인간형 로봇은 연구실 수준에서 상업적 대량 생산 단계로 넘어갔으며, 경량성과 구조적 강도의 균형을 맞추는 것이 핵심 과제가 되었습니다.

 
알루미늄은 가볍고, 강도가 높고, 내식성이 뛰어난 금속 소재로, 인간형 로봇의 관절, 골격, 전달 시스템, 껍질 등 핵심 부품에 대규모로 침투하고 있습니다.

 
2024년 말 현재 글로벌 수요는알루미늄 합금인간형 로봇 산업은 전년 대비 62% 급증하면서 신에너지 자동차에 이어 알루미늄 응용 분야에서 폭발적인 성장세를 보이는 분야가 되었습니다.

 
알루미늄 합금은 종합적인 성능 덕분에 휴머노이드 로봇에 선호되는 금속 소재입니다. 밀도는 강철의 3분의 1에 불과하지만, 합금 비율과 공정 최적화를 통해 일부 강철과 유사한 강도를 달성할 수 있습니다. 예를 들어, 7 시리즈 항공 알루미늄(7075-T6)의 비강도(강도/밀도비)는 200MPa/(g/cm³)에 달하며, 이는 대부분의 엔지니어링 플라스틱보다 우수하며 방열 및 전자파 차폐에도 우수한 성능을 발휘합니다.

 
테슬라 옵티머스-Gen2는 알루미늄 마그네슘 합금을 사용하여 팔다리 골격을 15% 줄이는 동시에 위상 최적화 설계를 통해 구조적 강성을 유지했습니다. 보스턴 다이내믹스의 아틀라스 로봇은 고강도 알루미늄을 사용하여 무릎 관절 전달 부품을 제작하여 고주파 점프 충격에 대응합니다. 또한, 유비쿼터스 워커 X의 냉각 시스템은 다이캐스트 알루미늄 쉘을 채택하여 알루미늄의 높은 열전도율(약 200W/m·K)을 활용하여 효율적인 열 관리를 실현했습니다.
현재, 인간형 로봇 분야에서 알루미늄의 기술적 반복은 계속해서 가속화되고 있으며, 산업 체인의 다양한 링크에서 여러 가지 획기적인 발전이 나타났습니다.

1. 고강도의 성능 도약알루미늄 합금재료
2024년 9월 인장 강도 450MPa의 알루미늄 실리콘 합금을 출시한 데 이어, 리중 그룹(300428)은 ​​2025년 1월 로봇용으로 특별히 설계된 7xxx 시리즈 알루미늄 합금에 대한 항공우주 등급 인증을 획득했습니다. 이 소재는 미세 합금 기술을 통해 5%의 신장률을 유지하면서 항복 강도를 580MPa로 높였으며, Fourier Intelligence의 생체모방 무릎 관절 모듈에 성공적으로 적용되어 기존 티타늄 합금 솔루션에 비해 무게를 32% 줄였습니다. Mingtai Aluminum Industry(601677)에서 개발한 전 알루미늄 컬럼 바디 소재는 스프레이 증착 성형 기술을 채택하여 라디에이터 알루미늄 소재의 열전도도를 240W/(m·K)로 높였으며, Yushu Technology의 H1 휴머노이드 로봇용 구동 시스템으로 대량 공급되었습니다.

 
2. 통합 다이캐스팅 기술의 산업 수준 혁신
웬칸(Wencan Corporation, 603348)이 충칭(Chongqing)에 세계 최초의 9800T 2플레이트 슈퍼 다이캐스팅 생산 라인을 가동하여 인간형 로봇 골격의 제조 주기를 72시간에서 18시간으로 단축했습니다. 웬칸이 개발한 생체모방 척추 골격 부품은 토폴로지 설계를 통해 최적화되어 용접점을 72% 줄이고, 구조 강도를 800MPa로 향상시키며, 수율을 95% 이상 유지하고 있습니다. 이 기술은 북미 고객사로부터 주문을 받았으며, 현재 멕시코에 공장을 건설 중입니다. 광둥 홍투(Guangdong Hongtu, 002101)는 두께가 1.2mm에 불과하지만 30kN의 충격 저항을 달성한 박형 다이캐스팅 알루미늄 쉘을 개발하여 우버 워커 X(Uber Walker X)의 흉부 보호 구조에 적용했습니다.

3. 정밀 가공 및 기능 통합의 혁신
남산 알루미늄 산업(600219)은 상하이 교통대학교 경합금 국가공정센터와 협력하여 2025년 2월 나노 강화 알루미늄 기반 복합소재를 출시할 예정입니다. 이 소재는 탄화규소 나노입자를 분산시켜 강화했으며, 열팽창 계수를 8×10⁻⁶/℃로 낮춰 서보 모터의 열 발산 불균일로 인한 정확도 드리프트 문제를 성공적으로 해결했습니다. 이 소재는 테슬라 옵티머스 Gen3 공급망에 도입되었습니다. 은방(300337)이 개발한 알루미늄 그래핀 복합 전자파 차폐층은 10GHz 주파수 대역에서 70dB의 차폐 효율을 가지며 두께는 0.25mm에 불과하여 보스턴 다이내믹스 아틀라스의 헤드 센서 어레이에 적용되었습니다.

 
4. 재활용 알루미늄 기술의 저탄소 혁신
중국 알루미늄 주식회사(601600)의 신설 전자 등급 재활용 알루미늄 정제 생산 라인은 폐알루미늄의 구리 및 철 불순물 함량을 5ppm 미만으로 관리하고, 생산된 재활용 알루미늄의 탄소 발자국을 1차 알루미늄 대비 78%까지 줄일 수 있습니다. 이 기술은 EU 핵심 원자재법의 인증을 받았으며, 2025년 2분기부터 즈위안 로봇에 LCA(전체 수명 주기) 기준을 충족하는 알루미늄 소재를 공급할 것으로 예상됩니다.

5. 학제간 기술 통합 및 응용
항공우주 수준 시나리오 확장을 위해 베이징 아이언맨 테크놀로지(Beijing Iron Man Technology)가 개발한 생체모방 허니콤 알루미늄 구조는 하얼빈 공업대학(Harbin Institute of Technology)의 검증을 거쳐 이족 보행 로봇의 몸통 무게를 30% 줄이고 굽힘 강성을 40% 향상시켰습니다. 이 구조는 7075-T6 항공 알루미늄을 사용했으며, 생체모방 설계를 통해 12GPa·m³/kg의 비강성을 달성했습니다. 이 구조는 2025년 4분기에 발사될 우주정거장 유지보수 로봇에 사용될 예정입니다.

 
이러한 기술적 혁신으로 인해 인간형 로봇의 단일 기계당 알루미늄 사용량은 2024년 1대당 20kg에서 2025년 1대당 28kg으로 증가했으며, 고급 알루미늄의 프리미엄 비율도 15%에서 35%로 상승했습니다.

 
공업정보화부의 "휴머노이드 로봇 산업 혁신 발전 지도 의견" 시행에 따라, 경량화 및 기능 집적화 분야에서 알루미늄 소재의 혁신이 더욱 가속화될 것입니다. 공업정보화부는 2024년 7월 "휴머노이드 로봇 산업 혁신 발전 지도 의견"을 발표하여 "경량 소재 및 정밀 제조 공정 혁신"이라는 목표를 명확히 제시하고, 알루미늄 합금 정밀 성형 기술을 중점 연구개발 목록에 포함시켰습니다.

 
지방 차원에서는 상하이가 2024년 11월에 20억 위안 규모의 특별 기금을 설립해 고성능 알루미늄 소재를 포함한 휴머노이드 로봇의 핵심 소재 연구 및 산업화를 지원할 예정입니다.

 
학계에서는 하얼빈 공업대학과 중국 알루미늄 연구원이 공동 개발한 "생체모방 허니콤 알루미늄 구조"가 2025년 1월 실증되었습니다. 이 구조는 로봇 몸체의 무게를 30% 줄이는 동시에 굽힘 강성을 40% 향상시킬 수 있습니다. 관련 성과는 특허 산업화 단계에 진입했습니다.

GGII 로봇 연구소에 따르면, 2024년 전 세계 휴머노이드 로봇용 알루미늄 소비량은 약 12,000톤으로, 시장 규모는 18억 위안에 이를 것으로 전망됩니다. 휴머노이드 로봇 한 대의 알루미늄 소비량을 20~25kg(전체 무게의 30~40%)으로 가정하고, 2030년까지 전 세계 출하량이 500만 대로 추산될 경우, 알루미늄 수요는 10만~12만 5천 톤으로 증가할 것으로 예상되며, 시장 규모는 약 150억~180억 위안에 달할 것으로 예상됩니다. 연평균 성장률은 45%에 달할 것입니다.

 
가격 측면에서는 2024년 하반기 이후 로봇용 고급 알루미늄 소재(항공용 알루미늄 판재, 고열전도성 다이캐스트 알루미늄 등)의 프리미엄 비율이 15%에서 30%로 상승했습니다. 일부 맞춤형 제품의 단가는 톤당 8만 위안을 넘어 산업용 알루미늄 소재 평균 가격(톤당 2만 2천 위안)보다 훨씬 높습니다.

 
인간형 로봇이 매년 60% 이상의 속도로 반복됨에 따라, 성숙한 산업 체인과 지속적으로 최적화된 성능을 갖춘 알루미늄은 기존 제조 방식에서 고부가가치 분야로 전환하고 있습니다. 투바오 연구소에 따르면, 2025년부터 2028년까지 중국 알루미늄 로봇 시장은 세계 시장 점유율의 40~50%를 차지할 것이며, 정밀 성형, 표면 처리 등 중국 기업들의 기술 혁신이 시장의 주요 승자와 패자가 될 것입니다.