한국 웨어러블 로봇 기술의 현주소는?,노약자 근력보조용로봇

2008년 노약자 근력 보조용 ‘헥사’가 시초…포스코, 현장 투입해 年 129억 생산성 높여

 

국내 웨어러블 로봇 연구는 2000년대 들어 대학과 연구소를 중심으로 시작됐다. 저출산과 고령화가 사회적 문제로 대두되면서 웨어러블 로봇이 해결책을 제시해 줄 것으로 기대했기 때문이다. 웨어러블 로봇은 작업능률을 높여 노동인구 부족 문제를 해결하고 근골격계 질환을 극복하는 데 도움을 줄 수 있다. 최근에는 웨어러블 로봇의 다양한 활용성에 주목한 기업들이 적극적인 행보를 보이면서 상용화도 빠르게 진행되고 있다. 


산학연 참여로 웨어러블 로봇 상용화 ‘성큼’ 

한양대 연구진이 개발 중인 상반신 근력증강 로봇 헥사(HEXAR)-HL의 모습(위 사진)과 현대로템 연구진이 개발 중인 산업용 로봇 RMX-HI(아래 사진). 무거운 포탄도 손쉽게 들어 나를 수 있다. 안산·의왕=전승민 동아사이언스 기자 enhanced@donga.com

 

 

국내 웨어러블 로봇 연구의 선구자는 한창수 한양대 로봇공학과 교수팀이다. 국내 대부분의 웨어러블 연구자가 한 교수팀과 직간접으로 관련이 있다. 한 교수팀은 2008년 노약자나 장애인의 근력을 보조해 주는 외골격 로봇 ‘헥사(HEXAR)’를 처음 선보였다. 2011년에는 이 로봇을 상용화하기 위해 ‘헥사시스템즈’라는 기업을 설립해 상지(팔), 하지(다리) 및 전신착용형 로봇을 출시했다. 상지근력증강 로봇은 간단한 동작으로 최대 40kg의 물체를 들어올릴 수 있고 하지근력증강 로봇은 최대 40kg의 짐을 등에 지고 시속 6.5km의 속도로 움직일 수 있다. 로봇의 일부 기능을 활용해 어깨나 무릎재활기구도 개발해 상용화에 앞장서고 있다.

현대자동차그룹은 2010년 국책 과제로 시작된 ‘착용식 근력증강로봇 기술 개발’ 사업을 주관하며 웨어러블 로봇 개발에 뛰어들었다. 지난해 완료된 이 사업을 통해 현대자동차는 전기식(EWR) 근력증강 로봇을, 현대로템은 유압식(HWR) 로봇을 개발했다. 전기식 로봇은 자동차 조립에 쓰일 수 있고, 유압식 로봇은 전동차 문이나 에어컨 등 80kg의 물체를 들고 시속 3km로 움직일 수 있다. 

특히 현대로템은 근골격계 질환을 예방하기 위해 허리나 무릎에 착용하는 보조 로봇(RMX)도 개발했다. 무게가 3∼4.5kg으로 가볍고 착용이 간편한 데다 작업자의 허리나 무릎 관절에 걸리는 부하를 최대 50%까지 줄이는 것으로 나타났다. 

 

대학 및 연구기관에서 실험적 연구 역시 계속되고 있다. 한양대 한 교수팀 외에 한국과학기술연구원(KIST) 김기훈 실감교류로보틱스 연구센터 연구원팀이 팔 움직임을 돕는 로봇 ‘큘렉스(KULEX)’를 개발했다. 국민대 조백규 기계시스템공학부 교수팀은 사람이 입고 있지 않아도 자율 보행이 가능한 웨어러블 로봇 ‘쿠도스(KUDOS)’를 개발 중이다. 장애인이 무선조종장치로 로봇을 호출하면 침대 앞까지 스스로 걸어오는 로봇이다. 조 교수는 KAIST에서 박사과정을 밟으며 인간형 로봇 ‘휴보’ 개발에 참여한 바 있다. 국방과학연구소(ADD)는 미래형 웨어러블 로봇 ‘스마트슈트’ 개발에 한창이다. 방위산업체 LIG넥스원도 병사용 웨어러블 로봇 ‘렉소(LEXO)’를 개발 중이다. 


현장 효과 확인했지만 표준화 등은 과제 

웨어러블 로봇은 일부 산업 현장에 적용돼 효과를 검증받았다. 포스코는 용광로 내화물을 쌓는 작업에 웨어러블 로봇을 도입해 연간 129억 원의 생산성 향상 효과를 거뒀다. 기존에 126일 걸리던 작업 기간을 72일로 43% 감축해 121억 원을 줄였고 총 6048명을 투입해야 했던 인력을 2160명으로 줄이며 8억 원을 절감했다. 실제 작업에 참여하는 인력들에게서도 근골격계 질환을 예방하고 안전사고를 방지하는 등 근무환경 개선 효과가 있었던 것으로 나타났다.

대우조선해양은 한국생산기술연구원이 개발한 유압구동식 로봇 ‘하이퍼(HyPER)’를 토대로 조선소 현장에 맞게 최적화해 작업에 투입했다. LNGC 단열박스 설치작업에 이 로봇을 활용한 덕분에 3명 1개 조로 운영하던 방식을 로봇 2대를 착용한 2명이 1개 조로 움직이는 방식으로 바꿀 수 있었다. 

 

국내 웨어러블 로봇 기술은 몇 년 사이에 급성장하며 미국 일본 등 주요 로봇 개발국과 어깨를 나란히 하고 있지만 상용화를 위해서는 넘어야 할 산이 많다는 지적도 나온다. 민군 각 분야에서 필요에 따라 로봇 개발에 집중하고 있지만 핵심부품 같은 기반기술은 여전히 수입에 의존하고 있는 점도 로봇 산업 전반의 과제로 남아 있다. 수출을 고려한다면 표준화 문제도 극복해야 한다.

한 교수는 “국내에선 아직 로봇 개발에 집중하고 있어 표준화를 위한 국제회의에 꾸준히 참여할 여력이 없었다”며 “정부 차원의 정책적 지원이 뒷받침돼야 상용화의 걸림돌을 미연에 방지할 수 있다”고 밝혔다.

출처:http://news.donga.com/3/all/20160326/77223098/1#

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물 반(半), 고기 반(半)?

이제는 ‘사람 반(半), 로봇 반(半)’

영화‘아이로봇’에서는 로봇들이 주인의 표정, 말투, 감정을 판단해가며 거기 맞춰 말하고 행동한다. 영화속에 나타난 지능형 로봇이다.

  지능형 로봇이란 사람처럼 시각, 청각, 등 감각을 통해 외부 정보를 입력받아 스스로 판단해 적절한 행동을 하는 로봇을 말한다. 과거의 로봇은 극한지나 산업용 도구의 성격을 지닌, 사람이 입력한 내용에 따라 혹은 조정에 의해 움직이는 일종의 무선조정 자동 기계의 성격이 짙었다. 그러나 지능형 로봇은 스스로 생각하고 느끼며 판단하고 행동하는 공상 과학영화 등에 등장하는 인간과 유사한 기계인간(휴머노이드)을 의미한다. 그동안 개발된 로봇은 전기, 전자, 기계, 자동화, 전산, 등의 일반 산업부문의 첨단기술이 총망라된 복합체이지만 특히 지능형 로봇은 인공지능과 , 생체공학, 신경회로, 퍼지이론, 음성화 화상인식 기술, 마이크로프로세서와 모터 제어, 센서사용 등 이제까지 인류가 개발한 모든 기술이 총동원되는 첨단 기술체 라고 할 수 있다.

  왜 로봇이 희망인가? 지능형 로봇산업은 제품(개인서비스용 로봇, 전문서비스용 로봇, 제조업용 로봇) 및 관련 부품과 소재의 제조-유통, 로봇 S/W 및 서비스 콘텐츠 산업과 타 분야의 로봇화로 융합되는 산업을 포함한다. 여기서 ‘타 분야의 로봇화’란 국방(무인정찰), 교통(무인자동차), 복지(재활, 간호, 의료), 해양(심해탐사) 등 타 산업과 로봇의 융합을 의미한다. 로봇산업의 미래상을 반영하듯 전반적으로 세계 경제 여건이 좋지 않은 상황임에도 미국, 일본 등 주요 선진국 및 선도 기업들은 로봇에 대한 투자를 적극적으로 확대해나가는 양상이다

  과학기술계는 지능형 로봇을 21세기를 대표하는 산업으로 자리매김하고 있다. 이러한 지능형 로봇은 앞으로 노령화 등으로 나타나는 노동인구 감소에 대처하는 산업형은 물론 노인 복지 등의 사회문제를 해결하는 새로운 패러다임으로 각광 받을 전망이다. 특히 산업적으로는 항공, 우주, 제조업과 비제조업 등 전 산업분야에 고 부가가치를 창출하는 역할을 할 것으로 보인다.

▶ 지능형 로봇의 종류 ◀ 1. IT도우미 로봇 : 장소 및 상황에 적합한 서비스를 제공하고 사용자가 임의의 환경에서 가정, 사무실의 로봇을 사용할 수 있도록 환경을 제공한다. 2. 가사 도우미 로봇 : 가정이나 사무실 등 실내에서 인간의 육체적, 정신적 노동을 대신하는 로봇. 3. 에듀테인먼트 로봇 : 인간과 친하게 지내면서 오락, 교육 기능을 제공하는 로봇. 4. 로봇 인사이드 시스템 : 건물 또는 기계에 단위모듈이나 SoC 형태로 내장되어 실시간으로 인간과 환경을 인지해 요구하는 서비스를 제공하는 로봇.   ▶ 로봇 분야 5대 스타브랜드 ◀ 1. 라이프케어 로봇   라이프케어 로봇이란 일상생활 및 가사노동을 지원하는 지능형 로봇(또는 그런 로봇을 통한 서비스)을 말한다. 라이프케어 로봇은 웰빙 등 라이프 스타일의 변화로 수요 요구가 급격히 늘어나고 있다. 특히 고령 인구의 증가로 인해 ‘케어봇(Care-O-bot)'과 같은 생활 보조 로봇 시장이 본격적으로 열릴 것으로 기대된다.   여성의 사회 진출 역시 로봇 수요를 증가시키는 요인으로 지목된다. 가장 대표적인 예로 청소로봇을 들 수 있다. 가사 도우미 로봇은 앞으로 빨래, 설거지, 집안 경비 등 점차 다양한 분야로 확장될 것이다. 또한 사회 전반에서 일어나는 개인화로 인해 아이보(AIBO)처럼 정서적 만족감을 제공해 줄 수 있는 로봇에 대한 수요도 커지고 있다. 라이프케어 로봇의 전략 품목으로는 생활 도우미 로봇, 탑승형 로봇, 근력증강 로봇, 인지바이오 로봇 등을 들 수 있다.   생활 도우미 로봇의 대표 주자로는 KIST ‘실벗’을 들 수 있다. ‘실버 세대의 벗’이라는 뜻에서 이름을 딴 실벗은 아침에 정해진 시간에 다가와 “일어나세요, 아침입니다.”라며 잠을 깨우고, 기상청이나 언론사 홈페이지에 접속해 날씨 정보나 TV 프로그램, 뉴스 등을 미리 내려받아 두었다가 주인이 물으면 바로 답해 주기도 한다. 정보기술(IT)을 기반으로 한 네트워크형 로봇이기에 가능한 기능들이다.   실벗은 지난 사업보고회에서 노인과 고스톱 게임을 치는 시연을 펼치기도 했다. 또한 동 사업단에서는 식사 도우미 로봇 ‘시로스(Ciros)’도 개발하고 있다. 키 1m50㎝, 무게 140㎏의 이 로봇은 머리에 사람의 눈 역할을 하는 두 개의 카메라와 물건을 쥘 수 있는 팔이 하나 달려 있다. 시로스는 “냉장고에 가서 물 한 잔 가져오라.”는 명령을 받으면 냉장고 문을 열고 여러 개의 물체 중 주인이 명령한 물건을 골라 꺼내올 수 있다. 손가락에는 센서가 달려 있어 어느 정도 힘을 줘야 물건을 안전하게 들어올릴 수 있는지 감지해 낸다.   탑승형 로봇으로는 로보쓰리에서 개발한 세그웨이 ‘비비라이더’와 ‘코난’이 있다. 비비라이더는 전동스쿠터의 일종이며, 코난은 4족 보행 탑승 로봇이다.   근력증강 로봇은 한양대 한창수 교수팀에서 개발하고 있는 웨어러블 로봇 헥사를 들 수 있다. 헥사는 인간의 신체구조를 고려한 메커니즘 설계기술을 바탕으로 한 센서 시스템 및 로봇 관절 제어기술 등을 기반으로 하고 있으며, 의복 형태의 기계를 몸에 착용함으로써 인간의 물리적 능력을 증폭시키고 연장시켜준다.     라이프케어 로봇은 아직까지는 수요의 성장 속도가 더딘 편이다. 가장 근본적인 이유는 여전히 가격이 비싸기 때문이다. 또한 소비자 기대치에 비해 기술 구현 수준이 낮은 것도 문제이다.   이에 대해 정부에서는 라이프케어 로봇을 스타브랜드로 선정하면서 초기시장에 있어서 강력한 정부지원을 추진전략으로 내세웠다. 기술개발, 시험비 지원, 인증제도 개선 등을 통해 세계시장을 선점하고 기술개발과 상품화의 선순환 구조를 정립하겠다는 것이다.   2. 청정생산용 첨단제조 로봇 시스템   청정생산용 첨단제조 로봇 시스템이란 첨단 융합산업의 기반이 되는 제조 로봇 및 응용 시스템을 일컫는다. 제조용 로봇은 현재 수요의 포화 상태에 와 있다고 판단하는 이들도 많지만, 제조업의 경쟁력을 유지하고 녹색산업 등 제조용 로봇 신규 시장이 창출되고 있기 때문에 이번에 스타브랜드로 선정된 듯하다.   특히 반도체 생산라인과 디스플레이 생산라인에서는 청정생산용 로봇 시스템이 반드시 필요하다. 가령 LCD 운반용 로봇은 LCD 패널의 크기(세대)에 따라 형태가 달라지며 공정 중에 유입되는 미세한 먼지에도 치명적인 손상을 입기 때문에 로봇 제작에 매우 정밀한 기술력(1㎥당 0.3㎛의 미세먼지를 10개 이하로 유지해야 함)이 요구된다.   현대중공업은 세대별 LCD 운반용 로봇을 자체 개발해 국내 생산 라인에 공급하고 해외 수출까지 하고 있다.   그 밖에 청정생산용 첨단제조 로봇 시스템의 전략품목으로는 팩토리 로봇, 나노-바이오 생산로봇, 차세대 에너지/정보소자 제조 로봇이 포함되었다.   IT/녹색기술산업의 경우 대단위의 설비 투자와 토털 솔루션의 개념이 필요하고 중소기업형 제조로봇의 경우 대규모 공급이 필요하므로 국가적인 정책개발 및 지원제도가 수립되어야 할 것이다.   3. 지속가능 사회안전 로봇 시스템   사회안전 로봇 시스템이란 스마트 환경과 연계하여 공공서비스를 수행하는 로봇 시스템을 말한다. 사회안전 로봇 시스템은 쾌적한 복지사회 구현을 위한 해결 수단인 셈이다. 사회안전 로봇 시스템의 종류로는 감시-경계 로봇 시스템, 환경감시 로봇 시스템, 재난방재 로봇 시스템 등이 있다.   특히 사회안전 로봇 시스템 가운데 소방방재 로봇은 활발히 개발되고 있는데 대구광역시와 현대로템이 그 개발 주역이라고 볼 수 있다. 대구시는 사회안전로봇산업 육성에 대한 지자체의 확고한 의지를 담은 ‘사회안전로봇산업육성방안’을 2007년에 만들었고 이를 모체로 작년에 지식경제부 지원의 시장검증사업에 ‘소방관보조로봇’이 선정되어 그 첫 열매를 보았다. 현대로템 또한 소방방재 로봇 개발에 심혈을 기울여 지난 5월 신성장동력박람회에서 실외화재 진압로봇을 선보이기도 했다.   정부에서는 사회안전 로봇 시스템을 로봇랜드, 여수 EXPO, 석유비축기지 등 다양한 분야에 시범 적용한 후 항만, 공항 등 공공시설과 놀이시설, 공원 등 민간 분야로 확대하여 적용할 계획이다.   4. 창의적 에듀테인먼트 로봇   창의적 에듀테인먼트 로봇이란 다양한 콘텐츠 기반의 교육-오락용 로봇 및 연관 서비스 산업을 말한다. 현재 우리나라 로봇시장은 교육용 로봇 시장이 활성화되어 있으며, 최근에는 이를 바탕으로 한 에듀테인먼트 로봇 시장도 문을 열고 있다.   이 분야는 단기간 내 활성화가 가능하며 세계 시장을 선점할 가능성도 매우 높다. 사용자 창조형 로봇 및 콘텐츠, 실감형 Sportainment 로봇, 교사 도우미 로봇 등이 창의적 에듀테인먼트 로봇에 속한다.     실감형 Sportainment 로봇의 대표적인 예는 아이알로봇의 마루풋볼을 들 수 있다. 또한 교사 도우미 로봇으로는 유진로봇의 아이로비큐, 한울로보틱스의 티로 등이 이미 교육현장에서 활약하고 있다.   세계 최고 수준의 IT 기술을 바탕으로 로봇기술을 융합하면 우리만의 독특한 콘텐츠를 가진 로봇이 나올 수도 있다. 전국민의 높은 교육 열기를 반영한 교육용 로봇사업에는 반드시 정부와 교육계의 적극적인 지원이 뒤따라야 한다.   5. 고부가 의료서비스 로봇   고부가 의료서비스 로봇이란 의료기술과 로봇기술의 융합을 기반으로 의료서비스를 제공하는 로봇 시스템을 말한다. 고령화 사회의 도래와 건강에 대한 욕구가 증대하고 있는 시점에서, 의료서비스 로봇은 앞으로 시장규모가 기하급수적으로 늘어날 전망이다. 따라서 이 분야는 시장선도 잠재력을 보유하고 있다.   고부가 의료서비스 로봇의 전략품목으로는 정밀 관절수술 로봇, 의료보조 서비스 로봇, 무절개 수술로봇 시스템 등이 있다.   이 가운데 특히 정밀 관절수술 로봇은 로보닥이 세계에서 유일한데 로보닥의 전세계 특허권을 우리나라 중소기업인 큐렉소가 가지고 있다. 또한 포항지능로봇연구소에서 개발한 간호보조 로봇 PIRO M1도 의료보조 서비스 로봇의 대표주자이다.   의료보조 서비스 로봇이란 병원 내에서 의사 및 간호사의 업무를 보조하고 의사 및 간호사가 반복적으로 수행하는 체온측정, 환자상태 기록, 약제나 차트 운반 등을 대신 수행하는 로봇이다.   의료서비스 로봇이 스타브랜드로 자리잡기 위해서는 기술개발과 더불어 임상시험비 지원, 인증제도 개선 등 정부의 지원이 밑바탕이 되어야 한다. 그러한 지원하에 초기 시장에 진출하고 의료계와의 연계로 일반 병원을 대상으로 보급을 확대함으로써 기술개발과 상품화의 선순환 구조를 정립하게 되는 것이다.

  이처럼 집에서 애완동물 대신에 로봇을 키우는 날도 머지않아 보인다. 사람과 로봇 간에 감정을 교류하는 ‘감성 로봇’ 개발이 활기를 띠고 있기 때문이다. 감성 로봇이란 마음이 있는 로봇을 말한다. 즉, 얼굴을 쳐다보면서 시선을 맞추고 상대방이 누구인지 알아보고 그가 하는 말과 감정을 이해하며 표정을 읽어내는 로봇이다. 로봇이 인간과 감정적 교류가 자연스러워 진다면 개인의 생활을 편리하게 도와 작업의 효율성을 높일 수 있다. 또 편부모나 맞벌이 가정의 어린이 보육을 맡아주고, 독거 노인을 돌보거나 상태를 모니터링 해 위급 상황을 판단하는 등 ‘도우미’ 역할도 가능해 출산율 저하 및 고령화 등 향후 사회 문제에도 대비할 수 있을 것으로 기대된다.

  현재 국·내외적으로 이 같은 감성 로봇 개발이 활발히 이뤄지고 있다. 일본의 노인용 로봇 바다표범 ‘파로’, 미국 매사추세츠공대(MIT)의 자폐 치료용 ‘테디베어 로봇’, 벨기에의 외로운 어린이용 로봇 ‘프로보’ 등은 이미 일상에 보급돼 어린이와 노인들에게 정서적 도움을 주고 있다. 로봇 연구의 메카로 알려져 있는 미 MIT 미디어랩의 몇몇 실험실은 아이들의 수학 문제 풀이를 도와주는 로봇 만들기에 열중하고 있다. 이 로봇은 아이에게 문제를 내주고 풀이 과정을 이해할 수 있도록 도와준다. 아이가 계속 틀리거나 막혀도 “땡! 다시 시도해 보세요.”라고만 하지 않는다. 대신 “나도 이런 문제가 나오면 너무 화가 나. 잠시 만화 좀 보다가 다시 해볼까?”라고 대답한다. 그 로봇에게는 아이의 얼굴 표정을 읽을 수 있는 장치가 부착돼 있어서 그가 화가 났는지, 긴장하고 있는지, 지겨워하는지, 흥미로워하는지에 따라 적절한 반응을 보일 수 있다.

  로봇이 만화나 공상 과학영화에서나 볼 수 있었던 시대는 지나가고 있다. 최근 선진국을 중심으로 인간과 유사한 로봇 개발이 추진되면서 이른바 지능형 로봇에 대한 과학 기술계의 관심이 집중되고 있는데, 지난해 1월에 발표된 17개 신성장동력의 첨단융합산업 분야에 로봇이 선정되어, 지능형 로봇에 대한 기술 개발과 더불어 로봇랜드 등 로봇 수요 공간을 마련하도록 한 것은 정부의 로봇 산업 지원 의지를 천명한 것이라 할 수 있다. 이를 바탕으로 인천, 마산의 로봇랜드 조성이 최종 확정되었고 이에 대한 예산 반영 등이 이루어져 본격적인 조성에 들어가게 되었다.

  또한 로봇 PD의 선출을 통해 좀 더 효율적이고 방향성 있는 로봇 기술 개발이 가능해졌다. 다양한 기관에서 로봇을 연구, 개발하다보니 중복 투자되거나 기존 개발된 기술의 재사용성이 높지 않았던 문제가 있었는데 PD의 적극적인 활용을 통해 이러한 문제가 해결되어 로봇 분야에 큰 활력 요소가 될 것으로 기대된다. 더불어 기존에도 진행되었던 로봇과 타 분야의 융합도 계속 진행되고 있다. 대표적인 로봇 시장 중 하나로 발돋움하는 의료 로봇 분야는 지식경제부가 주도하는 스마트 프로젝트의 하나에 포함되어 기술의 완성도 및 시장성을 더욱 높여줄 것으로 보인다.

출처:http://blog.daum.net/kimkj008/17932546

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[웨어러블 로봇의 세계]

 

 

영화 ‘아이언맨’의 한 장면. 동아일보DB

 

“준비되셨죠. 자, 이제 안전줄을 풀겠습니다.”

21일 오후 경북 안동시 경북소방학교. 이곳에서 소방관 교육을 맡고 있는 김남석 교관(37)은 이날 난생처음으로 ‘로봇’을 몸에 입었다. 입으면 힘이 세지는 착용형 근력증강장치, 일명 ‘웨어러블 로봇(입는 로봇)’의 소방관용 상용화 모델을 입어 본 것이다. 로봇 개발진을 제외하면 이 로봇을 실제로 입은 건 김 교관이 처음이다.

한국생산기술연구원(생기원) 출신들이 창업한 로봇 전문기업인 FRT 연구진은 한국형 웨어러블 로봇 ‘하이퍼(HyPER) R1’ 개발을 완료하고 이달 초 실증실험에 들어갔다. 3월 초부터 이곳에서 실증실험을 진행해 왔으며 이날부터 소방관이 직접 실험에 참여했다.

하이퍼 R1은 화재 현장에서 소방관들이 사용할 수 있도록 개발된 로봇이다. 재난 현장에서 실제로 쓸 수 있는 웨어러블 로봇이 개발된 건 국내는 물론이고 세계적으로도 이번이 처음이다. 시제품 제작까지는 FRT가 담당하며 실제 상용화를 위해 방위산업체 LIG넥스원과 공동 연구를 진행 중이다.



▼ 로봇 입으면 누구나 슈퍼맨… 30kg 짐 짊어져도 가뿐 ▼

김남석 경북소방학교 교관이 상업용으로 개발된 소방관용 웨어러블 로봇 하이퍼 R1을 시험 착용해 보고 있다. 이 로봇은 4월 말까지 현장 검증을 거친 후 실제로 전국 소방서에 보급될 계획이다. 안동=전승민 동아사이언스 기자 enhanced@donga.com

김 교관은 근육으로 다져진 건장한 체구였지만 막상 몸에 로봇을 입자 자유자재로 몸을 움직이기엔 불편해 보였다. 알루미늄 합금으로 만든 금속 기계장치를 벨크로(일명 찍찍이)와 플라스틱 끈으로 온몸에 연결했기 때문이다. 로봇의 무게만 25kg. 로봇을 공중에 매달고 있던 안전줄을 풀고 나니 중심을 잡기도 다소 힘겨워 보였다. 김 교관은 더구나 무게가 8kg가량인 방화장비까지 착용하고 있었다. 실제 화재 현장과 똑같은 상황에서 실험하기 위해서다.

하지만 잠시 후 상황은 반대로 변했다. 짐처럼 느껴지던 로봇이 오히려 힘을 키워주는 ‘도우미’로 바뀐 것이다. 곁에서 로봇을 조작하던 연구원이 ‘잠시만 기다려라’면서 무선조종 장치를 꺼내 로봇의 전원을 켜자 곧 ‘텅’ 하는 소리와 함께 몸에 입고 있던 로봇이 힘을 쓰기 시작했다.

조금 전까지 휘청대던 김 교관은 ‘위잉, 위잉’ 하는 기계음을 울리며 자유자재로 걷기 시작했다. 어느 정도 시간이 지나자 금방 로봇에 익숙해진 듯, 실험장소로 쓰고 있던 소방학교 체력단련실 내부를 성큼성큼 돌아다녔다.

웨어러블 로봇은 엑소스켈리턴(exoskeleton) 로봇이라고도 불린다. 최근 과학계에선 인공지능을 꾸준하게 발전시키려는 노력을 기울이는 한편으로 사람 스스로 더 안전하고 효율적으로 일을 할 수 있게 돕는 ‘인공신체’에 눈을 돌리기도 한다. ‘웨어러블 로봇’이 보편화되면서 현대인의 생활 모습을 크게 바꿀 것이라는 예상이 지배적이다. ‘초인(超人)’이 될 수 있는 길을 기계 보조장치를 이용해 찾고 있는 셈이다.

김 교관은 “뜨거운 화재 현장에서 방화복을 입고 올라가다 보면 체력적인 한계로 10층 이상 올라가는 건 현실적으로 무리”라면서 “이 로봇을 이용하면 더 높은 층까지 생존자 수색이 가능할 것 같다”고 말했다.




고층건물 진입하는 소방관 다리 힘 키워

고층건물에 불이 나면 엘리베이터를 쓸 수 없다. 헬리콥터나 사다리차의 도움을 받는 경우도 있지만 대부분은 소방관이 생존자를 수색하기 위해 화염을 뚫고 걸어서 올라간다. 이때 무거운 방화복과 11kg이 넘는 공기호흡기 세트는 커다란 짐이다.

하이퍼 R1은 이런 고층빌딩 화재 시 인명구조용으로 쓰기 위해 개발됐다. 소방관들의 다리 힘을 키워주는 ‘하체 강화형’ 로봇이다. 로봇을 입고 가볍게 달릴 수도 있다. 최대 속도는 시속 8km. 최대 동작시간은 두 시간 이하로 다소 짧지만 소방 현장에서 쓰는 공기호흡기는 1대에 45분밖에 쓸 수 없기 때문에 사용상 문제는 없다는 것이 연구진의 설명이다.

하이퍼 R1을 입은 소방관은 약 30kg의 짐을 추가로 짊어지고 하체 피로가 거의 없이 이동할 수 있다.

구조 요청자가 있는 곳까지 두 대 이상의 공기호흡기를 짊어지고 걸어 올라간 다음, 마지막엔 로봇마저 벗어버리고 사람만 구조해서 내려오는 식이다. 하이퍼 R1은 강한 탄소 소재와 알루미늄 합금으로 만들어졌다. 실제 보급 땐 내열 처리도 할 계획이어서 화재 진화 이후엔 수거해서 다시 쓸 수 있을 것으로 보인다.

장재호 FRT 사장(생기원 수석연구원)은 “세계적으로 상용화 수준의 웨어러블 로봇은 미국과 유럽, 일본과 우리나라 정도만 만들 수 있다”면서 “하이퍼 R1은 재난 현장에 투입할 수 있는 최초의 웨어러블 로봇이 될 것”이라고 말했다.

연구진은 경북소방학교에 설치된 화재진압 연습용 고층빌딩에서 로봇의 성능을 현직 소방관 50명을 대상으로 4월 말까지 실증실험을 진행하고 있다. 소방학교로 교육받으러 온 전국 각지의 현직 소방관들에게 웨어러블 로봇을 착용시켜 보고, 실제로 3층 높이 계단을 오르내리는 실험을 진행한 다음 단점을 보완하겠다는 것이다.

안상대 경북소방학교 교관은 “앞으로 팔심을 키워주는 상체 강화 기능도 덧붙인 모델이 나온다면 화재 현장 잔해 등을 치우는 데 큰 도움이 될 것”이라고 말했다.




2010년 첫 모델 개발, 국내 산업화 첫 사례

이런 로봇이 최근 주목받는 이유는 간단하다. 입으면 힘이 세지기 때문이다. 특히 각광받는 것은 군사용이다. 군인들은 체력이 강할수록 생존 가능성이 높아진다. 무거운 포탄 등을 손쉽게 나를 수 있고, 적보다 더 빨리 달릴 수도 있다.

웨어러블 로봇은 무거운 물건을 옮기며 작업해야 하는 산업 현장에서도 가치가 크다. 이미 일본과 국내에선 웨어러블 로봇을 산업 현장에 적용하기 시작했다. 무거운 철판 등을 옮길 일이 많은 조선소, 자동차 생산 기업 등에서 인기가 있다.

하이퍼 역시 처음엔 군사용으로 연구하기 시작했다. 하이퍼 R1은 생기원 연구진이 2010년부터 꾸준히 개발해 온 실험용 로봇 ‘하이퍼’ 시리즈의 최신형이다. 하이퍼는 2010년 처음 개발한 실험용 모델로 출발해 이후 매년 진일보한 모델을 선보였다. 2011년 하이퍼2, 2012년 개발한 하이퍼3까지 세 종류의 민군(民軍) 겸용 웨어러블 로봇을 차례로 개발했다.

2014년부턴 산업용 로봇 개발로 이어졌다. 산업용 로봇인 ‘하이퍼 2i’ 개발을 완료했으며 이 로봇은 추가 개발을 통해 대우조선해양에 실제로 보급됐다. 산업용 웨어러블 로봇을 자체 개발한 나라는 일본에 이어 우리나라가 세계에서 두 번째다.

국내 웨어러블 로봇은 대부분 전기모터를 이용하는 데 비해 ‘하이퍼’ 시리즈는 고집스럽게 산업용 중장비 등에 주로 쓰이는 ‘유압식 구동장치’를 이용하는 것도 특징이다. 강한 힘을 내는 데 유리하지만 기름의 압력을 정밀하게 제어해야 하므로 제작하기가 까다롭다.

연구진은 향후 국내에서 400억 원에 가까운 소방용 웨어러블 로봇 시장이 열릴 것으로 예상하고 있다. 현재 하이퍼 R1의 가격은 4700만 원 상당. 상당한 고가지만 모든 부품을 주문 제작해야 하기 때문에 나온 비용이다. 이 때문에 실제로 상용화되면 훨씬 낮은 가격으로 공급이 가능할 것으로 보고 있다. 연구진은 대량생산을 하면 대당 800만∼900만 원 정도에 제작이 가능할 것으로 보고 있다. 공기호흡기 장치 등과 세트로 대당 1500만 원 이하에 공급할 수 있다는 계산이다.

장 사장은 “하이퍼 R1은 소방 현장에 특화된 모델이지만 추가 연구를 거치면 군사 및 산업, 의료 등 다양한 분야에 적용할 수 있다”며 “웨어러블 로봇 기술의 선점은 미래형 로봇 선진국으로 발돋움하기 위한 관문이 될 것”이라고 말했다.
출처:http://economy.donga.com/3/all/20160326/77223285/2