독일 카를스루에에 있는 카를스루에 공과대학교(KIT)의 연구진이 고장 난 제품의 고장 상태를 추정한 뒤, 가치 있는 부품이 손상될 위험을 줄이면서 제품을 분해할 수 있는 로봇 시스템을 개발했다. 이 시스템은 예측 알고리즘과 분해 작업을 수행하는 로봇 동작을 결합하며, 각 단계에서 결과를 검토하고 예상치 못한 동작이 나타나면 계획을 업데이트한다.
이러한 방향은 제조 부문에서 산업용 로봇이 확산되면서 중요성이 커지고 있다. 국제로봇연맹에 따르면 전 세계에서 사용되는 산업용 로봇은 400만 대를 넘으며, 연구진은 산업 생산의 확대에 따라 2030년까지 그 수가 1,600만 대를 넘을 것으로 예상한다. 이에 따라 이러한 시스템과 제품이 고장 났을 때 폐기하거나 전체를 교체하는 대신 어떻게 처리할 것인지에 대한 문제가 제기된다.
고장에 맞춰 조정되는 분해
KIT 시스템은 고장 난 제품과 각 부품의 CAD 모델을 바탕으로 작동하며, 이를 통해 부품이 어떻게 움직이는지 파악하고 예상된 동작에서 벗어나는 부분을 발견할 수 있다. 또한 부품에 발생한 손상을 추정하기 위해 수학적 모델을 사용한다. 예를 들어 마모된 부품은 예상보다 짧은 거리를 움직일 수 있고, 느슨한 나사는 더 많이 움직일 수 있으며, 변형된 부품의 자유도는 원래 설계와 달라질 수 있다.
작업 초기에 시스템은 제품 내부에서 어떤 일이 일어났을지에 대한 초기 가설을 세운 다음, 부품을 움직이고 그 반응을 관찰해 이 가설을 검증한다. 결과가 예상과 일치하지 않으면 시스템은 방식을 수정한다. 연구진이 제시한 사례에서 시스템은 처음에 나사를 풀려고 시도했지만, 나사가 걸린 상태를 모사한 뒤에도 나사가 제자리에 남아 있는 것을 확인하자 주변 물질을 갈아내 부품을 제거하는 방식으로 전환했다.
이 시스템은 또한 온전한 상태로 보존해야 하는 부품을 지정할 수 있어, 부품의 중요도에 따라 분해 전략을 조정한다. 이 접근법은 특정 부품이 걸렸거나 다른 방식이 필요한 형태로 손상되었다는 사실을 발견하기 전에 많은 단계를 수행할 가능성을 줄인다.
분해에서 순환경제로
시스템 설계자 중 한 명인 얀 바움가르트너는 새 부품을 사용해 제품을 제조하는 작업은 단계가 정해져 있고 예상 가능한 편차가 포함되지 않기 때문에 더 명확하지만, 고장 난 제품의 분해는 예측할 수 없다고 말했다. 그는 이 시스템이 오래된 기기를 폐기하는 대신 수리하는 데 도움을 주어 폐기물을 줄이고 순환경제를 지원할 수 있다고 본다.
바움가르트너가 구상하는 미래는 이 시스템을 확장해 여러 로봇 팔을 포함하고, 각 로봇 팔이 분해의 서로 다른 단계에서 특수 도구를 사용하는 것이다. 이는 자동차를 제조하는 산업용 로봇 공장과 비슷하지만, 작업의 방향을 부품 회수에 맞춘 광범위한 제품 전용 분해 공장 형태가 될 수 있다.
시스템 확장에 성공한다면, 고장 난 부품을 꺼내 교체한 뒤 기기를 다시 조립하는 자동화 공정의 일부가 될 수 있다. 바움가르트너가 제시하는 목표는 전자기기를 수리하는 비용이 새 기기를 생산하는 비용보다 낮아지는 수준에 도달하는 것이다.
이 연구는 2026년 빈에서 열린 국제로봇자동화학회(ICRA)에서 발표됐다. 이 자료는 2026년 8월 11일에 업데이트되어 분해 시스템이 로봇뿐 아니라 일반적인 제품을 대상으로 설계됐다는 점을 명확히 했다.