12일 오전 10시, 본격적인 스키의 룰을 적용한 대회로서는 세계에서 처음 시도된 스키로봇 대회가 열렸다. 전체 판을 기획한 김경훈 로봇 PD(한국산업기술평가관리원), 로봇과 인공지능 전문가로서 본 대회 현장 해설을 담당한 고경철 KAIST 교수, 본지 객원기자로서 1차 트라이얼부터 본 대회까지 빠지지 않고 지켜본 이진주 걸스로봇 대표, 각자의 자리에서 스키로봇챌린지의 시작과 끝을 함께 한 이들 세 사람이 웰리힐리파크에서 특별 좌담회를 가졌다. 로봇에 대한 사전지식이 없는 독자들이 제기할만한 질문들을 브레인스토밍 형식으로 추리고, 이해하기 쉽게 정리해 소개한다.(참고로 이 특별 좌담회는 대회 하루 전인 11일 저녁, 리허설을 마치고 이뤄졌다. )

▲ 고경철 교수와 이진주 걸스 로봇 대표가 이번 대회 총감독인 카이스트 오준호 교수, 박현섭 교수 등과 사진 촬영을 했다.

(사회:걸스 로봇 이진주 대표)

1. 드디어 세계 최초의 스키로봇 대회가 열렸습니다. 평창동계올림픽과 같은 시기에 열려 마침 국내외의 관심이 뜨거운데요, 올림픽 주관 방송사인 미국의 NBC, 로봇과 스키 양쪽의 매니아층이 두터운 일본의 NHK 등 외신들도 여러 번 취재를 했죠.

어쩌다 휴머노이드 로봇이 스키까지 타게 됐나요? 걷는 로봇, 춤추는 로봇, 백텀블링 하는 로봇까지, 보다보다 이제는 스키까지 타는군요. 스키로봇챌린지의 설계자시죠, 김경훈 로봇 PD님, 어찌 보면 황당해 보이기도 하는 이 일이 도대체 어떻게 시작된 거죠?

=(김경훈 로봇 PD) 2016년 6월, 제가 처음 PD가 돼서 기획한 첫 프로젝트였어요. 개인적으로는 무척 뜻깊게 생각합니다. 2015년 5월, 다르파로보틱스챌린지에서 KAIST의 휴보 DRC가 성공적으로 임무를 완수하고 우승한 일이 인상 깊었고, 마침 평창동계올림픽 개최도 확정됐죠. 두 가지 사건이 겹쳐지며 만들어진 아이디어가 스키로봇챌린지였습니다.

말씀대로 현 단계의 휴머노이드는 걸을 수 있고, 춤도 추죠. ‘EDGE of ROBOT’라는 슬로건처럼 최첨단 그보다 조금 더 어려운 과제를 수행할 도전이 필요했고, 또 기왕이면 재미도 있기를 바랐어요. ‘푸싱 더 바운더리(Pushing the Boundary)’라는 목적을 갖고, 연구의 지평을 넓히고 로봇의 한계를 극복하는 것은 올림픽 정신과도 맞습니다.

=(고경철 KAIST 교수) 이 대회는 로봇산업진흥원에서 아이디어를 내고,김경훈 PD가 받아 전체 판을 기획하고 오준호 총감독님, 박현섭 감독님 외, 각 대학과 연구실, 회사에서 출전한 여덟 팀의 땀과 노력, 운영지원 스태프들의 무수한 수고가 더해진 위대한 장면이라고 생각돼요. 2016년 과제기획단계에서 국내 휴머노이드 전문가 5인의 자문회의가 열렸고, 2017년 초 과제 RFP가 발표됐죠. 이후 예비심사를 통과한 총 8개팀이 1년이 채 못 되는 기간 동안 개발한 로봇이 여기까지 온 겁니다. 정말 눈부신 발전속도죠. 마침 평창동계올림픽의 성공적인 개최를 위해 경기장과 선수촌, 프레스센터 등에 다양한 로봇이 파견을 나가 있기도 합니다.

세계 최초로 올림픽 성화를 봉송한 로봇 휴보(HUBO), 벽화 로봇, 관상어 로봇 등 11종 85대의 로봇이 이번 올림픽 곳곳에서 활용됐죠. 이 스키로봇도 제가 보기엔 유튜브 조회수도 한 천만 뷰 나오면서 폭발하고, 세계 로봇사에도 길이 남을 역사적인 자리가 될 것이라고 생각합니다.

2. 아마도 독자 여러분이 가장 궁금해할 부분이겠죠? 지금 우리 스키로봇의 수준은 어느 정도인가요? 사람으로 치자면 몇 살 정도라고 볼 수 있지요?

=(고 교수) 사람은 스키장에 다른 사람들이 많이 뭉쳐 있어도 순간적으로 잘 인식해서 방향을 전환하고 속도를 조절해가며 재미있게 탈 수 있지요. 로봇은 슬로프를 독차지하고 아무 것에도 방해받지 않아야 겨우 탈 수 있는 수준이에요. 굳이 비유를 하자면, 이제 걸음마를 뗀 5-6세 수준일 겁니다. 슬로프에서 밀면 직진으로 내려올 수는 있으니, 아주 잘 봐주면 운동능력은 10세 정도라고 할까요? 하지만 지각능력은 채 돌도 못 된 어린아이보다 못합니다. 태어난지 며칠 된 아기도 흑백이나 모양은 구분해서 인지하거든요. 그 뒤에는 색깔을 구분하고요. 판단능력은 그보다 더욱 떨어지지요.

3. 로봇이 스키를 타는 게 얼마나 어려운 일이지요? 말씀대로 경사면이 있으니 그냥 휙 밀면 얼추 타는 것처럼 보이기도 할 것 같은데, 왜 깃발까지 꽂고 굳이 그런 복잡한 과제를 주셨나요? (웃음)

=(고 교수) 흔히 사람들은 ‘알파고’ 같은 인공지능이 엄청나게 대단하고 어려운 일을 한다고 생각하지요. 하지만 로봇 입장에서는 그건 엄청나게 쉬운 일이에요. 로봇은 반복작업과 반복학습, 사람의 손이 하지 못하는 아주 정밀한 조작, 고속의 운동 같은 것들은 아주 쉽게 할 수 있습니다. 그런데 반대로 사람은 별 노력 없이도 할 수 있는 일을 로봇은 엄청나게 애써도 따라하기 어렵기도 해요. 두 다리로 걷고, 물건을 집어올리는 것 같은 동작들과 물체를 인식하는 일상적인 일들이 로봇한테는 아주 어려운 과제입니다. 상황판단 같은 고도의 정신작용은 더 어렵죠.

=(김 PD) 슬로프에 깃발을 꽂으면 로봇이 색깔과 거리를 인식하고 판단하는 능력을 볼 수 있어요. 또 순간적으로 자세를 바꿔야 하니 턴을 하고 속도를 조절하고 방향을 바꾸고 멈추는 운동능력도 테스트할 수 있죠. 현 단계의 휴머노이드 로봇이 어느 수준까지 왔는지를 정확히 볼 수 있습니다.

4. 경기 규칙과 코스를 설명해 주시겠어요?

=(김 PD) 이번 대회는 동계올림픽 알파인 스키 종목 중 활강 속도와 회전기술을 겨루는 ‘대회전’을 모사했습니다. 5개의 기문을 통과한 점수와 시간 기록으로 순위를 결정짓지요. 기문 통과 횟수가 같다면 속도가 빠른 팀이 승리하고요. 메인경기는 자율주행 3차례로 이뤄지고, 특별경기는 원격조종 2차례로 진행됩니다. 자율주행 경기에서는 시작신호를 받고 출발한 로봇은 경기 중에는 인공지능에만 의지해 완주해야 해요. 사람이 무선으로 조종하거나 개입하면 실격입니다. 연습경기에서는 부상을 우려해 안전줄(하네스)을 달고 뒤에서 사람이 보조하는 형태로 진행했는데요, 실전에서는 보조 없이 수행하는 경기가 1차례 의무화됩니다.

▲ 김경훈 PD는 이번 대회 현장에서 직접 드론을 날려 각팀의 활약상을 영상으로 기록하기도 했다.

=(고 교수) 웰리힐리파크 D+ 슬로프의 코스 길이는 총 80m로 초급수준의 경사도를 갖고 있어요. 대한스키지도자연맹 발급 레벨1 강사 자격증을 보유한 20년 경력의 스키어가 11.3초 정도를 기록했고요, 프로 스키어라면 1초 정도는 단축시킬 수 있는 코스입니다. 어제 순서결정전에서 나온 최고 속도는 17초대였습니다.

1월 10-11일 펼쳐진 1차 트라이얼부터 시작해, 1월 30-31일 2차 트라이얼까지 수차례 사전 모의 테스트를 실시했고, 어제 순서결정전까지 여러 형태의 리허설을 가졌습니다. 외부 환경 변화에 따라 선두그룹 경쟁이 치열했고요, 그 속에서도 어려운 과제를 함께 수행하는 동지애가 싹텄죠. 날씨와 로봇의 성능을 감안해 안전줄에 대한 규정과 대회 난이도가 일부 변경되기도 했습니다. 대회 총상금은 2천만원으로 자율주행 1위 1000만원, 원격조종 부문 1위는 150만원이 수여됩니다. 부문별 1~3위 수상팀에는 메달과 트로피가 수여됩니다.

5. 스키로봇의 기술요소라고 할까요? 로봇의 스키실력을 결정짓는 중요한 핵심기술에는 어떤 것들이 있을까요?

=(고 교수) 비전 등을 활용해 환경을 파악하는 지각능력, 자이로스코프 경사센서, 바닥면 접촉센서, 토크 센서 등을 이용해 팔다리, 몸통을 움직이는 운동능력, 복잡한 상황에서 터닝과 속도 제어 등을 자율적으로 결정하는 판단능력을 고루 평가합니다.

시각센서만 해도 모노카메라, 스테레오카메라, 2.5D카메라, 3차원 카메라 등 다양한 센서를 사용하고 있고, 사람의 근육에 해당하는 모터도 전기식모터, 유압식 모터 등 여러 방식이 있습니다. 구조 면에서도 엣징을 줄 수 있는 병렬형 기구구조 등 다양한 기술이 적용되지요. 어떤 팀의 선택이 유효한지를 보는 것도 아주 재미있을 듯 합니다.

경기결과에 관계 없이 로봇기술적 측면에서 가장 의미있는 시도를 한팀은 어디일까요?

=(고 교수) 스키를 몸 아래로 통과시켜 회전을 시작하는 ‘크로스언더’라는 상급 기술을 구사하는 한양대 ‘다이애나’라고 생각합니다. 머신러닝을 기반으로 기문을 인식하는 시도는, 우승보다는 대회의 취지를 잘 이해하고 인간의 스키기술을 충실하게 구현하는 데 주안점을 주었다고 생각합니다.

6. 로봇의 크기가 제각각이에요. 제일 큰 아이는 거의 저만하더라고요. 서울과학기술대학교 ‘루돌프’는 키 160센티미터에 몸무게 60킬로그램이나 되는 거구입니다. 반면 가장 작은 미니로봇 ‘태권브이’는 키 75센티미터에 몸무게 12킬로그램에 불과합니다. 로봇의 크기와 무게가 성적에 영향을 줄 수 있을 것 같은데, 대회 참가에 필요한 조건이나 제한이 있는지요? 사람으로 치면, 라이트급 헤비급 같은 카테고리랄까요?

=(김 PD) RFP(Request for Proposal, 제안요청서)상 최우선 조건은 팔 다리가 달린 사람 형태의 휴머노이드 형태여야 한다는 점이었어요. 다리에서 어깨까지의 높이는 50센티미터 이상, 몸체의 자유도는 15 이상이어야 한다는 조건이 있습니다. 로봇 기술의 발전을 도모하는 것이 목적인데 휴머노이드 형태로 만들지 않고 스키타기에 적합한 기계로만 만들어 버리면 곤란할 것 같아서 그런 조건을 붙였습니다.

로봇의 체중에 대한 조건은 전혀 없습니다. 로봇이 가벼우면 제어하기에 유리하지만 너무 가벼우면 바람이나 바닥 상태 조건 등 외란에 약할 수 있구요, 로봇이 무거우면 제어하기는 어렵겠지만 더 빠른 속도를 낼 수 있기 때문에 기록 향상에 유리하겠죠. 어떤 선택을 하느냐는 오로지 팀의 판단에 맡겼습니다.

7. 또, 로봇의 성적에 영향을 주는 외부 요인도 있을 것 같아요. 불확실성을 높이는 요소들을 소개해 주신다면요? 한달 전, 첫 트라이얼이 열렸을 때, 너무 추워서 배터리가 전부 나가버렸거든요. CPU 오작동 문제도 있었고요.

=(고 교수) 맞습니다. 날씨가 가장 큰 변수가 됩니다. 해가 어디에 떴는지, 맑은지 흐린지에 따라 카메라 센서에 영향을 주죠. 그러면 인식기능에도 차질이 생깁니다. 그런 변화에 잘 대응하는 영상처리 기술이 우승의 중요한 포인트가 될 거에요. 바람이 얼마나 부는지도 영향을 미쳐요. 깃발이 바람 때문에 펄럭거리는 정도에 따라 인식률이 올라갔다 떨어졌다 하기도 합니다. 관중이 어떤 색깔의 옷을 입었는지도 중요해요. 연습경기에서 수차례 1위를 차지했던 미니로봇의 ‘태권브이’가 빨간 옷을 입은 아이를 보고 오류를 일으켜 깃발 대신 엉뚱한 방향으로 달려가기도 했어요. 대회 당일에는 객석의 옷 색깔에 대한 운영진의 안내가 있을 예정입니다. 눈 상태가 어떤지에 따라 스키의 속도가 달라지고 다이나믹스에도 영향이 생깁니다.

=(김 PD) 날씨가 추우면 운용하는 사람들의 컨디션도 떨어지고, 로봇도 마찬가지에요. 지난해 실내 스키장에서 연습할 때만 해도 잘 되다가 현장에 나와보니 확 어려워져서 마음고생들을 많이 했죠. 실내 환경에서는 조명이 일정하고 변화무쌍하지 않아요. 흔히들 사용하는 센서가 주로 영상센서인데 실제 슬로프에 나오니까 매번 달라졌죠. 슬로프가 움푹움푹 패인 데도 있고, 타다 보면 눈이 얼음처럼 딱딱해지기도 하고요. 불확실성이 커지면서 변수도 많아집니다.

▲ 김경훈 PD와 이진주 걸스로봇 대표가 미니로봇 태권브이와 한컷

갤러리들의 소음은 어떤가요? 바둑이나 골프 같은 멘탈게임에선 소음도 엄청난 영향을 미치잖아요?

=(고 교수) 인간과 로봇이 가장 다른 점이 그거겠네요. 로봇은 멘탈게임에 강해요. 관중의 응원이나 야유에 좌우되지 않죠. 스키로봇의 첫 걸음을 응원해주시는 분들이 많아서 야유에 휘둘리는 문제는 애초에 없겠지만요.

8. 여기에서 선보인 기술들을 어디에 쓸 수 있을까요? 다르파에서 제기한 도전 과제가 현실화되는 데 평균 10년 정도 걸렸다고 하던데요.

=(김 PD) 네, 맞습니다. 인터넷과 자율주행차가 그렇게 세상에 나왔죠. 눈이 많은 환경은 로봇에게는 인지, 행동, 판단능력 모두를 시험하는 최악의 조건에 가깝습니다. 영상의 밝기는 아주 밝은 영역에서 아주 어두운 영역까지 마구 뒤섞여 있고, 하얗게 눈덮인 길은 사람이 봐도 인식이 쉽지 않아요. 거기다 스키까지 타면 이를 빠른 시간 안에 인식하고 판단하고 극복해야 합니다. 보통의 휴머노이드가 평지를 걷는 기능으로 만들어졌다면, 스키로봇은 경사진 슬로프에서 넘어지지 않고 자세를 유지하며 원하는 방향으로 이동해야 합니다. 로봇이 눈길에서도 이동할 수 있는 능력을 갖춘다면 눈 쌓인 산에서 조난자를 구조하거나 고립된 사람들에게 구호물품을 전달하는 일도 할 수 있겠죠. 그 외에도 이 대회에서 개발된 기술은 눈이 쌓인 환경 밖, 다른 험지나 재난환경에도 적용할 부분이 많을 거라 생각됩니다.

=(고 교수) 눈 위에서 어려운 환경 변화를 인식하고 무게중심을 잡는 스키로봇은 앞으로 휴머노이드 로봇기술을 발전시키는데 큰 보탬이 될 것입니다. 이번 대회에서 내려가는 기술을 선보였다면, 다음 대회에서는 대기 시간에 슬로프를 걸어 올라가는 로봇은 어떨까요? 2-3년차 과제로 발전시키면 충분히 가능해 보입니다. 연속성 있게 과제를 수행하며 발전시켜 나가는 동안, 어떤 멋진 일들이 더 펼쳐질지 기대됩니다.

9. 고 교수님 말씀대로 앞으로 이대회가 계속 열릴까요? 애써 개발한 플랫폼을 이렇게 한 번만 쓰고 만다는 것이 너무 아쉬워서요. 이 부분은 참가팀 전체의 강렬한 희망사항이기도 해요.

=(김 PD) 올해 산업부 과제는 기획이 끝나서 연속성 있게 가져가기는 현실적으로 어렵습니다. 하지만 이 대회의 설계자로서 DNA가 이어지면 좋겠네요. 다른 방법을 함께 찾아보면 어떨까 합니다.

=(고 교수) 로봇기술의 발전을 위해 이런 경기는 일회성으로 끝나지 말고 정기적으로 열려야 한다고 생각합니다. 동계올림픽 번외경기로 처음 시도한 스키대회인만큼 매년 세계선수권대회로 성장해도 좋고요. 그래서 경기장에 특별한 손님을 모시기도 했어요. 로봇올림피아드 사단법인 대한스포츠협회 회장이신 박영수 회장(현 미래앤 서해개발 대표)과 상의해 로봇스키, 로봇스케이팅, 로봇 크로스컨트리, 바이애슬론 등 다양한 동계로봇올림픽을 기획해 보겠습니다.

10. 최근 소피아의 방한이 굉장히 빅이슈가 됐었죠. 로봇계 내부에서는 다소 과장된 것이긴 하지만, 시대적인 로봇문화 붐업의 차원에서 그 역할을 인정해야 한다는 의견도 있었고요. 로봇이 인간보다 스키를 더 잘 탈 수 있는날이 올까요? 그 시기는 언제쯤일까요?

=(고 교수) 내년 말쯤이요? (웃음) 이번 스키로봇대회가 사람들의 마음 속에 얼마나 큰 울림을 만들었느냐에 따라 달라지기는 할 겁니다. 난제를 해결하는 기술돌파가 벼락같이 찾아올 수도 있겠죠. 우리는 그걸 비등점, 특이점이라고 부르는데요, 연구자마다 그 시기가 언제쯤인지에 대한 의견은 분분하지만요.

그러게요. 2015년 여름에 다르파 로보틱스챌린지 마치고 사람들이 기대 반, 실망 반이었어요. 우리가 기대하는 로봇은 할리우드 영화 속에 있는 무서운 애들인데요, 현실의 로봇은 너무 천천히 걷고, 넘어지기도 하고요. 아직 한참 남았겠구나, 그랬죠. 그랬던 아틀라스가 갑자기 2017년 말에 백텀블링을 하면서 사람 놀래키더라고요. 그렇게 되기까지 딱 2년 걸렸네요.

=(김 PD) 그 때까지 묵묵히 과제를 수행하며 눈 앞의 문제들을 하나하나 해결해 나가는 것이 우리 연구자들의 일이겠죠. 한국 로봇계가 시대를 선도하는 중요한 시점에 의미 있는 현장에 있게 돼 두렵고 기쁩니다. 오늘 스키로봇대회를 시작으로, 저는 앞으로도 그 일을 열심히 돕겠습니다. <정리=걸스로봇 이진주 대표>