링크솔루션 “휴머노이드 양산, 경량 금속 AM 적용이 관건”

휴머노이드 로봇 양산 경쟁이 본격화되면서 알루미늄, 티타늄 등 경량·고강도 금속 소재를 활용한 적층제조(Additive Manufacturing, AM) 기술의 중요성이 커지고 있다. 로봇 하드웨어의 무게를 줄이고 부품을 일체화하는 동시에, 액추에이터 발열과 내부 배선 문제까지 해결할 수 있는 제조기술로 3D프린팅이 주목받고 있다.

링크솔루션 최근식 대표이사는 7월 9일 일산 킨텍스에서 열린 ‘제2회 AM KOREA 2026 Conference’에서 ‘로봇 하드웨어 제조혁신과 적층제조’를 주제로 발표했다. 해당 강연은 ‘AI 기반 제조혁신과 적층제조 기술’ 세션에서 진행됐다.

최 대표는 링크솔루션이 2015년 창업 이후 3D프린팅 장비 기술 개발에 집중해온 기업으로, 현재 폴리머와 금속 소재 모두를 대상으로 한 생산 장비 라인업을 갖추고 있다고 소개했다. 금속 분야에서는 알루미늄과 스테인리스, 티타늄, 인코넬, HX 등 고성능 금속 소재까지 생산 가능한 장비와 공정 기반을 확보하고 있으며, 대전에는 첨단 부품 생산을 위한 3D프린팅 파운드리 공장 구축을 추진 중이라고 설명했다.

이날 발표의 핵심은 휴머노이드 로봇 양산 과정에서 적층제조가 왜 필요한지에 맞춰졌다. 최 대표는 글로벌 휴머노이드 시장이 “누가 더 잘 만드느냐”를 넘어 “누가 더 싸고 많이 만드느냐”의 경쟁으로 이동하고 있다고 진단했다. 휴머노이드 로봇의 목표 생산단가가 낮아지는 상황에서 기존 절삭·조립 방식만으로는 경량화와 부품 통합, 생산 리드타임 단축 요구를 모두 충족하기 어렵다.

휴머노이드 로봇은 센서, 제어·전장부, 기구부, 구동부 등으로 구성된다. 이 가운데 금속 적층제조와 가장 직접적으로 연결되는 영역은 외골격과 내골격, 관절부, 액추에이터 하우징, 브라켓, 링크 구조체 등 로봇의 핵심 하드웨어 부품이다. 최 대표는 휴머노이드가 인간과 유사한 움직임을 구현하기 위해 40개 이상의 자유도를 가져야 하며, 이 과정에서 관절 모듈화와 복잡한 기구 설계가 요구된다고 설명했다.

경량화는 가장 중요한 과제로 제시됐다. 현재 휴머노이드 로봇은 약 50~70kg 수준의 중량을 갖는 경우가 많으며, 향후 목표 중량을 낮추기 위해서는 10~20kg 수준의 감량이 필요하다. 최 대표는 위상 최적화와 제너레이티브 디자인을 적용하면 기존 CNC 가공 방식으로는 구현하기 어려운 내부 중공 구조와 생체공학적 형상을 만들 수 있다며, 이를 통해 동일 부품에서도 약 30~40% 수준의 경량화가 가능하다고 전했다.

부품 일체화도 금속 AM의 주요 장점으로 꼽혔다. 휴머노이드 로봇은 관절과 구동부, 센서, 배선이 복잡하게 얽혀 있어 다수의 부품과 볼트·너트 체결 구조가 필요하다. 그러나 체결부가 많아질수록 조립 시간이 늘어나고, 진동에 따른 풀림이나 고장 가능성도 커진다. 최 대표는 3D프린팅을 활용하면 여러 부품을 하나의 단일 부품으로 통합할 수 있어 조립 리드타임을 줄이고, BOM과 재고 관리 부담도 낮출 수 있다고 말했다.

액추에이터 발열 문제도 중요한 적용 분야로 제시됐다. 휴머노이드 로봇은 장시간 연속 구동을 목표로 하는 만큼, 모터와 감속기 등 액추에이터에서 발생하는 열을 안정적으로 제어해야 한다. 기존 가공 방식은 직선형 냉각 유로 구현에 한계가 있지만, 금속 3D프린팅을 활용하면 모터 구조에 맞춘 형상 적응형 냉각채널을 내부에 직접 형성할 수 있다. 이를 통해 고출력 구동과 연속 사용 시간을 늘릴 수 있다.

내부 배선 최적화도 3D프린팅 적용 가능성이 큰 분야로 언급됐다. 휴머노이드 로봇은 발바닥부터 손, 관절, 센서까지 수많은 신호선이 연결된다. 이더캣(EtherCAT), CAN FD 등 유선 기반 신호망은 로봇 제어의 안정성을 위해 필수적이지만, 배선이 외부에 노출되면 단선이나 마찰, 조립 불량 문제가 발생할 수 있다. 최 대표는 3D프린팅 설계를 통해 프레임 내부에 배선 경로와 가이드를 형성하면 배선을 보호하고 조립성을 높일 수 있다고 언급했다.

소형 액추에이터와 하우징 부품에서도 금속 AM의 가능성이 제시됐다. 액추에이터 하우징은 경량화와 강도, 발열 제어가 동시에 요구되는 부품이다. 기존에는 별도 히트싱크를 제작해 결합하는 방식이 필요했지만, 3D프린팅을 활용하면 하우징 자체에 냉각핀과 열관리 구조를 통합할 수 있다. 이 경우 부품 수를 줄이면서도 토크 밀도와 모터 효율을 높일 수 있다.

최 대표는 로봇 부품에 적용 가능한 주요 분야로 어깨 관절 하우징, 토르소 구조체, 브라켓, 무릎 링크 구조체, 액추에이터 하우징 등을 언급했다. 특히 금속 소재 측면에서는 알루미늄과 티타늄이 로봇 부품 경량화와 구조 안정성 확보에 유리한 소재로 활용될 수 있다. 알루미늄은 경량 구조와 대형 부품 제작에, 티타늄은 고강도·고피로 특성이 필요한 관절부와 구조 부품에 적합한 소재로 평가된다.

다만 최 대표는 적층제조 기술이 실제 양산으로 이어지기 위해서는 가격 경쟁력 확보가 필요하다고 강조했다. 성능이 좋아지더라도 생산단가가 지나치게 높아지면 고객사가 채택하기 어렵기 때문이다. 이에 링크솔루션은 자동화 기반의 3D프린팅 파운드리를 통해 생산성을 높이고 원가를 낮추는 방향을 추진하고 있다.

링크솔루션이 구축 중인 대전 파운드리는 24시간 생산 체계를 목표로 하고 있다. 프린팅이 끝난 부품을 AGV가 수거하고, 후처리 장비로 이송한 뒤 세척·건조 등 후공정을 거쳐 적재하는 방식이다. 이를 통해 야간에도 장비가 지속적으로 가동될 수 있으며, 기존 3D프린팅의 약점으로 꼽혔던 낮은 생산성과 높은 원가율을 개선할 수 있다.

업계에서는 휴머노이드 로봇 시장 확대가 금속 적층제조 수요 증가로 이어질 가능성이 크다고 보고 있다. 기존 로봇 부품은 절삭가공과 조립 중심으로 제작돼왔지만, 경량화와 부품 통합, 냉각채널 내재화, 배선 보호 등 새로운 설계 요구가 커지면서 금속 AM의 적용 범위가 넓어지고 있기 때문이다.

특히 알루미늄, 티타늄, 스테인리스, 인코넬 등 금속 소재 기반 3D프린팅은 단순 시제품 제작을 넘어 로봇 하드웨어 양산 기술로 확장될 가능성이 있다. 휴머노이드 로봇의 상용화 경쟁이 본격화될수록 경량 금속 소재와 적층제조 기반 부품 생산 기술의 중요성도 함께 커질 것으로 전망된다.

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