기계공학부 서태원 교수

만약 로봇이 상품을 배달해준다면 어떨까. 최근 서태원 교수는 평지는 물론 계단 같은 다양한 장애물을 극복할 수 있는 라스트 마일 배송 로봇 플랫폼 ‘웨이브에스(WAVES)’를 개발했다. 무인 배송 로봇에 적용하면 로봇 시스템만으로 문 앞까지 물건을 배달할 수 있어 시장성이 크다. 서태원 교수를 통해 생활 서비스와 접목될 로봇의 이야기를 들어본다.

 

글. 박영임 / 사진. 이현구

 

▲ 기계공학부 서태원 교수

■ 배송 로봇 현실화 임박

 

“최근 식당에서 요리된 음식을 테이블까지 배송해주는 서빙 로봇을 많이 보았을 것입니다. 이와 유사하게 택배 차량이 집 근처에 진입하면 그 택배 상자를 집 앞까지 배달한다든지, 주문한 음식을 집 앞까지 배송해주는 라스트 마일 배송 로봇들이 상용화되거나 준비 중입니다. 배송 로봇에 적용되는 자율주행 기술, 위치인식 기술, 메커니즘 기술은 이미 성숙 단계에 있으나 관련 법규 마련, 이용자들의 인식 전환, 로봇 친화적인 인프라 구축 등이 필요한 상황입니다.”

 

지난 1월 CES 2023에서 새로운 개념의 라스트 마일 배송 로봇 플랫폼인 ‘웨이브에스’를 공개한 서태원 교수는 배송 로봇이 보급되기 위해서는 넘어야 할 선결과제가 있다고 강조했다. 마침 지난 2월 자율주행 로봇의 보도 통행을 가능하게 하는 도로교통법 개정안이 국회행정안전위원회 법안심사2소위를 통과한 데 이어, 3월에는 정부에서 ‘첨단로봇 규제혁신 방안’을 발표해 배송 로봇의 상용화가 급물살을 타고 있다. 정부는 연내 지능형로봇법을 개정해 실외 이동로봇의 정의와 안정성에 대한 기준을 신설하고, 실외 배송 로봇의 보행자 통로 주행을 허용하는 도로교통법 개정을 추진하기로 했다. 머지않아 우리는 거리에서 배송 로봇들이 바쁘게 배달 다니는 모습을 볼 수 있게 될 것이다.

 

라스트 마일 배송 로봇은 주문자의 집 앞까지 배송해줘야 하므로 계단을 오르거나 턱을 넘어가는 등 국내 주택 환경에 맞는 기술 개발이 요구된다. 서태원 교수가 선보인 웨이브에스는 4절 링크 구조를 채택해 동작을 생성하고 바닥에 붙어있는 소프트 재질의 발판을 이용해 다양한 크기와 구조의 계단에 적응할 수 있도록 설계됐다. 특히 배송 차량에서 집 앞까지 택배 상자를 싣고 이동하는 배송 로봇에 적용하는 것이 목적이다.

 

“모바일 로봇 관련 연구를 하고 있어 서비스 로봇 기반 메커니즘에 관심이 많습니다. 바퀴를 변형하거나 스마트 휠을 이용해 장애물을 넘는 로봇, 링키지와 휠을 이용해 계단을 극복하는 로봇 등의 설계 및 제어 연구를 하고 있습니다. 다양한 로봇에 대한 설계 및 안정적인 구동을 위한 제어 문제를 해결하는 것이 과제입니다.”

 

▲ 서태원 교수가 이끄는 ‘로봇설계공학연구실’ 모습.

■ 국내 산업용 로봇 밀도 세계 1위

 

로봇설계공학연구실을 운영하는 서태원 교수는 배송 로봇 플랫폼 외에도 양팔로 수중 작업을 할 수 있는 수중 로봇, 벽에 붙어 이동할 수 있는 벽면 등반 로봇, 수면과 지면을 동시에 보행할 수 있는 수륙 양용 로봇 등 다양한 로봇 기술을 연구해왔다. 서태원 교수가 이러한 로봇 설계 및 제어 기술을 연구하는 이유는 명백하다. 바로 전문 서비스 로봇에 적용해 실생활에 활용하기 위한 것이다. 예를 들어 벽면 등반 로봇 기술로 고층 빌딩 외벽을 빠르게 청소하는 외벽청소 로봇 ‘에델스트로’를 개발했는데, 이는 2020년 한국기계기술단체총연합회의 올해의 10대 기계기술로 선정됐고, 같은 해 레드닷 어워드에서 혁신제품 부문상을 받은 바 있다.

 

“고층 빌딩의 외벽을 청소하는 작업은 매우 고되고 위험한 일입니다. 이러한 극한 조건의 작업을 로봇이 대신해주면 사람은 좀 더 편하고 창의적인 작업을 할 수 있죠. 어려운 환경에서 작업해야 하는 로봇은 요구조건을 맞추기가 더욱 어렵습니다. 예를 들어 외벽에서 이동하는 전문 서비스 로봇의 경우, 외벽의 특성을 모델링하고 분석해 제어하는 것이 어려운 점이죠. 하지만 실제 상용화될 수 있는 로봇을 개발하려면 그러한 요구조건을 정확히 파악해 특성을 분석하고 그에 적합한 설계와 제어를 해야 합니다.”

 

오래전부터 전 세계적으로 로봇에 관한 연구가 활발하게 진행돼 왔지만, 일반인들이 실생활 속에서 로봇을 접하게 된 것은 얼마 되지 않았다. 하지만 서태원 교수는 모터와 센서에 기반해 스스로 작동한다는 광의의 개념으로 보자면 냉장고도 로봇으로 볼 수 있다고 말한다. 그러니 우리가 인식하는 것보다 더 오랜 시간을 로봇과 함께해왔다고 할 수 있을 것이다. 그렇다면 우리나라의 로봇 기술은 어떤 수준일까.

 

“모르는 사람이 많지만 우리나라는 로봇이 제일 보편화된 나라입니다. 조사에 따르면 노동자 1만 명당 로봇 비율이 세계 1위(국제로봇연맹 2021년)를 차지할 정도로 로봇을 많이 활용하고 있습니다. 기술 수준도 이에 발맞춰 발전했습니다. 특히 로봇 설계, 제어, 센싱, 플래닝 등에서는 시스템 응용 측면에서 세계적인 수준이라고 생각합니다. 하지만 액추에이터, 센서 등 요소기술에서는 아직 부족한 점이 있습니다.”

 

▲ 서태원 교수는 다양한 작업을 소화할 수 있는 로봇 기술을 연구하고 있다.

■ 로봇 통해 육체노동에서 해방

 

서두에서 서빙 로봇을 쉽게 접할 수 있게 된 현실을 언급한 바 있다. 그렇다면 사용한 식기를 수거하는 로봇도 필요하지 않을까. 그래서 서태원 교수는 KIST, 성균관대, 티로보틱스와 함께 식기 수거 로봇에 대한 연구를 수행하고 있다. 공동연구팀에서 서태원 교수는 다양한 크기, 형상의 식기류를 잡을 수 있는 그리퍼를 설계하는 역할을 맡았다. 제각각인 식기류와 음식물, 그리고 환경 등을 모두 고려해 연구를 진행해야 한다는 어려움이 있지만 처음 시도하는 연구라는 점에서 의미가 크다.

 

“인터넷의 발명으로 사회가 많이 변화된 것은 사실이지만, 개인적으로는 세탁기의 발명이 더 중요했다고 생각합니다. 세탁기가 보급됨으로써 세탁 시간이 줄고 그 시간을 다른 창의적인 일에 사용하면서 사회는 더욱 발전할 수 있었습니다. 로봇의 보편화로 어렵고 힘든 육체노동에서 해방될 수 있다면 사회는 좀 더 좋은 방향으로 진행되지 않을까 기대합니다.”

 

이것이 바로 서태원 교수가 생각하는 로봇이 가져다줄 미래이며, 로봇을 연구하는 궁극적인 목표다. 로봇의 어원이 체코어로 중노동, 강제노동 등을 뜻하는 ‘로보타(robota)’인 만큼, 앞으로 다양한 로봇들이 등장해 인간의 노동을 대신해줄 것이다. 서태원 교수는 인공지능 기술과 모빌리티 기술 접목이 더욱더 고도화한다면 완전 자율주행 자동차나 설거지하는 로봇 등 소설, 영화 속에서만 보았던 것들을 일상에서 목격할 날이 머지않았다고 말했다. 마지막으로 서태원 교수는 로봇에 대한 새로운 아이디어들이 실용화되는 사례가 조금 더 많아지면 좋겠다며, 로봇을 연구하고자 하는 이들에게 다음과 같은 당부를 남겼다.

 

“로봇은 종합 학문입니다. 로봇은 사람과 같은 공간에서 사용되어야 하며, 로봇이 사람에게 끼치는 영향도 매우 크기 때문에 법, 도덕, 사회 시스템, 인프라 구축 등 고려해야 할 것들이 많습니다. 로봇 연구를 프로그래밍, 설계, 제어에 국한하지 말고, 다양한 것을 경험하고 상상하며 연구하기를 바랍니다.”