▲시연회가 열린 코엑스 현장

인공지능과 로봇기술을 융합해 물체를 조작하는 기술에 관한 일반 현장 공개 시연회가 지난 13일 코엑스 ‘2019 대한민국 산업기술 R&D대전’ 현장에서 열렸다.

이날 시연회는 경쟁형 과제로 그동안 정부로부터 2년간 각 50억원씩 지원받은 KAIST 컨소시엄 팀 과 한양대-고려대 컨소시엄 팀이 승부를 벌였다. 우승 팀에게는 향후 2년간 100억원의 연구비를 전액 지원받을 수 있어 이날 시연회는 언론과 많은 사람들의 관심을 끌었다.

KAIST 컨소시엄에는 KAIST 오준호 교수, 김종환 교수, 박현섭 교수, KIST 김동환 박사, 한국기계연구원 도현민 박사, 서울대 박용래 교수가, 한양대-고려대 컨소시엄에는 한양대 이병주 교수, 서일홍 교수, 이지영 교수, 고려대 송재복 교수, KIST 오용환 박사, 서울대 장병탁 교수 등 우리나라의 대표적인 인공지능 및 로봇 과학자들이 참여하였다.

▲KAIST 컨소시엄 팀 로봇이 쥬스 병을 잡아 분류 상자에 넣고 있다.

▲한양대-고려대 컨소시엄 팀 로봇이 과일을 잡아 분류 박스에 넣고 있다.

시연회에서 KAIST 컨소시엄 팀은 레인보우로보틱스의 협동로봇과 KIST에서 개발한 로봇 팔을, 한양대-고려대 컨소시엄 팀은 유니버설로봇의 협동로봇과 한양대에서 개발한 로봇 팔을 적용해 경기에 임했다.

평가는 공개경쟁 30점, 자유시연 및 발표 70점으로 이루어진다. 공개 경쟁에서는 물품 상자 담기 및 3차원 퍼즐 풀기 등 2개의 종목 경기를 통해 성공률, 수행시간 등을 정량적으로 평가했다. 물품 상자 담기는 총 3단계 시연을 펼쳤는데 1단계는 바닥에 펼쳐져 있는 물품을 3가지 정해진 박스에 넣기, 2단계는 하나의 박스에 들어 있는 물건을 꺼내 3가지 정해진 박스에 다시 넣기, 3단계는 바닥에 펼쳐져 있는 물품을 정해진 예시에 맞춰 하나의 박스에 그대로 담기 등 단계가 높아질수록 난이도가 높아졌다. 1단계는 물체 파지 성공 횟수, 적절한 상자에 분류 성공 횟수, 2단계는 물체 파지 성공 횟수, 적절한 상자에 분류 성공 횟수, 3단계는 공개 물체의 파지 성공 횟수, 비공개 물체의 파지 성공 횟수, 식료품 외의 물건 분류 성공 횟수, 식료품의 물건 분류 및 배치 과제를 어느 팀이 정해진 시간 내에 잘 수행했느냐를 가지고 평가를 진행했다.

▲한양대-고려대 컨소시엄 팀 로봇이 퍼즐 맞추기를 하고 있다.

▲KAIST 컨소시엄 팀 로봇이 퍼즐 맞추기를 하고 있다.

이후 3차원 퍼즐 풀기와 팀 별 준비된 자유시연이 열렸고 오후에는 비공개로 각 팀 당 40분씩 구두발표를 통해 RFP를 통해 요구된 기술의 성과인 목표 성능과 특허 등을 가지고 정성적으로 평가하였다.

▲공개시연회에서 KAIST 컨소시엄 팀이 한국기계연구원에서 개발한 로봇 손을 이용해 피아노 건반을 치고 있다.

▲공개시연회에서 KAIST 컨소시엄 팀이 한국기계연구원에서 개발한 로봇 손을 이용해 가위를 집어 종이 자르는 시연을 하고 있다.

자유시연에서는 KAIST 팀은 레인보우로보틱스 협동로봇에 한국기계연구원에서 개발한 로봇 손을 적용해 피아노 건반 치기, 물병 집어 물 따르기, 계란을 집어 끝을 깨서 세우기, 스프레이 뿌리기, 가위로 종이 자르기 등의 시연을 성공적으로 해 내 관람객들의 박수를 받았다. 또 상점에서 주문한 물건을 찾아서 가져 오는 것과 장애물 뒤에 있는 물건을 꺼내 가져 오는 것 등을 시연했다.

▲한양대-고려대 컨소시엄 팀에서 개발한 로봇 손.

▲한양대에서 특허 출원한 로봇 손에 들어 가는 꼬여 있는 모양의 쇠줄(사진 왼쪽)과 일반 직선 형태의 쇠 줄.. 직선형 줄보다 꼬여 있는 줄을 적용하면 로봇 손에 탄력이 더 있다고 한다.

한양대-고려대 컨소시엄 팀은 로봇에 장착하지 않은 로봇 손만을 전시하였고 이에 대한 특징과 기존 로봇 손과의 차별점에 대해 설명했다.

이날 시연회는 산업부와 과기정통부 2개 부처 공동과제로 산업부의 ‘멀티모달인식 기반으로 일상생활 환경의 다양한 물체를 파지 조작하고 도구 활용 작업이 가능한 로봇 작업 제어 기술’이 1세부, 과기정통부의 ‘촉각이 가능한 로봇손으로 다양한 물체를 다루는 방법과 절차를 학습하는 로봇 손 조작 지능 개발’이 2세부 과제다. 1세부 과제 책임자는 KAIST 컨소시엄 팀 오준호 교수, 한양대-고려대 컨소시엄 팀 한양대 이병주 교수, 2세부 책임자는 KAIST 컨소시엄 팀 김종환 교수, 한양대-고려대 컨소시엄 팀 고려대 송재복 교수다.

▲KAIST 컨소시엄 팀 로봇이 컵을 잡아 분류 상자에 넣고 있다.

1세부 과제 책임자인 오준호 교수는 본지 인터뷰에서 “제일 어려운 점으로 복잡한 시스템을 하나로 연결해서 완벽하게 돌아가게 해야 하는데 그 점에서 부족했다는 생각이 들고, 인공지능이나 로봇을 실험실 환경속에서는 많이 실험 하지만 실제 현장에서는 다양한 유인들이 발생하기 때문에 예측 못한 문제들이 발생한다”는 것이라고 말했다. 오 교수는 ”이 연구가 첫 번째 시도니까 이번 시도는 어떻게 보면 문제점을 실제 발견하고 무엇을 해야 하는가를 알아내는 기회였다면, 어느 팀이 되었건 다음에는 훨씬 좋고 자연스러운 결과가 나오지 않을까 기대해 본다.“며, ”우리가 연습하고 준비했던 만큼의 절 반 정도만 보여주었어도 만족할텐데 거기까지 보여 주지 못한 것이 아쉽다. 밤새며 준비한 연구원들이 고생 많았고, 이번 기회를 통해 많은 것을 배울 것으로 생각하며, 이게 채찍이 되어 다음에는 훨씬 더 좋은 결과로 보여지기를 기대한다.“고 말했다.

▲한양대-고려대 컨소시엄 팀 로봇이 음료캔을 잡아 분류 박스에 넣고 있다.

1세부 과제 책임자인 한양대 이병주 교수는 “시스템 인테그레이션해야 되기 때문에 로봇과 지능을 통합하는 것들이 제일 어려웠다. 지능과 핸드 각각은 했는데 그것을 통합하려다 보니 서로 고려해야 할 점들이 많았다. 기관들간의 협력, 커뮤니케이션도 가장 어려운 부분이었다”고 말했다. 이 교수는 “실험실에서는 잘 됐는데 현장에 나와 해보면 불확실한게 많아 평소보다 안될수 있어 불확실성을 어떻게 극복하면서 잘 되게 하느냐가 앞으로의 숙제”라고 말하면서, “이런 시연회를 통해 전반적으로 우리나라 인공지능 기반 로봇 수준이 올라갈것이다. 승패를 떠나 이번 시연이 끝나면 이 기술을 확산해 로봇 소사이어티에서 같이 한번 풀어 보려는 노력이 필요할 것 같다.”고 말했다. 이 교수는 “1년 반동안 준비해서 보여주기에는 시간이 부족해 어려웠고, 스포트 라이트를 받으니 그에 대한 심적 부담도 있었다”며 “양팀이 열심히 노력해 시연을 한다는 것 자체가 의미가 있는 것 같다. 승패를 떠나 모두 고생하였고 칭찬해주고 싶다.”고 말했다.

▲공개시연회에서 KAIST 컨소시엄팀이 한국기계연구원에서 개발한 로봇 손을 이용해 물 따르는 시연을 하고 있다.

2세부 책임자인 KAIST 김종환 교수는 “이 과제는 시작에 불과하다. 사람의 손은 24 자유도인데 실제로는 그리퍼로 했기 때문에 오늘 이 시연이 진짜 손을 잘 조작하는 조작지능이라고 이야기하기에는 어렵고, 우리가 2년에 걸쳐 새로운 연구를 시도했다는데 의의가 있는 것 같다.”며 “앞으로 조작지능에 대해 좀 더 통합지능시스템으로 구현하는 연구가 남아있다. 지능쪽으로는 우리가 많이 준비되어 있어 차단계에서 우리 팀이 선정되면 좋은 시나리오를 가지고 많은 성과를 보여줄수 있으리라 기대한다.”고 말했다. 김 교수는 “통합시스템 과정에서 어려움이 있고, 실험실에서는 다 되다가도 현장에 나오면 잘 않되는 문제가 생기는게 어렵다”며 “팀원 모두 열심히 했기 때문에 오늘 결과에 대해서는 최선을 다했다고 생각한다.”고 말했다.

▲한양대-고려대 컨소시엄 팀 로봇이 과자를 잡아 분류 박스에 넣고 있다.

2세부 책임자인 고려대 송재복 교수는 “연구실에서는 잘 되는데 실제 와서 하면 여러 가지 예상치 못한 이유로 잘 되지 않는데, 그것을 예측하고 준비하는 것이 제일 어려웠다”며, “나름대로 최선을 다 했는데 현장에 와 보니 빈틈이 여럿있었다”고 말했다. 송 교수는 “연구실에서 데모 준비할 때는 거의 계속 만점을 받았는데, 현장에서 하니까 굉장히 어렵고, 미션을 완수하기도 쉽지 않다는 것을 새삼 느꼈다.”고 말했다.

이번 대회를 주최한 한국산업기술평가관리원 과제 관리책임자인 이희수 선임연구원은 "원래는 아마존 픽킹 챌린지에서 두 팀이 공개 경쟁을 하는 것이었는데, 그 대회가 무산되면서 공개된 장소에서 시연하는 것으로 바뀌었다"며 "일반인이 보기에는 아직 로봇이 물건을 잡고 분류하는것이 부족해 보이지만 짧은 시간안에 그래도 열심히 잘 만든것 같다. 아직 개발 기간이 2년 남아 있기 때문에 그 때쯤이면 더 좋은 성과를 보여 줄 수 있을 것으로 기대한다"고 말했다.

주최측은 시연회 결과를 1주일 후에 발표할 예정이다. 하지만 이날 공개 경쟁 시연회 도중 한 팀에서 규정인 6자유도에서 벗어나 로봇 핸드에 1 자유도를 추가하고, 퍼즐 1차 단계 시연에서 양 팀이 공히 사용하기로 한 배치판과 다른 배치판을 사용한 것으로 확인되어 주최측에 이의 신청을 할 것으로 알려졌다. 이의 신청이 어떻게 받아 들여지느냐에 따라 향후 2년간 100억원의 연구비가 걸려 있는 만큼 두 팀 모두 반발이 예상돼 어떻게 결론날지 주목된다.