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로봇공학자

아이, 로봇, 메이커 로봇 공학자 한재권

글 박지은●사진 한재권, 김좌상

변신 로봇을 만들겠다는 꿈 같은 로망

 

자기소개를 해달라.

로봇 공학자 한재권이다. 고려대학교 기계공학과를 졸업하고 동 대학원에서 자동제어학으로 석사 학위를 받았다. 대기업에서 군사용 무기를 만들다가 버지니아 공대로 유학을 떠났다. 세계적인 로봇 공학자인 데니스 홍 교수님이 이끄는 로멜라 연구실에서 로봇을 만들기 시작해 다윈-HP, 휴머노이드 로봇 찰리(CHARLI)를 설계하고 제작했다. 이 두 대의 로봇으로 2011년 로봇컵 대회의 어덜트 사이즈 리그, 키즈 사이즈 리그에서 동시 우승했다. 2013년에 열린 다르파 로보틱스 챌린지 트라이얼에서 9위를 차지한 재난 구조용 로봇 ‘똘망 1’의 설계와 제작에도 참여했다. 2015년에 유학 생활을 마치고 로보티즈 수석 연구원으로 재직하면서 다르파 로보틱스 챌린지 결선에 진출한 로봇 ‘똘망 2’의 설계와 제작을 담당했다. 현재 한양대학교 융합시스템학과 산학협력 중점 교수로 재직 중이다.

 

로봇 공학자가 된 특별한 이유나 계기가 있나?

많은 매체에 소개되었지만 내게는 몸이 불편한 남동생이 있다. 기술이나 제도가 많이 발달한 지금도 장애인들은 집 밖을 나서기가 어려운데 내가 어릴 때는 모든 것이 훨씬 더 열악했다. 온 가족이 동생을 돌봐야하는 상황이었는데, 동생을 데리고 동네를 벗어나기도 힘들 정도였다. 때문에 가족끼리 여행을 가는 건 호사로운 꿈일 뿐이었다. 그런데 어느 날 텔레비전에서 만화 영화를 보는 로봇이 나오는 거다. 저거다 싶었다. 저런 로봇만 있으면 동생을 돌보는 일이 한결 수월할 것 같았다. 돈을 모아서 저런 로봇을 사리라 마음먹었다. 그런데 돈을 아무리 모아도 정작 살 로봇이 없었다. 그래서 내가 직접 만들어야겠다고 결심했다. 그렇게 시작된 꿈인데 이렇게 현실이 되어버렸다. 다행스럽게도.

 

원래 뭔가를 만드는 재주가 있었나?

만드는 걸 좋아하는 건 확실하다. 맨날 로봇만 만들었던 건 아니다. 플라모델을 맞추는 데 집중하기도 하고, 나무를 깎아서 뭔가를 만들려는 시도도 끊임없이 했다. 환경적인 영향도 있는 듯하다. 아버지가 철공소에서 다양한 기계를 제작하는 일을 하셨는데 정해진 걸 만드는 게 아니라 주문을 받아 설계부터 제작까지 직접 하셨다. 그런 아버지 밑에서 자라다 보니 뭔가를 만드는 일은 생활의 일부처럼 느껴졌다. 중학교 시절에는 아버지 철공소에서 일을 한 덕분에 남들보다 만드는 기술을 아주 일찍부터 익히게 되었다. 이때의 경험 덕에 유학 가서 로봇을 직접 제작하게 되었을 때 남다른 실력을 뽐낼 수 있었다.

 

로봇 공학자는 정확히 어떤 일을 하는가?

말 그대로 로봇을 만든다. 하지만 모든 로봇 공학자가 같은 일을 하는 건 아니다. 로봇은 아주 복잡한 기계라서 다양한 지식이 필요하다. 그래서 각 분야의 전문가들이 팀을 이루어 로봇을 만들어간다. 그래서 한 팀 안에는 나처럼 로봇을 설계하고 제작하는 로봇 공학자가 있는가 하면, 로봇의 전기 회로를 만들어주는 로봇 공학자, 로봇에게 주어진 임무를 수행하도록 프로그램을 입력해주는 로봇 공학자 등이 함께 있다.

 

대기업 연구실에서 일하다가 돌연 유학을 떠났다고 들었다. 이유가 무엇인가?

연구실에서는 4년 정도 근무했다. 차세대 전차 장갑차, 일명 탱크의 핵심 장비인 자동제어 타깃 장치를 설계했다. 이런 군사용 무기를 만드는 건 나름 재미가 있기는 했지만 내가 꿈꾸던 일은 아니었다. 난 예전부터 친구 같은, 그리고 사람을 돕는 로봇을 만들고 싶었다. 그래서인지 어느 날 회의가 들기 시작했다. ‘내 인생은 이게 아닌데, 내가 하고 싶은 건 이게 아닌데…’ 하는 생각들이 점점 많아지자 마음이 조급해지기 시작했다. 이대로 지내다 보면 로봇을 만들 수 있는 기회가 영영 없어져버릴 것 같았다. 결국 아내의 동의를 얻어 유학을 결심했다. 다행히 아내는 나에게 전폭적인 지지를 보내줬다.

 

데니스 홍 교수님과 일한 것으로도 유명하다. 데니스 홍 교수님은 언제 만났나?

2007년 제주도에서 열린 국제 로봇 학회에서 처음 만났다. 당시 교수님은 버지니아 공대 신임 교수로 독창적인 아이디어와 기상천외한 로봇으로 많은 주목을 받고 계셨다. 나 역시 ‘리얼 트랜스포머’라는 변신 로봇을 만들어서 변신 과정을 찍은 유튜브 영상이 꽤 인기를 끌고 있을 때였다. 난 로봇 공학자로서의 능력을 평가받고 싶어서 일면식도 없는 데니스 홍 교수님을 만나기 위해 제주도까지 날아갔다. 어찌 보면 별거 아닐 것 같은 로봇을 들고 교수님을 뵈려니 심장이 두근거렸다. 다행히 교수님과의 첫 만남은 아주 즐거웠다. 홍 교수님은 잘 알려진 것처럼 굉장히 개방적이셨고 유쾌한 에너지가 넘치는 분이었다. 게다가 만들고 싶은 로봇, 꿈꾸는 로봇에 관해서 통하는 점이 정말 많았다. 그래서 나도 모르게 마치 오랫동안 알고 지낸 사람을 만난 것처럼 순식간에 마음을 열게 되었다.

 

리얼 트랜스포머는 어떤 로봇인가?

꼬마였을 때부터 언젠가는 변신 로봇을 만들어보겠다는 로망을 가지고 있었다. 리얼 트랜스포머는 이 오랜 로망을 실현시킨 로봇인데 로보티즈 제품이었던 바이올로이드와 내가 따로 구입한 모형 자동차를 결합해 로봇에서 자동차로 자유자재로 변신할 수 있게 만들었다. 이 변신 과정을 동영상으로 찍어서 유튜브에 올렸는데 조회 수가 100만을 넘어섰다. <트랜스포머>라는 영화 탓도 있겠지만 아무래도 자동차에서 로봇으로 변신하는 ‘트랜스포머’는 모든 남자들의 로망이었던 모양이다.(웃음)

 

홍 교수님 때문에 로멜라 연구실을 택했나?

그렇다. 원래는 아이비리그의 한 곳인 코넬 대학교에 입학을 지원했었고 입학 허가서도 받았다. 그런데 데니스 홍 교수님을 만나고 꼭 이분 밑에서 로봇 만드는 일을 배우고 싶은 욕심이 생겼다. 하지만 버지니아 공대로 진로를 바꾸는 일은 쉬운 결정이 아니었다. 홍 교수님이 계시기는 했지만 당시 로멜라 연구실은 막 만들어진 상태였고, 학생도 얼마 없어 일반적인 시선으로는 좋은 결정이 아니었기 때문이다. 고민 끝에 코넬대 입학을 포기하고 버지니아 공대를 선택했다. 이 선택은 지금 생각해도 너무 잘한 결정이었다. 로멜라 연구실에서 난 그 어느 때보다 더 로봇 제작에 빠져 내가 꿈꾸는 그림을 그려나갈 수 있었다.

 

로멜라 연구실에서는 어떤 로봇을 만들었나?

처음으로 한 건 ‘다윈 4’의 설계, 제작 및 보행 알고리즘을 개발하는 거였다. 알고리즘이란 어떤 행동을 할 때 필요한 반복되는 절차를 말한다. 다윈은 로보컵 대회의 휴머노이드 키즈 사이즈 리그에 출전하기 위해 만든 인간형 로봇으로 키가 작고 아주 귀엽게 생겼다. 내가 로멜라에 들어가기 전인 2007년에 ‘다윈 1’이 만들어졌다. 해마다 업그레이드되고 있었는데 내가 4번째 업그레이드될 다윈 4를 맡게 된 것이다. 이후에는 ‘다윈-OP’, ‘찰리’를 만들었다. 찰리는 성인 크기의 로봇이 경기하는 어덜트 사이즈 리그가 생겨나면서 만든 로봇으로 키가 무려 150cm나 된다.

 

유명한 로봇이긴 하지만 찰리에 대해 좀 더 자세히 소개해주겠나?

찰리는 내게 특별한 로봇이다. 설계부터 제작까지 손수 한 데다 각종 시험과 로보컵 경기 전략을 짜는 것까지 하나하나 정성을 쏟았기 때문이다. 그래서인지 만든 지 2년 만에 로보컵 대회에서 우승을 거머쥔 건 물론이고, 최고의 휴머노이드로 뽑히기도 했다. 또 미국 최초의 성인 크기 휴머노이드 로봇으로 인정받은 것도 모자라 <타임>지가 선정한 ‘최고 발명품 50’에도 들어갔다. 그야말로 타이틀이 화려하다. 지금은 시카고 박물관에 전시까지 되어 있다. 찰리는 잘 만들어진 로봇이기도 하지만 ‘핸섬 로봇’이라는 별명을 얻을 만큼 세련되게 생겼다. 아내인 엄윤설 작가가 커버를 디자인해주었는데 보통 로봇들은 직선 위주의 커버를 가진다. 하지만 찰리는 곡선의 디자인을 가지고 있다. 당시에는 아무도 하지 않던 획기적인 디자인이었다. 세련된 외모 덕에 잡지며 교과서 표지 모델도 여러 번 했다.

 

10년 뒤에는 11로봇의 시대가 온다

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로보컵 대회에서 우승을 거머쥐면서 유명해졌다. 로보컵 대회는 어떤 대회인가?

말 그대로 로봇들의 월드컵이다. 인공지능을 탑재한 로봇들이 축구 경기를 벌이는데 사람이 원격 조정해서 로봇들을 움직여 축구 경기를 하는 것이 아니라 로봇들이 스스로 움직여 축구 실력을 겨룬다. 사람은 감독 또는 관객일 뿐이다. 주심이 휘슬을 불면 경기가 시작되는데, 로봇들이 스스로 공을 찾아서 드리블을 하고 패스를 하고, 슛을 해서 공을 넣어야 이길 수 있다. 로봇 대회 중 가장 난이도가 높은 대회로 손꼽히기 때문에 여기서 우승을 하면 하루아침에 스타가 된다. 2개의 리그로 나뉘어서 대회가 진행되는데 키가 작은 로봇들이 출전하는 키즈 사이즈 리그와 키가 150cm 이상인 로봇이 출전하는 어덜트 사이즈 리그가 있다. 참, 우승을 차지하는 최고의 휴머노이드 로봇에게는 루이비통 컵을 준다. 명품으로 유명한 그 루이비통 말이다. 케이스 안쪽에는 매년 우승자의 이름이 새겨진다. 나는 다윈-HP, 휴머노이드 로봇 찰리로 2011년 로봇컵 대회의 어덜트 사이즈 리그, 키즈 사이즈 리그에서 동시 우승했다.

로보컵에 처음 출전했을 때는 성적이 좋지 않았다고 들었다.

첫 출전이기도 했지만 어마어마한 실패를 맛봐서 그 대회에서 일어난 모든 일이 생생하게 기억난다. 지금 생각해도 어이가 없지만 조별 예선 첫 경기에서 아예 움직이지도 못했다. 주심의 휘슬이 울리고 시작 명령을 보냈는데 로봇 3대가 약속이나 한 것처럼 꼼짝도 안 하는 게 아닌가. 내 머릿속은 하얗게 텅 비어버렸고, 상대 팀은 신나게 골을 넣었다. 근데 더 큰 일이었던 건 작전 타임 때 로봇을 아무리 살펴봐도 문제를 찾지 못한 것이다. 무참히 경기를 지고 나서야 문제를 찾아 밤새 이리저리 손봤지만 고치지 못했다. 결국 두 번째 경기에서도 다윈들은 꼼짝도 안 했다. 그나마 위로가 됐던 건 상대편 로봇들도 다윈처럼 가만히 서 있었다는 것이다.(웃음) 결국 패자 부활전에서도 한 골도 넣지 못한 채 대회를 마쳤다.

 

로보컵 대회에 이어 다르파 재난 구조 로봇 대회에도 참가했다.

‘재난 구조 로봇 대회’는 미국 국방부 산하 연구 기관인 다르파(DARPA)가 개최한 것으로 인류 역사상 가장 큰 규모의 로봇 대회이기도 하지만 다르파가 열었다는 것으로도 굉장한 의미가 있다. 다르파가 앞으로 재난 로봇의 시대가 올 거라고 예측한 것이니 말이다. 난 이 대회에 로보티즈에서 만든 ‘똘망’을 가지고 참여했다. 원래 참가하기로 했던 ‘토르’가 완성되지 않아 결국 시험용으로 만든 똘망이 참가하게 된 거다. 사실 똘망은 예선에서 9위에 그쳐 8팀만 올라갈 수 있는 본선에 진출하지 못했다. 그런데 1위였던 일본의 샤프트 팀이 미국 회사에 인수되면서 중도 포기한 덕에 가까스로 본선에 올랐다. 본선에서 우리나라의 카이스트가 만든 ‘휴보-DRC’가 우승을 차지했지만 똘망은 15위에 그쳤다. 하지만 난 로보티즈라는 대한민국의 작은 벤처 회사가 본선에 올라 세계적인 로봇들과 겨뤘다는 사실도 대단하다고 생각한다.

 

다르파 대회가 큰 의미를 갖는 건 무슨 이유인가?

다르파가 내건 프로젝트는 항상 엄청난 과학 기술의 발전을 가져왔다. 1950년대에 시작한 로켓 프로젝트는 달 착륙을 이루어냈고, 1980년대에 내건 프로젝트였던 인터넷은 1990년 인터넷 혁명으로 이어졌다. 2005년과 2007년에 있었던 무인 자동차 경주 대회는 현재 구글의 무인 자동차 개발로 이어지고 있다.

이런 결과로 봤을 때, 다르파가 재난 구조 로봇 대회를 연 것은 재난 구조 로봇이, 더 나아가 로봇이 엄청나게 발전할 것이라고 예언한 것과 다름없이 받아들여지고 있다. 실제 다르파가 2012년 대회를 소개하면서 내건 미션들은 당시로서는 그 어떤 로봇도 가능하지 않은 것들이었다. 재난 현장을 혼자 걸어가 문을 연 후에 밸브를 잠그고, 혼자 운전을 하는 로봇은 그저 꿈만 꾸던 것이었다. 하지만 3년 후의 본선에서는 많은 로봇이 이 미션을 거뜬히 수행했다. 로봇의 엄청난 발전을 불러온 것이다. 이것이 다르파 대회가 갖는 파워라고 생각한다.

 

현재 개발된 로봇은 한 살짜리 아기의 수준이라고 들었다. 그런데 10년 안에 집집마다 도우미 로봇이 보급될 수 있을까?

현재 가장 발전했다고 하는 로봇도 입력된 프로그램에 따라 움직이고 이동할 뿐이다. 하지만 과학의 발전 속도는 놀라울 정도로 빠르다. 휴대폰은 보급된 지 9년 만에 누구나 가지고 있는 일상 용품이 되었다. 때문에 10년 후면 누구나 로봇 하나쯤은 비서로 두지 않을까 생각한다. 그런 날이 되면 설거지나 청소처럼 귀찮은 일은 로봇에게 맡겨두고 사람들은 여가를 즐길 것이다. 마치 과거의 귀족들처럼 말이다. 느지막하게 일어나서 로봇이 챙겨주는 밥 먹고, 옷 입고 친구들 만나서 수다 떨고. 그러다 운동 경기도 한 번 하고. 사람들이 이렇게 여가를 즐기는 동안 로봇들은 집 안을 정리하고, 빨래를 하며 집을 관리하게 될 것이다.

평소 로봇과 함께 사는 시대를 대비해야 한다고 강조했는데, 로봇이 아직 한 살 수준이라면 좀 이른 것 아닌가?

 

절대 이르지 않다. 지금이 우리가 로봇 시대를 대비해야 할 적기라고 생각한다. 어린아이도 한 살 때는 순수하지 않나. 부모가 정해준 기준에 따라 행동하고 자라나게 된다. 사람은 여기에 수많은 변수가 있지만 로봇은 만드는 사람이 정한 기준대로, 로봇 과학자가 입력해준 가치에 따라 행동한다. 따라서 모든 로봇이 한 살 수준인 바로 지금! 로봇에게 주어져야 할 일의 한계와 로봇에게 주어져야 할 규범과 가치, 그리고 인간이 꼭 지켜야 할 것들이 무엇인지에 대한 논의가 시작되어야 한다고 본다.

 

많은 사람들이 로봇에게 일자리를 뺏기거나 로봇이 사람을 지배할지도 모른다고 걱정한다. 이런 시선에 대해서는 어떻게 생각하나?

로봇이 대중화되면 분명히 많은 것이 달라질 것이다. 그리고 거기엔 좋은 변화도 있겠지만 사람들이 두려워하는 변화도 포함될 것이다. 일자리 문제도 그렇다. 많은 로봇이 사람의 일을 대신할 것이 확실하다. 힘든 노동이나 반복되는 업무에서는 분명 로봇이 사람보다 뛰어난 능력을 발휘할 테니까. 하지만 사라지는 직업이 있는 만큼 또 새로운 직업들이 생겨날 것이다.

 

로봇으로 인한 실업 문제가 저절로 해결되리라고 보는 것인가?

사람을 믿어보자고 제안하고 싶다. 인류는 지금까지 수많은 변화를 겪어왔다. 하지만 또 인간들은 그 변화에 맞게 모든 걸 맞춰가는 것 같다. 그리고 어떤 나라들은 미래를 예측해서 대비를 하기도 한다. 지금도 많은 로봇 공학자를 비롯해 미래학자들은 이런 문제에 대해 고민하고 그 대책을 마련하기 위해 노력하고 있다. 결국 우리는 로봇을 받아들이고 그로 인한 문제를 시간이 걸릴지라도 현명하게 해결하리라 믿는다.

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사람을 이해하고 위로하는 착한 로봇과 사는 세상

 

로봇 공학자를 꿈꾸는 친구들이 많다. 로봇 공학자가 되기 위해서 청소년기에 무엇을 하는 것이 좋겠나?

가능한 한 로봇을 많이 만들어봤으면 좋겠다. 키트라도 좋고, 재료를 직접 구해서 만들어도 좋다. 일단 만들어보면서 로봇을 배웠으면 한다. 그리고 친구들과 함께 만들었으면 한다. 진짜 로봇 공학자들도 혼자서 로봇을 만들지 않는다. 여러 분야의 전문가들이 팀을 이루는데 이 과정에서 의사소통이 로봇의 완성도를 높이는 데 무척 중요하다. 서로의 이야기를 듣고, 문제점을 파악하고, 서로 머리를 맞대 더 좋은 아이디어를 찾아내는 과정이 있어야만 더욱 완벽하고 수준 높은 로봇이 탄생한다. 그런데 이런 의사소통 과정은 하루아침에 이루어지는 것이 아니다. 게다가 친구, 선배와 팀을 이루면 몰랐던 것들을 서로 배우게 되고, 재료비에 대한 부담은 줄어든다. 일석이조 아닌가. 참, 대회에도 꼭 참여해보라고 권하고 싶다. 대회는 정해진 기간이 있어 팀워크를 확인하기에 좋은 기회다. 긴박하게 돌아가는 상황 속에서도 서로를 격려하고, 터지는 문제들을 하나씩 해결해가면서 서로에 대한 신뢰를 쌓아갈 수 있다. 국내 대회를 1차 목표로 삼고, 각종 세계 대회로 확대해갔으면 좋겠다.

 

대부분의 로봇 공학자들은 박사님이다. 박사 학위가 꼭 필요한가?

가장 많이 받는 질문인데 대답하기가 쉽지 않다. 솔직하게 말하면 대학 졸업장이나 박사 학위가 필수라고 생각하지는 않는다. 내가 아는 해외의 훌륭한 로봇 공학자 중에는 공대가 아닌 다른 학과를 졸업한 분들이 많고. 심지어 대학 졸업장이 없는 분도 있다. 하지만 누구도 부정할 수 없는 장점이 있다. 대학이나 대학원 과정은 로봇을 제작하기 위해 필요한 각종 지식을 가장 효율적으로 배울 수 있는 곳이기 때문이다. 많은 사람들이 로봇 공학자가 되기 위해 가장 필요한 능력이 뭐냐고 물어보는데 난 주저하지 않고 ‘창의성’이라고 말한다. 로봇을 만드는 데 가장 중요한 건 수많은 이론과 기술이 아니라 이것들을 하나로 합쳐서 생각할 수 있는 능력이다. 그리고 이걸 가능하게 하는 게 바로 창의성이다. 하지만 수학, 과학을 열심히 공부하고 공대에 간다고 창의성이 절로 생기는 건 아니잖나. 그러니 진짜 로봇을 만들고 싶으면 지나치게 스펙에만 신경 쓰지 말고 지식과 이론을 쌓은 후 이걸 합칠 수 있는 창의력을 기르라고 말하고 싶다.

 

로보티즈에서 수석 연구원으로 일하다 대학교로 자리를 옮겼다. 다른 목표가 생긴 것인가?

다르파 대회를 진행하면서 가장 부러운 건 다른 팀들의 인력풀이었다. 우리나라의 ‘휴보’가 1등을 거머쥐는 놀라운 기술력을 보여줬지만 우리나라 팀들은 여전히 소수 정예로 팀원 한 사람이 몇 사람 몫을 하면서 이리 뛰고 저리 뛰어야만 대회를 치를 수 있다. 로봇 산업이 번창하려면 로봇을 만드는 사람이 많아져야 하는데 여전히 우리나라는 로봇 공학자가 귀한 실정이다. 그래서 기회가 되면 젊은 로봇 공학자들을 키우는 일을 해보고 싶다고 생각했는데 마침 대학교에 자리가 나서 옮기게 되었다. 이곳에서 한 명의 로봇 공학자라도 더 배출해내는 데 기여하고 싶다.

 

현재 개발 중인 로봇을 소개해달라.

2개의 로봇을 개발하고 있다. 하나는 재난 구조 로봇으로 KT와 공동으로 개발 중이다. 한 대당 25kg 정도인 로봇들이 연결된 형태인데 필요할 때는 스스로 합치기도 하고 분리되기도 한다. 바람이나 장애물 때문에 뒤집히더라도 어느 방향에서든 작동하는데 무엇보다 큰 강점은 통신 능력이다. 재난 현장에서는 사람이 들어가기도 어려운 곳이 많지만 깊이 들어갈수록 통신 신호가 약해져서 로봇이 정보를 수집한다 해도 받기가 어렵다. 하지만 지금 개발 중인 재난 구조 로봇은 여러 개가 줄줄이 결합되어 있어 재난 현장에 투입된 후 통신 신호가 약해지는 지역에 가면 가장 끄트머리에 있는 로봇을 분리한다. 분리된 로봇이 그곳에서 중계기 역할을 하는 것이다. 더 깊은 곳으로 들어가면 또다시 맨 끝의 로봇이 분리되어 두 번째 중계기가 된다. 하나하나 떨어뜨리고 가는 모양새가 마치 빵 조각을 떨어뜨리며 집을 찾아가는 헨젤과 그레텔 같아 프로젝트명도 ‘헨젤과 그레텔’로 정했다.(웃음) 또 다른 로봇은 감성 로봇이다. 털북숭이 로봇인 ‘에디(EDIE) 01’은 사람의 촉각을 만족시킬 수 있도록 부드러운 털을 두르고 그 사이에 전도성 실을 장착해 사람이 로봇을 쓰다듬으면 눈의 표정과 소리, 몸짓으로 반응한다.

 

궁극적으로 만들고 싶은 로봇은 무엇인가?

사람도 구하고 감성도 갖춘 휴머노이드가 최종 목표다. 난 여전히 로봇 공학자가 되기로 결심했던 어린 시절처럼 로봇이 사람들을 도와주는 존재이기 바란다. 그래서 귀찮은 일, 힘든 일, 위험한 일을 대신해주며 때론 친구 같고 비서 같고, 또 때로는 영웅 같은 로봇을 만들고 싶다. 그리고 한 가지를 더하자면, 착한 로봇이었으면 좋겠다. 사람을 이해하고 사람을 위로하는, 그리고 선함을 기준으로 행동하는 로봇! 이런 로봇을 만들기 위해서는 앞으로 갈 길이 멀다.

인간과 로봇이 공존하는 세상을 만들다 : 로봇공학자 권동수

 

로봇청소기부터 인공지능 프로그램 ‘알파고’까지, 영화나 만화 속에서만 존재할 것 같던 지능 로봇이 현실에 실현되고 있다. 세상에 필요한 로봇을 만들고, 인간과 공존하는 길을 모색하는 로봇공학자를 만났다.

글 강서진·사진 이동훈, KAIST 기계공학과

인간의 삶에 필요한 로봇 기술을 개발하다

로봇은 인간의 삶에서 뗄 수 없을 만큼 이미 여러 분야에서 활용되고 있다. 특히 공장의 자동화 기기와 같은 산업용 로봇은 사람이 하기 힘든 일을 대신해온 지 오래다. 이제는 컴퓨터 기술이 발달하고 다양한 센서가 개발되면서 한층 진화한 지능형 로봇이 나오고 있다. 로봇청소기, 자율주행 자동차, 드론 등의 지능형 로봇은 주변 환경을 인식하고 동작을 컨트롤하는 능력을 갖추고 있어 이를 활용하는 인간은 보다 편리한 생활이 가능해졌다. 뿐만 아니라 사람의 감정을 이해하고 대화를 나누는 휴머노이드 로봇 연구도 활발해지면서 로봇의 역할 또한 갈수록 진화하고 있다. 인간의 육체적 노동을 대신해주는 것에 그치지 않고 인간과 정신적 교류를 하는 삶의 동반자 역할을 하게 되는 것이다. 이처럼 여러 산업 분야에서 로봇 기술이 활용되고 필요해짐에 따라 사용 목적에 적합한 로봇을 개발하고 그 기술을 연구하는 일이 중요해지고 있다. 로봇의 개발 기획부터 운용·제어·지능 기술을 설계하고 제작, 평가하는 등 로봇 기술을 연구하고 개발하는 사람이 로봇공학자다.

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다양한 첨단 기술을 조화롭게 융합하는 일

로봇공학자는 가정 및 개인 서비스, 인명 구조, 의료 서비스, 우주탐사, 교육, 안내 서비스 등 각 분야에 활용할 수 있는 로봇 기술을 개발하고, 로봇을 사용하는 데 불편함이 없도록 설계하고 제작한다. 사용 목적에 맞는 임무를 수행할 수 있도록 그에 적합한 기능을 갖춘 로봇을 만드는 것이다.

로봇은 모터와 센서, 제어장치, 소프트웨어 프로그램 등 다양한 장치와 기술이 결합해 만들어지므로 기계공학, 전기·전자공학, 컴퓨터공학, 생체공학 등 각 기술 분야를 연구하는 로봇공학자들이 모여 로봇을 개발한다. 로봇을 개발하면 이를 필요로 하는 곳에 설치하고 사용하는 데 문제가 없는지 관리, 감독한다. 로봇에 기술적 결함이 생기면 이를 정비, 수리하는 등 문제를 해결한다. 또한 새로운 로봇 기술과 장치를 연구, 개발하고 이러한 기술을 요구하는 곳에 정보를 제공하며 교육하는 활동을 한다.

 

 

 

로봇공학자는 어떤 일을 할까?

로봇을 개발하는 데는 크게 기계공학, 전기·전자공학, 컴퓨터공학 분야의 연구원이 참여한다. 기계공학자는 로봇의 구조 설계와 움직이는 동력 장치를 개발하고, 전기·전자공학자는 동작을 컨트롤하는 제어장치와 다양한 센서를 개발한다. 컴퓨터공학자는 상황을 판단하고 동작을 결정하는 인지 및 인식 프로그램을 개발한다. 각 연구 분야의 개발 작업을 마치면 모든 부품을 통합해 로봇을 완성한다.

 

개발 기획 및 아이디어 회의

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로봇을 개발하기에 앞서 기계, 전기·전자, 컴퓨터공학 분야의 연구원들이 모여 로봇의 사용 목적과 필요한 기능 및 기술에 대해 논의한다. 또한 로봇의 제작 방법을 결정하고 로봇을 구성할 부품과 장치, 재료를 선정한다. 이 과정에서 로봇의 사용 목적과 구조에 적합한 디자인을 설계하기도 한다.

센서 및 제어장치 개발

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전기·전자공학자는 모터의 작동을 조정하는 제어장치를 비롯해 외부 환경을 인식하는 센서를 개발한다. 또한 에너지와 전기를 효율적으로 사용하기 위해 여러 장치를 하나로 연결하는 회로를 만든다. 전기가 흐르는 회로 설계를 담당하기 때문에 구조 설계 및 동력 장치를 개발하는 기계공학자와 밀접한 관계를 맺는다. 제어 및 센서 장치는 모터를 비롯해 여러 장치를 컨트롤하는 것이기 때문에 계산 및 처리 속도를 빠르게 설계하는 것이 중요하다.

전체 구조 설계 및 동력 장치 개발

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기계공학자는 사람의 뼈, 근육같이 로봇의 전체 형태와 구조를 설계하고 로봇이 움직일 수 있는 모터와 기구를 만든다. 다리나 바퀴 등의 이동 방식 및 팔, 목 등의 구동 형태에 따라 갖춰야 하는 기능이 다르므로 로봇의 사용 목적에 알맞은 모터 및 구조를 결정한다. 동력 장치는 되도록 무게가 가볍고 작동 속도가 빠르며, 추진력은 강하게 설계하는 것이 중요하다. 또 기계공학자는 로봇의 형태를 결정하기 때문에 로봇 디자이너와 디자인 작업을 하기도 한다.

인지 및 인식 프로그램 개발

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컴퓨터공학자는 물체, 방향, 음성, 촉감 등 주변 상황과 환경을 인식하고 반응하는 운영 소프트웨어 프로그램을 개발한다. 스캐너, 초음파 센서, 터치 센서, 카메라 등 다양한 센서를 통해 여러 환경을 감지하고 상황에 맞는 서비스를 제공하거나 주어진 작업을 수행하도록 설계한다. 로봇의 지능과 감성 능력 등 인공지능 기술을 연구하는 분야로 로봇 윤리를 연구하는 심리학자, 사회학자 등과 의견을 교류하기도 한다.

조립 및 통합 테스트

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각 연구 분야의 개발 작업이 끝나면 모든 부품과 장치를 조립 및 통합한다. 로봇을 완성하면 연구실이나 실제 로봇이 쓰일 곳에서 로봇을 사용하는 데 문제가 없는지 테스트한다. 이 과정에서 기술 결함과 같은 문제가 생기면 이에 대해 토론하고 정비한다.

 

 

로봇공학자가 되려면 이 학과를 눈여겨 봐!

 

특성화 고등학교

경기기계공업고 로봇과·메카트로닉스과

경남로봇고 로봇제어전자과

서울로봇고

조일로봇고 전자로봇과·기계로봇과

 

4년제 대학교

광운대 로봇학부, 경희대 기계공학과

동국대 기계로봇에너지공학과, 서울대 컴퓨터공학부

서울시립대 전자전기컴퓨터공학부

전북대 제어로봇공학전공

카이스트 기계공학과·전기및전자공학부

한세대 IT융합지능로봇공학전공

한양대(ERICA) 로봇공학과, 호서대 로봇자동화공학전공

 

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세상에 대한 관심과 인간을 이해하는 마음 갖춰야

로봇공학자는 세상에 필요한 로봇 기술을 개발해야 하므로 창의력과 상상력을 갖춰야 한다. 또한 다양한 분야에 관심을 갖고 트렌드의 변화를 세심하게 파악하는 것이 중요하다. 로봇을 설계하려면 각 장치를 구성하고 결함이나 문제가 발생했을 때 이를 해결해야 하므로 상황을 논리적으로 분석하는 능력이 필요하다. 인간의 감정을 인식하는 인공지능 및 휴머노이드 로봇이 주목받는 만큼 사람의 감정을 이해하고 공감할 수 있어야 한다. 또 로봇공학자는 로봇이 작동하는 원리를 전반적으로 알아야 하므로 기계공학, 전기·전자공학, 컴퓨터공학에 대한 기본 지식은 물론, 컴퓨터 프로그래밍 실력을 갖춰야 한다. 로봇공학자가 되려면 대학교 및 대학원에서 기계공학, 메카트로닉스공학, 전기공학, 전자공학, 컴퓨터공학, 인공지능 등을 전공하는 것이 유리하며, 일반적으로 석사 이상의 학력을 갖춰야 한다. 최근에는 인공지능처럼 응용기술 분야에 대한 관심이 커지면서 인지심리학이나 물리학을 전공하고 로봇을 연구하기도 한다.

로봇을 만드는 다양한 직업이 생겨날 것

로봇은 최첨단 기술의 융합체로서 미래의 핵심 산업으로 꼽히고 있다. 자동차, 전자제품, 반도체 등 여러 생산 분야에서 사용되는 산업용 로봇을 비롯해 스마트 가전기기, 수술 로봇, 지뢰 및 폭탄 제거 로봇, 우주탐사 로봇 등 다양한 지능형 로봇이 개발되며 사람이 하던 일을 대신한다. 또한 세계 최고 바둑기사와의 대국에서 승리한 ‘알파고’처럼 지각, 사고, 추론 등 인간의 지능 능력을 갖춘 인공지능 로봇이 떠오르고 있다. 상황 판단을 자유롭게 하고 행동을 스스로 결정하는 휴머노이드 로봇이 인간과 함께 생활할 날이 머지않은 것이다.

로봇공학자는 전문 분야에 따라 로봇 개발 연구소, 로봇 관련 제품생산 기업, 로봇 교육 관련 기업, 자동화 시스템 관련 기업 등에서 활동할 수 있으며 가전제품, 자동차, 센서, 소프트웨어 등 로봇 기술이 필요한 산업 분야로도 진출할 수 있다. 그 밖에 로봇을 조정하는 오퍼레이터, 로봇 디자이너, 로봇 심리학자, 로봇 점검 및 AS 기술자, 로봇 교육 및 콘텐츠 개발 등 로봇과 관련한 새로운 직업과 전문적인 기술도 생겨날 전망이다.

 

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로봇공학자가 된 계기는 무엇인가요?

대학에서 기계공학과를 졸업하고 자동차 디자이너가 되고 싶었어요. 그런데 그때는 국내에서 자동차 디자이너로 활동하는 사람이 많지 않았고, 관련 기술을 접하기도 어려워서 꿈을 포기해야 하나 고민이 많았죠. 그러다 크레인 장치를 만드는 기업에서 잠깐 일했는데, 그때 국내에 막 도입된 공장 자동화 시스템에 관심을 갖게 됐어요. 앞으로 자동화 시스템이 우리나라 산업 발전에 중요한 역할을 하겠다는 생각에 미국으로 유학 가서 본격적으로 공부하기 시작했죠. 그러던 중 지도교수님의 제안으로 우주선 로봇 팔의 원격조정 기술 연구에 참여하게 됐는데, 산업용 로봇을 공부할 때보다 훨씬 재미있더라고요. 그 뒤로 원격조정 기술 연구를 전문적으로 했고, 박사 학위 취득 후 로봇공학자의 길을 걷게 됐답니다.

현재 진행 중인 로봇 연구 분야에 대해 소개해주세요.

인간-로봇 상호작용, 의료용 로봇, 햅틱스 등 크게 3개 분야의 로봇 기술을 연구하고 있어요. 인간-로봇 상호작용 기술 연구는 로봇이 사람의 감정을 이해하고 소통하는 인식, 인지, 표현 기술을 개발하는 것입니다. 의료용 로봇 연구는 환자의 수술 흉터를 최소화하고 의사가 편하게 수술할 수 있는 수술 시스템을 개발하죠. 햅틱스는 로봇이 물건을 잡았을 때 느끼는 촉감을 로봇 조종사에게 전달하는 방법을 연구하는 분야입니다. 인간-로봇 상호작용 로봇으로는 음성을 통해 사람의 감정 상태를 인식하는 ‘카메로’를, 의료용 로봇으로는 환자의 수술 부위를 거의 절개하지 않는 내시경 수술로봇을 개발했습니다.

인간로봇 상호작용 기술 연구를 하게 된 이유는 무엇인가요?

제 전공 분야인 원격조정 로봇 기술을 의료 분야에 적용해보고 싶어서 국내에서 처음으로 원격수술 로봇 연구를 시작했어요. 수술 로봇은 의사가 원격 조정을 해서 움직이는데, 로봇이 사람을 수술할 때 느끼는 촉감을 원격 조정하는 의사도 느낄 수 있는 햅틱스 기술이 필요하다는 것을 알았죠. 그러다 햅틱스 기술을 더 발전시키면 로봇이 사람과 대화를 나누고 감정을 표현하는 것이 가능하겠다는 생각이 들더라고요. 그렇게 해서 인간-로봇 상호작용 기술을 연구하기 시작했습니다.

로봇공학자를 꿈꾸는 친구들에게 조언을 해주세요.

로봇공학은 여러 공학 기술을 비롯해 사회학, 심리학, 법학 등 다양한 인문학을 적용하는 융합학문입니다. 이러한 로봇공학 기술은 앞으로 전 산업 분야에 활용되지요. 로봇공학자에게 여러 학문 지식이 필요한 만큼 다양한 장르의 책을 두루 읽어두는 것이 좋아요. 또한 로봇의 움직임과 문제해결 능력의 원리가 되는 물리학, 수학 공부는 게을리하면 안 돼요. 로봇을 주제로 한 공상과학 영화나 만화를 보는 것도 상상력을 키우는 좋은 방법이에요. 로봇공학자는 로봇 구조를 설계하고 수많은 부품을 연결, 조립하는 일을 하므로 평소 블록 같은 조립식 장난감으로 무엇이든 만들어보세요. 이렇게 주어진 자리에서 순간순간 최선을 다하면 꿈을 이룰 기회는 언제든 찾아옵니다. 지금 꿈이 분명하지 않아도 불안해할 필요는 없어요. 자동차 디자이너를 꿈꿨던 제가 로봇공학자가 된 것처럼 많은 경험을 통해서 자기에게 꼭 맞는 일을 찾을 수 있으니까요.