'젊은 로봇공학자(Young Robot Engineer)' 코너는 한국로봇학회와 로봇신문이 공동으로 기획한 시리즈물로 미래 한국 로봇산업을 이끌어 갈 젊은 로봇 공학자를 발굴해 소개하는데 있다.

23번째 인터뷰는 동국대 임수철 교수다. 임 교수는 2001년 KAIST 기계공학과를 졸업하고 2003년 KAIST에서 기계공학으로 석사, 2011년 박사 학위를 받았다. 2006년부터 2009년까지 육군사관학교 무기기계공학과 강사, 전임강사를 거쳐, 2011년부터 2016년까지 삼성전자 종합기술원에서 연구원으로 근무했으며, 2016년부터 현재까지 동국대 기계로봇에너지공학과 조교수로 재직하고 있다.

2017년 한국햅틱학회 젊은 연구자상, 2018년 동국대 최우수 교수상등을 수상 했다. 40여개의 국내외 특허 등록과 60여개의 출원 실적을 가지고 있을 만큼 지적 재산권 분야에 강점을 가지고 있다.

주요 연구 및 관심분야는 인공지능 기반 로보틱스 시스템 이다.

▲ 동국대 연구실에서

Q. 동국대 기계로봇에너지공학과를 모르시는 분들을 위해 간단히 소개 부탁 드립니다.

동국대학교 기계로봇에너지공학과는 1992년에 동국대학교 기계공학과로 신설되어 2009년에 기계로봇에너지공학과로 이름을 변경하여 현재 운영되고 있습니다. 크게 소재 및 설계, 에너지, 로봇트랙으로 나뉘어 있습니다.

Q. 최근 하고 계신 연구가 있으시다면 무엇인지 소개 부탁드립니다.

현재 하고 있는 연구 중 주된 연구는 인공지능을 기반으로 한 로보틱스입니다. 로봇에 인공지능을 활용하는 많은 연구들의 기반은 물체인식을 기반으로 한 로봇의 환경 인식 및 이를 활용한 연구들이 대부분이지만, 저는 최근에는 물체인식보다는 로봇의 영상 또는 다양한 센서신호를 조합하여 로봇과 인터랙션시 생기는 문제를 푸는데 집중하고 있습니다.

최근에 수행하는 연구는 영상, 센서신호를 기반으로 로봇에 가해지는 인터랙션 포스(Interaction force)를 예측하는 연구를 수행하고 있습니다. 이는 회사에 있을 때 수술로봇에 햅틱 피드백을 집어넣기 위해서 연구를 수행하다가, 당시 의사 선생님들이 햅틱 피드백이 수술로봇에 실제는 없지만 오랜 수술을 통해 영상만을 보고도 햅틱 피드백이 있는 것 같이 예측이 된다는 이야기에 힌트를 얻어 사람이 오랜 시간 학습에 의해 예측되는 힘정보를 로봇에도 적용할 수 있지 않을까 하는 생각에서 시작한 연구입니다.

또한 촉각 센서를 로봇 손 끝 또는 수술로봇의 포셉(Forcep)에 붙여 원격제어를 하는 연구를 수행하고 있습니다. 촉각 센서를 기반으로 하여 주변의 환경, 거칠기 등을 인식하는 연구도 같이 수행하고 있습니다. 이외에도 원격제어시 로봇정보와 지연영상을 가지고 현재의 영상을 유추하는, 영상의 딜레이 문제를 학습을 통해서 해결하는 연구도 수행하고 있습니다.

▲ 대학원 시절

Q. KAIST에서 기계공학으로 학사, 석사, 박사를 받으셨는데 박사 학위 논문이 'Frequency Modulation Effect on the Vibrotactile Perception'입니다. 어떤 내용인지 간단한 소개 부탁 드립니다.

박사 때 했던 연구는 햅틱스와 관련한 연구입니다. 사람이 촉각 지각을 인지하는데 있어서 어떤 방법으로 인지하는지에 대한 연구였고, 특히 촉각지각시 진동의 주파수가 사람이 촉각을 지각하는데 어떤 영향을 미치는지에 대한 연구였습니다.

Q. 주요 관심분야 및 연구분야가 인공지능 기반 로보틱스로 알고 있습니다. 최근 로봇과 인공지능이 결합하면서 새로운 로봇시대를 맞이하고 있습니다. 인공지능 기반 로보틱스 관련하여 최신 기술적인 동향이나 세계적인 흐름이 있다면 어떤 것이 있을까요?

최근에 기계학습 연구가 많이 발전하면서 많은 부분이 로봇에도 적용이 가능해지고 있습니다. 특히 물체 인식 분야가 그 대표적인 사례라고 할 수 있습니다. 과거에는 카메라, 뎁스(Depth) 카메라 등을 활용하더라도, 로봇이 활용할 수 있을 만큼의 속도와 신뢰도가 나오지 않아서 활용을 하기가 어려웠다고 하면, 최근에는 딥러닝 기반의 방법들이 발전하면서 이를 로봇에 적용하는 사례들이 많이 보이고 있습니다.

특히 스마트 공장자동화 등에 로봇을 활용 시, 비젼(vision) 기반의 물체인식을 통해 자동화 업무를 처리할 수 있는 여건이 마련되고 있는 것을 볼 수 있습니다. 더욱이 이런 비젼 기반의 학습 시스템 뿐만 아니라, 시계열로 들어오는 센서 신호들을 같이 활용하여 로봇의 보행, 조작 등에도 활용되는 것을 볼 수 있습니다.

▲ 삼성전자 종합기술원 근무 시절

Q. 2011년부터 2016년까지 삼성종합기술원에서 박사 학위 취득 후 연구원으로 계셨는데 여기에서는 주로 무슨 연구를 하셨는지요?

삼성종합기술원에서는 크게 수술로봇의 햅틱 피드백, 시계형 장치의 새로운 인터페이스 설계 등의 연구를 하였습니다. 현재 가장 많이 활용되고 있는 복강경 수술로봇 다빈치의 경우 의사가 로봇 조작 시 로봇의 인터랙션 포스를 의사가 영상으로만 판단하면서 예측하고 있습니다. 수술하는 의사가 시각에 의존하여서 로봇을 조종하여야 하기 때문에, 로봇에 의해 장기가 찢어지거나, 수술 실이 끊어지는 등의 문제들이 발생할 여지가 있습니다. 당시 수술로봇의 수술 팁에 붙일 수 있는 센서를 개발 하고 이를 원격으로 제어 시 햅틱 피드백을 통해서 의사에게 수술로봇의 인터랙션 포스를 전달하고자 하는 연구를 수행 했습니다.

하지만 안타깝게도 회사의 정책으로 인해 수술로봇 관련 연구가 계속 진행되지 않아서 이후에는 시계형 장치의 새로운 인터페이스 개발을 했습니다. 스마트 시계의 경우 핸드폰과 달리 스크린의 크기가 작기 때문에 스크린에서 손가락으로 할 수 있는 일이 적고 손가락이 올라가 있으면 화면의 대부분을 가리기 때문에 문제가 되어서, 시계형 장치의 인터페이스를 사람의 손등으로 확장하여서 손등에서 시계형 장치를 조작할 수 있도록 하는 연구를 수행했습니다.

Q. 로봇 연구를 하시게 된 동기가 있다면? 로봇을 전공하고자 KAIST 기계공학과를 가신건가요?

KAIST는 2학년때 전공을 선택하게 되는데요, 로봇을 전공하고자 들어갔다기 보다는 1학년때 배운 과목들에서 기계가 적성에 맞을거 같아서 선택을 했습니다. 2학년때 배우는 열역학, 유체역학과 같은 과목들을 들으면서 기계에 적성이 맞지 않는 것은 아닐까 고민했었는데요, 3학년때 제어와 관련한 수업을 들으면서 로봇, 제어 등에 적성이 있고 이와 관련한 공부를 해보고 싶다는 생각을 했습니다. 그 때 지도교수이신 권동수 교수님의 수업을 듣고 학부 개별연구를 자원하여 연구실에 들어가면서 로봇에 대해서 더 깊게 알게 되었고, 만화, 영화 등에서 보는 로봇들이 현실로 이뤄지는데 저도 기여하고 싶다는 생각을 했었습니다.

▲ 석사때 Wheelchair interface 개발 후 장애인에게 테스트 하는 사진

Q. 연구를 하면서 가장 어려운 점은 무엇인지요?

로봇이라는 학문은 다른 학문과는 달리 다양한 분야의 기본지식이 있어야 하는 학문인 것 같습니다. 특히 실제 하드웨어에 연구 내용을 소프트웨어를 기반으로 하여 적용하여 가능한지 보는 융복합적 학문입니다. 실제 로봇을 다루다 보면 하드웨어, 소프트웨어 등 다양한 부분에서 문제가 나오게 됩니다. 회사에 있었을 때는 다양한 분야의 분들과 협업을 하여 쉽게 해결될 수 있었던 문제들이, 학교에서 연구를 하면서 잘 접하지 않았던 문제들을 해결 할 때 많은 시간을 가져야 하는 것이 어려움 같습니다.

Q. 연구자로서 앞으로의 꿈과 목표가 있다면?

많은 로봇하는 연구자들의 꿈과 비슷하지 않을까 싶은데요, 로봇이 단순히 상상속에서만이 아니라 일상생활에서 좀 더 우리의 삶을 도와주는 일을 했으면 좋을 것 같습니다. 그리고 그 거대한 일에 일부분이라도 도움이 되는 연구를 했으면 하는 바램입니다.

Q. 최근 로봇에 대한 관심이 많아지면서 로봇을 전공하려는 학생들이 늘어나고 있습니다. 그런 후배들에게 조언을 해주신다면?

로봇을 전공하려는 많은 학생들이 처음에 단순한 호기심에 접근을 하다가 쉽게 흥미를 잃어버리곤 하는 것을 볼 수 있습니다. 다양한 기초지식들이 선행되어야 하는 로봇분야에서 나는 기계과, 나는 전자과, 나는 컴퓨터공학과 하는 학문의 카테고리 안에 자기를 가둬두고 더 진전을 못하는 경우가 종종 있습니다. 간단한 운동도 배우고 재미있게 즐기기 위해서는 기초 실력을 쌓는 시간이 필요하듯이, 학문도 마찬가지라고 생각합니다. 로봇분야는 특히나 종합적인 학문이기 때문에 그런 여러 가지 기초실력을 쌓는 것이 필요하고, 그 기초실력을 쌓기 위한 끈기가 필요한 거 같습니다. 그런 기초실력을 기반으로 해서 로봇의 특정분야에 깊이 있는 연구를 할 수 있다면, 로봇을 만드는 즐거움을 더 크게 느낄 수 있지 않을까 생각합니다.

▲ Eurohaptics 2010 참가하여 개발된 연구 설명 하는 사진

Q. 국내 로봇산업이 한단계 더 발전하기 위해 조언을 해 주신다면...

제가 국내 로봇 산업에 대해서 조언을 할 만큼의 역량이 있는지 잘 모르겠습니다. 최근에 국내 대기업들에서도 로봇과 관련한 산업들에 진출하고 있다는 소식을 들었습니다. 전문 인력을 많이 갖추지 않고도 공장에서 사용하기 편한 로봇을 만들어준다면, 중소기업 등에서도 자동화를 위해 로봇을 더 많이 활용할 수 있게 되고 이게 국내 로봇산업을 한단계 더 발전시킬 수 있는 기반이 되지 않을까 생각해봅니다.

Q. 연구에 주로 영향을 받은 교수님이나 연구자가 계시다면...

제가 가장 크게 영향을 받은 교수님은 현재 광주과학기술원에 계신 이규빈 교수님입니다. 로봇 관련 연구를 처음 시작한 석사 시절에 저를 이끌어주셨던 박사과정 선배이십니다. 항상 새로운 분야에 도전하시고, 생각지 못했던 아이디어로 연구를 하시는 모습 덕분에 제가 열심히 연구를 해야겠다 마음을 다잡곤 했습니다.