 힘(토크)을 내는 드라이버를 집어넣는 것이 최대 난제였다.
 지오반니 총괄은 해법으로 '질화갈륨(GaN)' 전력 반도체를 제시했다. 그는 "기존 실리콘(Si) 기반 반도체는 전력 밀도를 높이는 데 물리적 한계가 있다"며 "TI의 GaN 기술은 휴머노이드 관절 구동에 주로 쓰이는 48V 전압과 1kW(킬로와트) 출력 구간에서 최적의 효율, 이른바 '스위트 스팟(Sweet Spot)'을 제공한다"고 설명했다.
 TI의 GaN 솔루션을 적용할 경우 전력 변환 효율이 높아져 발열이 획기적으로 줄어든다. 덕분에 육중한 방열판이나 냉각 팬을 제거할 수 있고, 높은 스위칭 주파수로 인해 인덕터와 커패시터 등 주변 수동 소자의 크기까지 줄일 수 있다.
 지오반니 총괄은 "GaN 기술을 통해 전체 모터 드라이버 시스템의 크기를 기존 대비 50% 이상 축소할 수 있다"며 현장에서 지름 70mm 크기의 원형 보드에 모터 드라이버, MCU, 통신 칩을 모두 집적한 레퍼런스 디자인을 직접 시연했다. 이 작은 보드 하나가 로봇의 관절 하나를 완벽하게 제어함으로써 로봇의 무게를 줄이고 배터리 사용 시간을 늘리는 핵심 역할을 한다.
 여기에 TI의 실시간 마이크로컨트롤러(MCU)인 'C2000' 시리즈가 결합된다. C2000은 모터의 위치와 속도를 마이크로초(㎲) 단위로 연산해, 로봇이 달걀을 깨뜨리지 않고 집거나 바늘귀를 꿰는 등의 섬세한 작업을 가능하게 한다.
 ◆ 카메라의 사각지대, 'mmWave 레이더'가 지킨다
 로봇의 '눈'과 관련해서는 '밀리미터파(mmWave) 레이더'의 중요성이 부각됐다. 현재 많은 로봇이 카메라(Vision)에 의존하고 있지만, 카메라는 조명이 없는 어두운 곳이나 연기, 안개가 낀 환경, 혹은 역광 상황에서는 사물을 제대로 인식하지 못하는 단점이 있다.
 지오반니 총괄은 "카메라는 사람의 눈처럼 볼 수 있는 것만 보지만, 레이더는 눈이 보지 못하는 것까지 본다"며 "TI의 mmWave 레이더 센서는 악천후나 조도 환경에 구애받지 않고 물체의 거리, 속도, 각도를 정밀하게 탐지한다"고 말했다.
 특히 그는 '안전 버블(Safety Bubble)'이라는 개념을 강조했다. 로봇 주변에 보이지 않는 감지 막을 형성해 360도 전방위 충돌을 방지한다는 것이다.
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 예를 들어 주차된 차 뒤에서 갑자기 튀어나오는 자전거처럼, 카메라 시야 밖에서 고속으로 접근하는 물체도 레이더는 즉각 감지해낸다. TI는 카메라의 시각 정보와 레이더의 거리/속도 정보를 결합한 '센서 퓨전(Sensor Fusion)'이 미래 로봇의 표준이 될 것이라고 내다봤다.
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 ◆ 복잡한 배선은 줄이고, 속도는 높인다
 휴머노이드 로봇 개발의 또 다른 골칫거리는 수많은 센서와 모터를 연결하는 '배선(Wiring)'이다. 굵고 복잡한 케이블 다발은 로봇을 무겁게 만들고 관절의 움직임을 방해한다.
 TI는 이를 해결하기 위해 '싱글 페어 이더넷(Single Pair Ethernet, SPE)' 기술을 제안했다. 기존 이더넷 케이블이 4가닥 이상의 선을 사용하는 것과 달리, SPE는 단 두 가닥의 선만으로 데이터 통신과 전력 공급(PoDL)을 동시에 수행한다.
 지오반니 총괄은 "SPE 기술을 적용하면 로봇 팔다리를 지나가는 케이블 무게와 부피를 획기적으로 줄일 수 있다"며 "모터 제어용 100Mbps부터 센서용 10Mbps까지 다양한 속도 포트폴리오를 갖추고 있어 로봇 내부 신경망을 단순화하는 데 최적"이라고 설명했다.
 또한 로봇의 머리에서 수집한 대용량 데이터를 프로세서로 전송하는 데는 'FPD-Link' 기술이 적용된다. 이는 차량용 전장 부품에서 검증된 기술로, 얇은 케이블 하나로 비압축 고화질 영상을 지연 없이 전송해 로봇의 두뇌가 즉각적으로 상황을 판단하게 돕는다.
 ◆ 2028년 표준화 대비 "고장 나도 안전해야 한다"
 마지막으로 지오반니 총괄은 '기능 안전(Functional Safety)'을 로봇 설계의 기본이라고 정의했다. 로봇이 인간과 함께 일하는 환경에서는 오작동이 발생하더라도 절대 사람을 다치게 해서는 안 된다는 개념이다.
 그는 "현재 휴머노이드 로봇에 대한 국제 기능 안전 표준이 없지만, 2028년 발표를 목표로 보스턴 워킹그룹에서 논의 중"이라며 "TI는 TÜV SÜD 등 인증 기관과 협력해 고객사들이 강화될 안전 규제에 미리 대비할 수 있도록 돕고 있다"고 밝혔다.
 TI의 솔루션은 로봇 시스템 전원이 꺼지거나 고장이 났을 때, 로봇이 넘어지지 않고 안전한 자세로 주저앉거나 멈추는 '페일 세이프' 기능을 하드웨어적으로 지원한다. 실제 TI는 아마존 로보틱스와 창고형 물류 로봇의 기능 안전 분야에서 긴밀히 협업하며 기술력을 검증받았다.
 지오반니 총괄은 "TI는 단순한 반도체 칩 공급사를 넘어, 로봇의 눈(센싱), 근육(모터 제어), 신경(통신), 두뇌(AI 프로세싱)를 아우르는 시스템 레벨의 솔루션을 보유한 유일한 기업"이라며 "한국의 로봇 기업들이 글로벌 시장에서 경쟁력을 가질 수 있도록 개발 기간을 단축시키는 강력한 기술 파트너가 되겠다"고 덧붙였다.
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