제조, 물류, 의료 등 각종 산업 현장에 로봇이 투입되는 사례가 빠르게 늘고 있다. 첨단 로봇이 본격적으로 상용화되면서 로봇 부품 시장도 함께 성장하고 있다. 로봇 부품 시장은 2021년 94억달러(약 13조7005억원)에서 2030년 559억달러(약 81조 4743억원)로, 여섯 배 이상 증가할 것으로 전망된다. 이런 가운데 주목받는 로봇 핵심 부품이 있다. 서보모터(Servo Motor)1)다.

서보모터는 정밀 제어의 핵심
서보모터의 ‘서보(servo)’는 ‘제어’ 또는 ‘조종’을 뜻하는 ‘servomechanism’의 준말이다. 서보모터는 신호에 따라 위치, 속도, 가속도를 정밀하게 제어할 수 있는 모터로, 제조용 로봇 및 각종 장비의 구동에 핵심 역할을 한다. 주요 구성 요소로는 마그넷, 샤프트, 스테이터 코일, 베어링, 엔코더 등이 있다. 고정밀도와 고속 제어, 유연성, 반복성을 갖춘 서보모터는 에너지 절감 효과까지 더해 로봇 정밀 제어에 필수적인 부품으로 주목받고 있다. 서보모터는 베어링, 기어 등 동력 전달을 기반으로 하는 제조업뿐만 아니라 철강, 압연, 압출, 연신 제품 제조업 등 다양한 산업에 영향을 미친다. 특히 위치 제어가 가능한 특성 덕분에 공작기계, 산업용 로봇, 권선 장비 등 기계 분야에서 폭넓게 활용된다. 최근 반도체 기술 발달로 가격 장벽이 낮아지면서 서보모터 사용 범위는 더욱 확대되고 있다.

한국은 수입이 수출 압도

한국기계산업진흥회에 따르면, 2024년 기준 서보모터 수출액은 7700만달러(약 1122억2750만원)로 전년 대비 15.0% 감소했다. 수출액은 2020년 8613만달러(약 1255억3448만원)에서 2021년 1억2740만달러(약 1856억8550만원)로 오른 뒤, 2022년 1억1966만달러(약 1744억445만원), 2023년 9664만달러(약 1408억5280만원)로 감소세를 보이고 있다. 반면, 수입액은 2024년 2억5700만달러(약 3745억7750만원)로 전년 대비 15.7% 감소했으나 이는 여전히 수출액의 세 배 이상에 달한다. 수입액은 2020년 2억2295만달러(약 3249억4963만원)에서 2023년 3억2957만달러(약 4803억4828만원)로 증가하다 2024년 다소 줄었다.

서보모터 기술력 강화 노력은 꾸준히 이뤄지고 있다. 국내 A사는 소형 전동기 제작 업체로 시작해 인수합병(M&A) 이후 서보모터와 모션 제어 시스템 개발에 집중해 기술력을 확보했다. 스마트팩토리 확산에 따라 이 회사의 산업용 로봇과 물류 자동화 서보모터 수요가 증가하고 있다. B사는 고정밀 제어용 서보모터와 드라이브를 자체 기술로 개발해 국산화에 성공했다. 2005년부터 꾸준히 연구 개발에 투자해 경쟁력을 확보했다. 이외에도 다수의 기업이 서보모터 개발에 성공했다.

세계는 서보모터 기술 개발 중
서보모터 주요 제조 기업으로는 일본의 화낙(FANUC)이 있다. 화낙은 1956년 설립된 로봇·자동화 기술 회사로, 산업용 로봇과 수치제어(CNC) 시스템, 공장 자동화 솔루션 분야에서 선도적 역할을 하고 있다. 최근 인공지능(AI)과 머신러닝 기술을 접목해 로봇의 자율성을 높이며 시장 입지를 강화하고 있다. 미쓰비시도 대표적이다. 미쓰비시는 1921년에 설립된 일본의 전자·전기기기 제조 업체로 산업 자동화와 전력 시스템, 건축 기계 등 다양한 분야에서 첨단 기술 솔루션을 제공한다. 고성능 산업용 로봇과 협동 로봇을 통해 정밀성과 신뢰성을 중시하는 제조업에서 선호도가 높다. 이밖에 독일과 미국도 서보모터 제조 강국으로 알려졌다.

한국은 정부의 제4차 지능형 로봇 기본 계획2)에 따라, 2030년까지 서보모터를 포함한 5대 핵심 부품의 기술 자립화율을 44%에서 80% 이상으로 높이는 것을 목표로 기술 개발이 진행 중이다. 이를 위해 공공 연구소와 수요 기업 간 협력이 활발하다. 개발 방향은 네트워크화, 고속 응답화, 센서의 고정밀화, 고출력화, 소형 경량화 등이다. 특히 로봇용 서보모터는 이더넷 기반 네트워크 기술을 활용해 제어와 응답성을 개선하는 데 초점이 맞춰져 있다. 또한, 속도와 토크 제어의 응답 성능을 고속화하기 위한 다양한 시도가 이뤄지고 있으며, 출력 밀도가 높은 서보모터에 대한 수요도 증가하고 있다.