[이동호의 미래세상] 인간과 로봇이 공생(共生)·공존(共存)하는 세상
■세계 최초의 로봇과 인공지능 로봇의 탄생■
1928년 세계를 흥분시켰던 로봇 '에릭'
사진= 영국 과학박물관 제공.
우리 주변에서 심심찮게 로봇이 행동하는 걸 보는 일이 생긴다.장소가 백화점일 수 있고, 음식점일 수도 있고, 집 가정에서 로봇이 청소를 해주고 또는 전람회장에서도 볼 수 있을 만큼 로봇이 우리 생활 깊숙이 들어와 인간과 공생하거나 공존하며 살아가고 있는 세상이다. 자연히 로봇은 언제 때부터 생겨났으며 어떻게 진화해 왔는지 궁굼증이 더해가며 배우고 싶은 충동이 생긴다.
로봇의 어원은 1920년 체코의 카렐 챠베크의 희극 소설에서 사용된 체코어 Robota에서 유래하여 널리 퍼지게 되었다. Robota는 일하다 또는 노동을 의미한다.
로봇의 역사는 1960년 최초의 산업용에 쓰인 로봇으로 인간의 노동력을 대체하는 Unimation의 Unimate이다. 인간의 상상력에 의해서 과학 기술의 발전으로 개발 초창기에는 방위산업에 응용되었다.그로부터 40년 후 주변의 환경에 의해 스스로 제어할 수 있는 지능형 로봇인 최초의 인간형 로봇은 2000년 혼다의 ASIMO(Advanced Step in Onnovative Mobility)이다. 첨단 기술의 표현으로 생활 혁명을 이루고 있다.
역사상 로봇이 처음 만들어진 것은 지금으로부터 약 90년전으로 거슬러 올라간다. 당시 구미 각국의 발명가가 첨단 기술을 결집 해 인간형 로봇 제작에 도전했다.
그런 시대에 만들어진 것 중 하나 "에릭"이 영국 과학 박물관의 힘으로 현대에 부활했다.
에릭은 1928년에 영국의 발명가 Captain W.H. Richards와 A.H. Reffel에 의해 만들어진. 세계 최초의 로봇 중 하나다. 당시는 "로봇"이라는 말조차 사람들에게 익숙해져 있지 않은 시대였다.
AI를 탑재 한 현대의 로봇과는 비교가 되지 않는 원시적인 것이었지만, 움직이고 소리를 내는 로봇의 기본 특성은 모두 갖추고 있었다.
이 에릭, 당시는 일종의 구경 거리로 공개되어 있었다고 한다. 세계 각지를 여행하며 관객을 흥분시켰던 에릭은, 그 후 어디론가 사라져 버렸고, 현재 남아있는 것은 도면과 사양 등의 서류뿐이었다.
그러다가 영국 과학 박물관이 크라우드 펀딩을 시도하여 이 에릭의 재생에 도전 한 것이 영국 과학 박물관이다. 크라우드 펀딩 사이트 "Kickstarter"에서 자금을 모아, 당시의 스펙 그대로 로봇을 되살아나게 했다.
당시 사람들은 이 정도로 놀랐을 것이라 생각하니, 현대 기술의 진보를 재확인하게 한다. 또한 재생된 에릭은 박물관에서 공개 된 후 영구 전시로 남아있게 되었다.
인간은 오래 전부터 자신과 닮은 기계장치를 꿈꿨다. 기술의 진보로 인해 인간이 상상하는 모든 것이 현실이 되고 있는 세상에서 우리는 살고 있다.
로봇은 인간을 노동으로부터 해방시켰고 우리 삶으로 들어와 생활혁명을 일으키고 있다. 이른바 로봇의 시대가 시작된 것이다. 스마트폰처럼 1가구 1로봇 시대가 도래하는 것이다.
로봇 기술은 50년된 기술로서 꾸준히 발전하여 최근에 로봇 기술의 사용 범위가 넓어지면서 다양해지고 정교해지는 추세이다.
4차산업혁명 자체가 가상의 디지털 세계와 현실의 물리적 세계가 만나는 것인데 전통적인 인공지능 기술은 디지털 세계에서 발전해왔지만 하드웨어 부분의 로봇은 공장 제조부분에 쓰여왔는데 인공지능 로봇이 탄생하여 미래 산업의 핵심으로 성장해 갈 것이다.
■ 로봇이 어떻게 진화하여 왔나?■
소프트뱅크 로봇홀딩스가 2018년 출시한 최초의 휴머노이드 로봇 '나오' (HHR-001). 사진=소프트뱅크 로봇홀딩스
소니의 AIBO 로봇은 2000년대 초반 출시한 클라우드 기반의 인공지능이 탑재된 애완로봇이다.2006년 단종된 이후 11년 만에 7번 째 모델로 재출시 2018년 CES에서 재공개되었다. 장남감같이 귀엽고 온기를 가진 생명체처럼 느끼게 하는 로봇과 인간이 함께 공생해 나아갈 모습을 보여준다.
핸슨로보틱스에서 개발한 인공지능 로봇 소피아는 세계 최초의 로봇 시민권자이다. 사람의 감정을 표현하고 짖굳은 질문도 현명하게 받아넘긴다. 아직까지도 부자연스러운 모습이 오히려 편한 마음을 가지게 하는 로봇이다.
로봇 산업에서 소프트뱅크 로봇 홀딩스의 행보를 보면 차근 차근 인공지능 로봇의 완결을 위한 걸음을 하고 있는 것을 알 수 있다. 소프트뱅크가 출시한 로봇 Pepper, NAO, ROMEO의 면면을 살펴보자.
Pepper는 2015년에 출시한 키 122cm의 쌍방향 휴머노이드 로봇이다. 사람의 감정을 읽고 표현하는 것에 강점을 두었다. 그러나 그동안 영업실적 부진으로 올해 6월28일 생산을 중단한다고 소프트뱅크 로봇홀딩스가 발표했다.
NAO는 높이 58cm, 5.4kg 몸무게의 최초의 휴머노이드 로봇이다. 2006년에 시작해 현재 5번 째 버전으로 전 세계적으로 10000대까지 판매되었다. NAO는 대화형 동반자 로봇으로 스스로 넘어지고 스스로 일어난다.
ROMEO는 140cm 높이의 의료보조 로봇으로 문을 열거나 높은 곳에 올라가는 동작이 가능하다.거동이 불편한 사람을 돕는데 초점을 맞추고 있다.
■최고의 로봇 기업 보스턴다이내믹스■
보스턴다이내믹스의 로봇 ‘스폿’. 사진=보스턴다이내믹스
2008년 3월, 유튜브에 공개된 한 편의 영상에 전 세계가 열광했다. 영상에는 머리가 없는 '말'과 같은 형상을 한 로봇이 산을 오르고 빙판, 눈길은 물론 울퉁불퉁한 자갈길을 150kg에 달하는 짐을 싣고 넘어지지 않고 미끄러져 넘어질 것 같으면 다리를 재빨리 움직이며 균형을 잡곤하는 영상을 보여줬다. 다리 움직임만 보면 마치 사람의 다리가 아닌가 하는 착각이 들 정도였다. 당시 이 로봇은 언론을 비롯해 전문가들로부터 '로봇 진화의 정점' '소설에나 나올 법한 첨단 로봇' 등의 극찬을 받았다. 로봇이 인간 삶 속으로 들어오는 일이 멀지 않았다는 기대감과 함께 로봇과 인간의 공존, 윤리 등을 떠올릴 만큼 강렬한 영상이었다. 영상에 등장한 로봇의 이름은 커다란 개를 뜻하는 '빅도그(Big Dog)' 제작사는 '보스턴다이내믹스'였다. 보스턴다이내믹스는 빅도그로 존재감을 알린 이후 최고의 로봇 기업이라는 수식어와 함께 세계에서 가장 앞선 첨단 로봇을 개발해 대중에게 공개해왔다.
1992년 설립된 보스턴다이내믹스가 보유한 '정점의 기술력' 뒤에는 창업자이자 회장으로 기업을 이끌어온 마크 레이버트 회장이 있다. 노스웨스턴대 전자공학과를 졸업한 그는 1977년 미국 매사추세츠공대(MIT)에서 생물을 모방한 보행로봇으로 박사 학위를 받은 뒤 카네기 멜런대 교수로 재직하며 1족 보행 로봇 '호퍼'를 개발한 인물이다. 이후 레이버트 회장은 '보행 로봇의 아버지'라는 별명을 갖게 됐다. MIT로 자리를 옮긴 레이버트 회장은 자신의 연구실인 '레그랩'을 세계적인 보행 로봇 연구소로 키웠다. 1족 로봇 호프를 비롯해 2족, 4족, 6족 등 다양한 보행 로봇이 레그랩에서 탄생했다. 빅도그를 비롯해 보다 날렵해진 로봇개 '스팟', 휴머노이드 로봇 '아틀라스' 등 보스턴다이내믹스가 내세우는 첨단 로봇은 모두 레그랩에서 탄생했다고 해도 과언이 아니다.
지난해 말 현대자동차가 보스턴다이내믹스 지분 80%를 인수한다는 보도가 나온 뒤 레이버트 회장이 다시 세간의 중심에 섰다.구글과 소프트뱅크를 거쳐 현대차에 인수된 보스턴다이내믹스는 로봇 판매 계획을 발표하며 연구 개발(R&D) 중심 기업에서 수익을 추구하는 기업으로 진화를 꾀하는 변신을 하고 있다.
■일론 머스크의 테슬라 인간형 로봇 테슬라봇■
일론 머스크가 2021년 8월19일 테슬라 AI데이 행사에서 휴머노이드 로봇 테슬라봇을 공개했다(사진=테슬라)
미국 전기차 업체인 테슬라가 휴머노이드 로봇 '테슬라봇'의 프로토 타입을 2022년 출시한다고 밝혔다. 반복되는 작업에 테슬라봇을 투입해 육체 노동을 필수가 아닌 선택으로 바꾸겠다는 것이 일론 머스크 최고경영자(CEO)의 구상이다.일론 머스크는 아울러 테슬라가 세계 최대 로봇 회사가 될 것이라고 자신있게 천명했다.
테슬라봇의 개발명은 '옵티머스(Optimus)로 정해졌는데 무게 56.6kg에 높이 172.7cm, 평균 시속 8km로 보행할 수 있도록 설계되어 있다. 운송 중량은 20.4kg까지 가능하다.얼굴에는 화면 및 오토파일럿용 카메라가 장착되어 있다. 몸체는 경량 금속 재질로서 테슬라 완전자율주행 컴퓨터가 내장되어 있다. 손은 인간 수준의 정밀한 로봇 손이며 관절은 40개의 전기기계식 모터에 의해서 작동되며 발은 포스 피드백 센서 및 2축 자세제어로 작동된다. 테슬라봇 자체 성능으로 신경망학습을 하고, 사물 식별 및 분류 작업도 가능하며, AI 학습프로그램 도조의 구현도 가능하다.
테슬라의 구상이 전기자동차에서 자율주행 시스템으로 더 나아가 슈퍼컴퓨터 도조의 성능을 극대화하여 휴머노이드 로봇으로 승부를 걸겠다고 하는 것이 지금까지 일론 머스크의 장담이다. 그러나 그의 장담이 때로는 실현이 지체되는 사례들이 있어왔기 때문에 그가 장담하는 휴머노이드 로봇의 실현은 미지수일 수 있다. 그럼에도 실제로 테슬라가 자체 개발한 AI 반도체 'D1'(처리 속도가 36테라바이트·TB)을 공개했고 이를 통해 슈퍼컴퓨터 도조의 성능을 극대화 하겠다고 밝히기도 했기 때문에 기대감이 큰 것도 사실이다.
■스스로 학습하며 임기응변으로 대응하는 스마트 로봇 시대 도래■
보스턴 다이내믹스 최초의 물류 로봇 ‘스트레치’. 인공지능(AI)으로 물류 창고를 스스로 누비며 물건을 집어 나른다. 보스턴 다이내믹스 제공
AI를 갖춘 스마트 로봇이 국내외 산업계에서 생산성 향상을 위한 필수 수단으로 주목 받고 있다. 정해진 동작만 반복하는 기존 로봇과 달리 스마트 로봇은 상황을 스스로 인식해 산업 현장에서 사람을 대신하는 역할을 한다. 로봇이 물류, 서비스, 제조 등에서 사람을 대신할 날이 머지않았다는 미래 예측도 속속 나오고 있다. 소프트뱅크는 스마트 로봇 1대의 업무 처리량이 사람 10명과 맞먹을 것이라는 분석도 내놨다. 보스턴 다이내믹스 최초의 물류 로봇 '스트래치'는 스스로 학습하며 여러 상황에 임기응변으로 업무에 대응한다고 소프트뱅크 손정의회장이 호평했다. 스트레치는 기존 재래식 창고에서도 로봇 혼자 주변을 스스로 인식하고 돌아다니며 물건을 옮겨 나르고 한다.
노르웨이의 물류 자동화 기업 '오토스토어'도 스마트 로봇 활용에 나서고 있다. 마트의 플라스틱 바구니처럼 생긴 로봇 '빈(bin)'이 아파트의 각 가구를 떠올리게 하는 여러 층의 칸들을 돌아다니며 물건을 입·출고하고 보관한다. 사람이 개입하지 않아도 로봇이 스스로 물건을 찿아다닐 수 있어 사람보다 3배 많은 물량을 처리하고도 인건비를 절반으로 줄일 수 있다.
■AI로봇이 미래산업의 핵심이다■
이족 보행로봇 '아틀라스(Atlas) 사진=보스턴다이내믹스
스마트 로봇은 글로벌 기업 간 협업을 통해 시장을 키우고 있다. 현대자동차그룹이 올해 6월 소프트뱅크로부터 보스턴 다이내믹스 지분 80%를 11억 달러(약 1조2897억 원)에 사들인 가운데 소프트뱅크도 지분 20%를 보유하며 사업에 관여하고 있다. 자동차 및 물류 업계에서는 현대차그룹과 소프트뱅크가 스마트 로봇 사업에서 협력할 가능성이 높다고 본다.
현대차그룹은 모빌리티뿐만 아니라 제조와 물류 등 다양한 영역의 로봇사업을 모색하고 있다. 로봇개 ‘스폿’, 직립보행 로봇 ‘아틀라스’에 쓰인 기술을 활용하면 산업 현장에서 사람을 대신하는 로봇을 만들 수 있다. 공장에서 무거운 부품을 로봇이 나르고, 수만 가지 부품 재고 상황을 관리해 작업자에게 제때 나르는 ‘스마트 공장’ 구현도 가능하다.
국내 시스템통합(SI) 업체인 LG CNS, 삼성SDS도 이제까지 축적한 로봇 기술을 활용해 물류 자동화 사업을 차세대 사업으로 육성하고 있다. 세계적으로 검증된 기술력을 응용해 다양한 물류 자동화 사업을 만들고 있다. LG CNS는 드라이브스루(DT) 방식의 물류센터 구축 사업을 연내 본격화할 예정이다.
라이벌 삼성전자는 2019년 초 요리 보조 기능을 수행하는 팔 모양의 '삼성봇 셰프(Samsung Bot Chef)'를 선보인 이후 조용한 행보를 이어가고 있다. 작년 9월 웨어러블 보행 보조 로봇 ‘GEMS(Gait Enhancing and Motivating System) Hip’이 국내 최초로 ‘ISO 13482’ 국제인증을 받았지만 그 외 별다른 행보는 보이지 않고 있다. 하지만 삼성 로봇 연구조직인 삼성리서치에서는 오래전부터 삼성차세대 AI 프로젝트의 하나로 로봇사업인 삼성봇(Samsung Bot) 연구를 통해 인공지능 기술을 접목한 홈케어 로봇과 리테일 로봇 연구를 진행해 왔다. 홈케어 로봇은 다양한 기능을 제공하는 서비스 로봇으로 노인, 어린이, 애완동물을 비롯한 가족 케어 로봇으로 다양한 용도로 사용할 수 있다. 리테일 로봇 역시 서비스 로봇으로 자율주행 기능을 갖춘 공기정화 로봇, 쇼핑몰이나 음식점 등에서 다목적으로 사용할 수 있다. 이러한 서비스 로봇들을 꾸준히 준비하고 있던 삼성이 과연 LG전자의 다양한 로봇사업에 대한 시도를 새해에도 그냥 보고만 있을지 아니면 웨어러블 로봇을 비롯한 여러 가지 준비된 서비스 로봇을 본격적으로 시장에 선보이면서 경쟁관계를 가져갈지 궁금하다. 그리고 반도체 호황으로 많은 자금을 축적한 삼성이 경쟁사인 현대자동차가 보스턴 다이나믹스를 M&A한 것처럼 세계적인 로봇기업을 인수해 세계 로봇시장을 또 한번 놀라게 할지 궁금해진다.
통신기업 KT의 행보도 심상치 않다. 현대로보틱스에 500억을 투자해 지분 10%를 확보한 통신업체 KT가 호텔, 레스토랑 등에 쓰이는 AI 호텔 로봇, AI 서빙 로봇을 선보인데 이어 올해에는 본격적으로 ICT를 기반으로 한 스마트팩토리, 돌봄 로봇, 반려 로봇 등을 선보이며 교육용 로봇시장 철수 이후 6년여만에 서비스 로봇 시장에서 다시 한번 활약을 예고하고 있다.
■로봇 조리사가 등장한 주방 풍경■
서울 봉천동에 자리한 아보카도랩에서 로봇 키친이 고객 주문에 따라 재료를 골라 담는 샐러드를 만들고 있다. 사진=아보카도랩.
인공지능(AI)과 빅데이터로 무장한 로봇이 어엿한 '요리사'로 존재감을 키우고 있는 로봇주방 스타트업 아보카도랩이 개발한 모듈형 조리 로봇이 들어선 주방 풍경을 소개한다. 아보카도랩은 샐러드뿐 아니라 치킨, 피자, 햄버거, 덮밥, 누들, 음료 등 패스트 캐쥬얼 다이닝 메뉴에 적용 가능한 로봇 개발을 마쳤다. 아보카도랩이 로봇에 적용하는 모듈은 튀기기, 굽기, 삶기, 재료 투입과 같은 일련의 작업 단위를 가리킨다. 이들 모듈만 조합하면 로봇 하나로 다양한 메뉴를 효율적으로 처리할 수 있다. 여기에 AI를 접목하면 배달 일정에 맞게 주문 처리 순서를 알아서 판단하고, 식재료 위치를 비롯한 주방 환경도 식별할 수 있다. 식재료 정량과 익힘 정도처럼 래시피에 따른 일관성 있는 조리도 가능하다. 이처럼 로봇이 조리한 음식 품질에 대한 소비자들의 평가는 배달 앱 맛집 랭킹에 올라간 사실에서 로봇이 음식 품질을 통제하는 능력은 사람보다 낫고 고객이 느끼는 맛의 경험도 좋았다는 의미로 평가될 수 있다.
미쉐린 세프의 손맛을 따라하는 AI 기반 로봇도 등장하고 있다. 전문 셰프의 영역인 고급 조리까지도 'AI 로봇 셰프'가 완벽하게 해내는 시대가 열리는 셈이다. 푸드테크 스타트업 비욘드허니컴은 유명 셰프의 조리도구에 소형 센서를 부착해 조리법을 분자 단위로 분석하고, 이를 수치화한 뒤 데이터로 축적하고 있다. 이 데이터를 AI가 48시간 학습하고 로봇에 적용한다. 정현기 비욘드 허니컴 대표는 "요즘 인기인 두꺼운 고기 패티의 경우 표면의 수분량을 비롯한 식재료 보관 상태에 따라 맛이 달라지는데 고급 호텔 유명 셰프는 이 같은 각종 변수를 오랜 조리 경험과 노하우로 극복한다"며 "하지만 이처럼 요리 스킬에 따라 맛의 차이가 극명하게 나는 메뉴를 데이터화해 AI 기반의 로봇이 조리하면 일상에서 좋은 품질의 음식을 많은 사람들이 즐길 수 있다"고 설명했다.
푸드테크 스타트업 비욘드허니컴의 인공지능(AI)기반 로봇이 요리한 삼겹살. 분자 단위의 분석을 통해 최상의 고기 굽기 정도를 데이터화했다. [사진 제공 = 비욘드허니컴]
비욘드허니컴은 쇠고기나 돼지고기, 닭고기, 생선(연어)과 같은 고기가 두툼하게 들어가는 햄버거, 샌드위치, 샐러드를 비롯한 고급 캐주얼 다이닝 메뉴를 개발하고 있다. 정 대표는 "분자 센서를 통해 고기 풍미에 결정적인 마야르 작용까지 데이터화했다"고 말했다. 삼겹살을 로봇이 구웠는데 맛 평가에 나선 요리사들조차 놀란 것으로 알려졌다. 전 세계 유명 셰프의 레시피를 확보해 플랫폼으로 발전시킬 계획이다. 내년엔 각종 영양소 비율을 고려해 저탄고지(저탄수화물·고지방)로 불리는 '키토제닉' 음식을 비롯한 다양한 건강식 메뉴도 내놓을 예정이다. 비욘드허니컴은 AI와 클라우드를 활용해 메뉴 수요를 예측하고 식자재 관리에도 도전한다.
■의료·산업 현장에 AI 로봇이 ■
서울 관악구 에이치플러스 양지병원에서 한 간호사가 약제 배송 로봇의 서랍을 열어 약품을 꺼내고 있는 모습. 정해진 장소에 자율주행으로 도착한 로봇에 비밀번호를 입력하면 서랍이 열린다
사진=LG유플러스
LG유플러스의 무선 네트워크에 기반한 로봇이 안정적인 통신망을 기반으로 스스로 작동하는 로봇을 활용해 사람이 직접 하기 어렵거나 번거로운 일을 처리하는 LTE 통신망이 적용된 약제 배송 로봇을 서울 관악구 'H+ 양지병원'에 최근 공급했다고 밝혔다.
이번에 공급된 약제 배송 로봇은 일반 약품은 물론 항암제나 마약성 진통제 등 위험한 약품을 하루 2번 배송한다. 실제로 H+ 양지병원에서는 매일 2번 약제 배송 업무에 직원 5명을 투입해 왔으나 이번에 로봇을 투입함으로써 배송 횟수를 늘리고 인력을 효율적으로 운영할 수 있게 됐다. 이번에 양지병원에서 가동되는 약제 배송 로봇은 4층 약제부에서 출발해 엘리베이터를 타고 5~8층 간호실로 이동한다. 관제 웹으로 호출, 이동 명령을 내릴 수 있다. 또한 로봇 서랍에 암호를 입력해야 열 수 있는 잠금 장치가 되어 있어 약제 분실의 위험도를 낮췄다.
이번 도입 사례를 시작으로 LG유플러스는 폐기물 운반 로봇, 살균·소독이 가능한 UV살균 로봇, 홍보가 가능한 사이니지 로봇, 위급 상황이 발생했을 때 실시간 통화가 가능한 로봇 등 다양한 로봇 서비스를 선보일 예정이다.
배곧신도시 해안도로 확충 공사 건설현장에서 관리자가 보스턴다이내믹스의 로봇 ‘스폿’을 조종하고 있는 모습. 로봇에 설치된 5G 라우터와 3D 레이저 스캐너를 통해 공사장 내 3D맵 데이터를 수집한다.
사진=LG유플러스
산업 현장에도 LG유플러스의 5G 망을 적용한 로봇이 도입된다. LG유플러스는 GS건설과 손잡고 5G로 원격제어 하는 로봇을 실증했다. 활용된 로봇은 보스턴다이내믹스가 만든 사족보행로봇 ‘스폿(Spot)’이다. 로봇에 5G 라우터와 3D 레이저스캐너를 장착하여 사람이 들어갈 수 없는 좁은 통로를 촬영해 서버로 영상을 전송하는 역할을 맡는다. 이 영상은 공사현장의 3D 지도를 제작하는 데 활용된다.
이번 실증을 통해 양사는 로봇이 보내온 영상을 조종사가 현장사무소에서 보고 이동시키는 데 성공했다. 5G를 활용하기 전까지는 와이파이(Wi-Fi, 2.4GHz)를 사용해야 했는데, 로봇이 땅속 깊숙한 곳으로 들어가면 통신이 불안정해지는 문제가 있었다.
이에 LG유플러스는 이번 실증을 위해 5G 라우터에 고정 IP를 할당하고 경로에 제한 없이 로봇을 제어할 수 있도록 지원했다. LG유플러스는 이 로봇에 다양한 사물인터넷(IoT) 센서를 장착해 각종 산업 현장에 투입할 계획이다.
GS건설은 해당 로봇을 건설현장에 도입해 유해가스 검출 등 위험지역 등에 투입했다. 현재 진행 중인 배곧신도시 해안도로 확충 공사 건설현장에도 5G 기반 로봇을 적용할 계획이다.
인공관절수술 로봇 나비오.사진=연세더바로병원
연세더바로병원은 최근 영국 스미스앤드네퓨사의 인공관절 수술 로봇 나비오(NAVIO)를 도입해 환자 맞춤형 수술을 시행하고 있다.
인공관절 수술은 정확한 위치와 각도를 계산해 손상된 관절 부위를 절삭하고 인공관절을 삽입하는 것이 성공의 관건이다. 사람마다 무릎관절 모양과 증상이 조금씩 다르기 때문이다. 그러나 과거의 일반적인 인공관절 수술은 집도하는 의료진의 경험과 숙련도에 따라 결과가 달라질 수 있다는 아쉬움이 있었다.
연세더바로병원은 엑스레이와 자기공명영상(MRI) 검사로 연골 손상 범위를 진단한 뒤 촬영 이미지를 3차원(3D) 영상으로 변환해 환자의 관절 상태 파악 하고 수술계획을 수립한다. 3D 영상은 360도 방향 전환이 가능해 환자 관절 상태를 보며 관절뼈를 어느 정도 절삭해야 할지, 어떤 방향과 각도로 인공관절을 삽입할지를 미리 정할 수 있다. 이렇게 수립된 수술 데이터를 기반으로 로봇을 이용해 손상부위를 정확히 절삭한 뒤 제거된 부위에 인공관절을 삽입한다. 정확도가 높아 인공관절의 사용 수명이 늘어나는 것도 장점이다.
연세더바로병원의 모든 수술은 질환의 치료와 더불어 환자의 신체를 최대한 보존하는 것을 목적한다. 로봇 인공관절 수술 역시 불필요한 뼈 절삭 없이 진행돼 환자의 관절을 최대한 보존할 수 있으며 수혈도 거의 필요 없어 회복이 빠르다. 인공관절 삽입의 정확도가 높아 수술 후 통증이 작고 수술 다음 날부터 걸을 수 있다. 도수치료센터에서 재활치료로 빠른 회복을 지원해 빠르게 일상으로 복귀할 수 있게 돕는다.
■사족보행로봇 미니치타 3m 높이서 가볍게 착지 성공■
사족보행 로봇 '미니치타'. 사진=노터데임대 제공
어른 키를 훨씬 뛰어넘는 3m 높이에서 떨어져도 고양이처럼 사뿐히 내려앉는 로봇 기술이 개발됐다. 미국 노터데임대의 전기공학과 린 하이 교수 연구팀과 항공우주 및 기계공학과 패트릭 웬싱 교수 팀은 사족보행 로봇 ‘미니치타’의 발에 충격을 완충할 500g 무게의 신발을 신기고 인공지능(AI)을 활용해 높은 곳에서 떨어졌을 때에도 안전하게 착지하게 하는 방법을 알아냈다고 논문 사전 공개 사이트인 ‘아카이브(arXiv)’에 공개했다.
미니치타 로봇은 미국에서 활동하는 한국 과학자인 김상배 매사추세츠공대(MIT) 기계공학과 교수(네이버랩스 기술고문) 팀이 개발한 사족보행 로봇이다. 키 30cm, 무게 9kg이며 최고 초속 3.7m로 달린다. 지금까지 개발된 사족보행 로봇 중 가장 빠른 속도를 자랑하지만 높은 데서 떨어질 때는 제대로 착지하지 못한다는 한계가 있었다.
노터데임대 연구팀은 로봇이 안전하게 착지하려면 다리를 휘둘러 고양이처럼 공중에서 회전해야 하고, 그러려면 발이 어느 정도 무거워야 유리하다는 점에 착안했다. 로봇의 각 발에 3차원 프린터로 찍어낸 신발을 신기고 신발마다 5센트 동전을 20개씩 넣어 무게를 더했다. 연구팀은 뜨거운 물체를 만지면 즉각 손을 떼는 ‘반사 반응’에서 답을 찾았다. 연구에 참여한 빈스 커츠 박사과정연구원은 “로봇이 떨어지는 시뮬레이션을 여러 번 거치면서 AI가 가장 안정적인 궤적을 찾도록 학습시켰다”고 설명했다.
하지만 아직 고양이를 따라잡는 데는 한계가 있다. 고양이는 추락하는 동안 몸을 180도 회전하면서 균형을 잡는데, 미니치타는 최대 90도까지밖에 몸을 돌리지 못한다. 더 큰 각도로 회전하면 로봇의 몸과 다리가 서로 부딪치는 현상이 나타난다. 연구팀은 현재 2차원 시뮬레이션을 3차원으로 구현하면 이 문제도 해결할 수 있을 것으로 기대하고 있다.
미니치타 로봇이 고양이처럼 완벽한 착지 기술을 익히면 재난구조 현장은 물론이고 달 같은 미세중력 환경에서 유용하게 쓰일 것으로 기대된다.
■한국이 세계 로봇 4대 강국이 되는 길■
LG 클로이 살균봇은 UV-C(Ultraviolet-C) 램프를 이용해 세균을 제거한다. UV-C 자외선은 100~ 280나노미터(nm) 파장의 자외선으로 각종 세균을 제거하는 데 많이 사용된다. 한국건설생활환경시험연구원(KCL; Korea Conformity Laboratories)은 이 로봇에 있는 UV-C 램프가 50센티미터(cm) 이내 거리에 있는 대장균을 99.9% 살균하는 효과를 확인했다. 사진=LG전자
전 세계적인 산업의 트랜드의 변화에 따라 로봇삿업도 대응해 발전해 간다면 우리가 만드는 로봇이 세계적 상품이 되어 로봇산업이 일자리를 뺏는 것이 아니라 새로운 일자리를 창출해내는 우리나라 일등 먹거리 산업이 될 수 있어 세계 로봇 4대 강국에 들어서기 위해 우리가 나이갈 길을 찿아보자.
첫번 째 길은 전체 로봇시장의 70%에 가까운 점유율을 차지하는 산업용 로봇 시장을 확대하기 위해 협동로봇 도입 확대와 스마트팩토리 구축에 정부와 업계가 힘을 합쳐야 한다. 이에 따라 국내 산업용 로봇시장이 5조원을 넘어서고 협동로봇 시장도 1천억을 넘어설지가 주목된다.
두번 째 길은 물류, 방역, 안내, 의료, 실버케어 로봇 등 전문 서비스로봇 시장과 청소 및 교육용을 비롯한 개인 로봇 시장 모두 성장할 수 있는 길을 모색해야 한다.
코로나 시대에 온라인 쇼핑 시장의 성장에 힘입어 창고나 공장에서의 물류로봇 시장과 코로나 비대면 수요증가로 가정이나 사무실, 식당 등에서의 배달산업의 급속 성장으로 배송로봇 시장도 크게 성장한다.
내년에도 코로나 비대면 수요 증가에 따라 방역이나 안내로봇, 의료로봇, 실버케어로봇도 크게 주목될 것이다. 코로나 치료제와 백신 접종이 완료되면 교육용 로봇 시장도 크게 회복세가 될 것이고 청소로봇 시장 역시 확대될 것이다.
세번 째 길은 헌대자동차의 보스턴다이내믹스 인수에 따라 기존의 모빌리티 사업들과 시너지 효과를 얼마나 발휘할 수 있을까가 전 세계 로봇인들의 관심사가 될 것이다. 만일 안착이 된다면 시너지 효과가 클 것이다.
네번 째 길은 대기업들의 로봇시장 진입도 눈여겨 봐야 한다.
제일 활발하게 움직이는 LG전자의 야심작 살균봇이 세계 시장에서 어떤 반응을 보일지도 세간의 관심사이다.
삼성전자가 LG전자와 경쟁 관계에서 홈케어로봇 등 삼성봇이 두각을 나타낼지와 삼성이 현대차가 보스턴다이내믹스를 M&A한 것처럼 세계적인 로봇기업을 인수해 세계 로봇시장을 놀라게할 지 세간의 관심이 집중되고 있다.
통신기업 KT의 행보도 눈여겨 봐야 한다. KT가 AI호텔로봇, AI서빙로봇을 선보인데 이어 올해는 ICT를 기반으로 한 스마트팩토리, 돌봄로봇, 반려로봇을 선보이며 교육용 로봇시장 철수 이후 6년 만에 서비스로봇 시장에서 다시 한번 활약을 기대하고 있다.
다섯번 째 길은 협동로봇을 이용한 푸드테크로봇 시장 확대도 관심사이다.
푸드테크로봇 분야는 무인화의 대표적 사례로 미국,중국,일본을 중심으로 상당 규모의 시장이 형성되어 있다.
커피를 만드는 바리스타로봇이 푸드테크의 주를 이루었지만 음료 및 칵테일 로봇을 비롯해 닭튀기는 로봇이나 닭꼬치로봇, 라면이나 우동 등 면요리 로봇, 피자나 빵 만드는 로봇 등 새로운 응용 분야의 푸드테크 로봇이 등장하고 있다.
주 52시간 근무와 비싼 인건비, 고령화로 인해 무인화를 주축으로 한 푸드테크로봇의 활성화가 기대된다.
여섯번 째 길은 5G의
본격 도입, 산업과 사회 전반에서 본격적으로 인공지능의 활용 확산과 기술 발전에 따른 인공지능로봇의 일반화가 로봇 강국의 길에 지름길이 될 수 있다. 인공지능
서빙로봇과 자율주행 물류로봇, 안내로봇, 셰프로봇, 실버케어로봇 등의 서비스로봇 분야에 인공지능 기술 도입은 더욱 확산될 것으로 예상된다.물론 공장자동화나 스마트 팩토리 분야에서의 인공지능의 접목도 빠르게 늘어날 것으로 보인다.
일곱번 째 길은 4차 산업혁명 기술발전과 함께 로봇산업도 새로운 트렌드에 대응하기 위한 대책을 적극적으로 모색해야 하며, 국내 로봇산업의 경쟁력 제고를 위한 핵심 로봇 부품의 국산화, 2023년까지 글로벌 4대 로봇강국 도약을 위해 매출 1천억 이상의 로봇기업을 20개 이상 육성하겠다는 목표 달성을 위한 적극적인 정책 당국의 노력과 방책마련이 필수적이다. 한국을 세계적인 로봇상품 제조 일등국가로 탄생 시키기 위해 인공지능(AI) 인재를 육성하기위한 국가적 차원의 백년대계 교육정책을 세종대왕같은 지도자가 나타나 교육혁신을 이루어야 한다.
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