경기도 수원 광교 경기중소기업종합지원센터 근처에 조그마한 서울대 건물이 하나 자리잡고 있다. 바로 서울대학교 융합과학기술대학원이다. 지난 2009년에 문을 연 이곳은 기존 학문 사이의 벽을 뛰어넘어 새로운 지식을 창조하는 것을 목표로, 나노융합전공, 디지털정보융합전공, 지능형융합시스템전공, 방사선융합의생명전공으로 이루어진 융합과학부와 분자의학 및 바이오제약학과, 수리정보과학과를 운영하고 있다. 현재 약 80여명의 교수진과 400명에 이르는 학생들이 석박사 과정의 융합과정을 밟고 있다.

▲ 서울대 융합과학기술대학원 동적로봇시스템연구실 박재흥 교수

유명세를 탄 서울대 융기원 '동적로봇시스템연구실(DYROS)'

서울대 융합과학기술대학원 안에는 DYROS(DYnamic RObotic Systems Lab)라고 불리우는 동적로봇시스템연구실(책임자 박재흥 교수)이 위치하고 있다. 2009년 만들어진 이 연구실에는 박재흥 교수를 비롯해 17명의 박사과정 연구원과 10명의 석사과정 연구원들이 지능형 융합시스템 과목을 연구하고 있다.

▲ 오뚜기 진라면 광고 CF 장면

DYROS라는 연구실이 일반에게 널리 알려지게 된 것은 두 번의 커다란 계기 때문이다. 첫번째는 바로 작년 미국에서 열렸던 DARPA 주관 세계 재난구조로봇경진대회(DRC Finals 2015)에 출전해 전세계 23개팀 중 12위를 거두며 언론의 조명을 받았다. 또 한번은 2015년 11월부터 2016년 6월까지 방영된 오뚜기 진라면 CF 청춘편에 이 로봇연구팀 학생들이 모델로 출연하게 되면서다.

박재흥 교수는 "미래 사회는 로봇과 인간이 함께 공존하며 협력하는 사회가 될 것으로 예상됩니다. 인간이 단순히 로봇을 작동시키고 조종하는 것을 떠나, 인간과 로봇이 서로 상호작용하며 생활하기 위해서는 보다 복잡하고 유연한 로봇이 필요하다고 봅니다. 또한 사람처럼 자연스럽게 움직이며, 사람이 사는 다양한 환경에 순응할 수 있는 로봇이 점차 중요해 질 것입니다"라고 말한다.

▲ 동적로봇시스템 연구실 연구 비전 및 방향

휴머노이드 로봇, 자율주행차, 웨어러블 로봇 등이 주요 연구 분야

동적로봇시스템연구실은 동역학을 이용한 유연하고 환경 순응적인 제어기법을 사용하여 휴머노이드 로봇, 4족 로봇, 로봇 손 등을 설계 및 제어하고, 무인차와 모바일 베이스 등으로 인간 환경을 인식하고 자율 주행할 수 있는 인간 환경에 사용하기 적합한 제어 알고리즘을 연구한다. 그리고 모션 캡쳐로 얻은 사람의 동작을 분석하고 로봇에 구현하여 인간을 닮은 로봇 동작을 개발하고 있다. 또한 사람의 동작보조를 위한 입는 로봇, 의료용 수술 로봇, 긴급 구조용 로봇, 로보틱 아트 연구에 힘쓰고 있다.

▲ 동적로봇시스템연구실(DYROS) 연구분야

"제가 주로 연구하는 분야가 다관절 로봇의 제어입니다. 주로 접촉(Contact) 상황에서 로봇을 어떻게 제어할 것인가는 박사때부터 했던 주제입니다. 즉 다관절로봇이 접촉이 여러군데 있을 때(멀티컨택) 로봇이 어떻게 힘 제어나 모션 제어를 하는지 등이 주 연구분야입니다. 그러다보니 대상이 되는게 휴머노이드, 다중로봇입니다. 지금 휴머노이드 학회쪽에서 많이 이슈가 되면서 연구하는 전신제어(Whole Body Sontrol) 분야가 그것입니다."

▲ 다이로스 레그(Legs)

박 교수는 미국에서는 휴머노이드 로봇 연구는 잘 하지 않았는데 DRC를 기점으로 미국, 유럽에서도 전신제어 분야를 많이 연구하기 시작했다고 밝혔다.

"저도 그쪽으로 많이 연구하고 있고, 그 대상으로 휴머노이드를 연구하다가 다이로스 레그(Legs)를 만들기 시작했는데 DRC 대회에 출전하면서 연구를 중단했다가 지금은 다시 이어 가고 있습니다. 휴머노이드 로봇을 전신제어 할 때 토크 커맨드를 줘야 하는데 그런 플랫폼이 없습니다. 또 있어도 구매하기가 힘듭니다. 그러다보니 직접 만들어서 하는 수 밖에 방법이 없었습니다."

현재 DYROS에서는 포지션 제어 로봇과 토크 제어 로봇 두 개를 모두 연구하고 있다고 한다. 박 교수는 "똘망은 포지션 제어 로봇이라 토크 제어 로봇과 포지션 제어 로봇 두 개를 다 한번 해보면 뭐가 어떻게 좋은지를 알 수 있을 것 같아 지금 다각도로 연구해 보려 하고 있습니다. 아마 내년 초에는 두 종류의 휴머노이드 로봇이 생길 것 같습니다." 라고 밝혔다. 현재 똘망은 모터만 빼고는 다 바꿀것이기 때문에 사실 더 이상 똘망이라고 보기 힘들 것 같고, 다이로스 레그도 올해말에서 내년 초면 풀 휴머노이드 로봇으로 변신할 것이라고 하니 어떤 모습으로 탄생할지 기대된다.

"그리고 로봇을 제어하려면 어떻게 움직이라고 명령을 주어야 하는데 이게 또 어렵습니다. 사람같으면 누가 어떻게 움직이라고 하면 제어가 되는데 휴머노이드 로봇같은 경우는 어떻게 움직여야되는지가 애매합니다. 현재 이곳에 국내 최대 모션캡쳐스튜디오가 있는데 거기에서 사람의 움직임을 촬영해 이것을 어떻게 휴머노이드에 적용할지에 대해 연구하고 있습니다."

▲ 무릎 보조용 착용형 로봇

착용형 로봇 분야에 대해서도 물어 보았다. "착용형 로봇은 우연히 시작하게 되었는데 무릎보조만 하고 있습니다. 아주 컴플라이언트한 액츄에이터를 만들어서 써보자는 것이 주제입니다. 입는 로봇 전체를 만들 계획은 없고, 아주 말랑말랑한 스프링을 써가지고 사람운동을 보조하거나 노약자나 환자에게 적용하려 하고 있습니다. 지금은 과제 하나를 하고 있는데 요통환자 허리훈련하는 기구를 만들고 있습니다."

이 외에도 DYROS에서는 무인자동차도 별도로 4명이 연구하고 있다. 현재 삼성과 서울대가 함께 스마트 캠퍼스 과제를 하고 있는데 거기에도 참여하고 있다.

"사실 무인자동차는 우연치 않게 시작하게 되었습니다. 2013년에 이곳 부원장으로 계시던 전기과 홍성수 교수님께서 ‘2013 무인 자율주행 자동차 경진대회’에 나가게 되면서 자율주행 자동차에 대해서 알게되고, 그러면서 자동차가 생기고 자동차 좋아하는 학생들이 하고 싶다고 해서 그때부터 연구를 계속하고 있습니다." 현재 이 연구실에서는 패스 플래닝과 제어 두 개를 위주로 연구를 계속하고 있다. "앞으로 저희 목표는 휴머노이드하고 무인자동차에 둘 다 필요한 기술을 주로 연구하려 합니다. 경로생성 같은 경우도 사실 사람 걷는게 자동차와 비슷하기도 하고 다르기도 합니다. 제어도 양쪽에서 쓰일수 있는 것을 생각하고 있습니다."

박교수는 처음에 휴머노이드 로봇을 굳이 만들 생각은 없었다고 했다. 그런데 살 수가 없다보니 하게 되었다고 한다. "휴머노이드를 만들다 보니 문제점들이 생각보다 굉장히 많습니다. 하드웨어도 지금은 저희가 시작한지 얼마 안되어 그렇긴한데 좀 지나면 노하우도 쌓이고 좋은 제품을 만들 수 있을 것 같습니다." 점차 이 분야에서 경험을 샇아 가면서 이제는 조금 자신감이 드는 모양이다.

▲ 휴머노이드 로봇 연구실의 휴머노이드 로봇과 연구원들 작업 모습

DARPA 이후에 생긴 새로운 도전

DARPA 이후의 변화가 있느냐고 묻자 휴머노이드 로못이 생기니까 연구하는게 조금 더 재미있어진 것 같고, DRC 끝나고 작년에 미래부 연구재단 과제를 제안해서 현재 하고 있다고 했다.
"DARPA와 거의 똑같은 시나리오를 가지고 산업용으로 공장에서 쓰겠다는겁니다. 사람이 원격조종을 하고 로봇이 현장에 가서 어떤 작업을 하는데 사람과 같이 협업해서 작업하는 로봇 시스템을 개발하려고 지금 열심히 노력하고 있습니다. 로봇에 보행 기술 들어가고, 그 다음 원격제어기술, 조작기술이 들어가니 사실 DARPA와 똑같습니다. 그런데 이것을 산업용으로 쓰겠다는 것입니다."

박 교수는 중간 단계로서 이것이 가야 되는 방향이 아닌가라고 생각하고 있다는 의견을 밝혔다. DARPA전 까지는 확신이 없었는데 하다 보니까 오토노모스하기에는 아직 인공지능(AI)이 전혀 안되고, 물건 잡고 조작하는 것도 로봇이 아직은 할 수가 없기 때문이다. 박 교수는 이것을 원격으로 사람이 계속하면 처음에는 시간이 좀 걸리더라도 시간이 지나 데이터가 쌓이면 그것을 가지고 스스로 할 수 있는 로봇을 만들 수 있을 것 같다고 말했다. 그리고 처음에는 일대일로 붙었다 하더라도 한 명이 여러대의 로봇을 조작할 수 있을 거라고 생각한다.

"지난번에 미국에서 한 교수님이 오셔서 이야기 하는데 원전 해체쪽에 지금 휴머노이드 로봇을 이용하는 연구를 많이 하고 있다고 합니다. 제가 보기에는 휴머노이드가 느리더라도 제대로만 할 수 있다면 괜찮을 것 같습니다. 원전이 시급한거는 아니다 보니 제대로 하는게 중요하다고 생각합니다. 사람들은 어떻게 생각할지 모르겠지만 저는 휴머노이드가 분명히 필요한 기술이라고 생각합니다. 그래서 열심히 노력하고 있습니다." 박 교수는 국내에는 휴머노이드를 하시는 분이 몇 명을 빼고 너무 없는 것 같다며 안타까워했다.

국내에서는 쉽지 않은 휴머노이드 연구

박 교수는 휴머노이드 연구를 하면서 휴머노이드를 유지하는게 제일 어렵다고 했다. 가격도 고가이고 상용제품도 없다보니 스스로 알아서 해야 하기 때문에 어렵다는 것이다.

"작년에 사실 과제가 되어 가지고 정말 운이 좋은건데 전에는 휴머노이드 과제 제안을 하면 잘 안되었습니다. 우리나라에서 휴머노이드 연구를 안하는 이유가 휴머노이드 과제를 제안하면 도대체 '왜 2족 보행 로봇이 필요하냐'는 이야기를 아주 많이 하면서 과제를 잘 주지 않습니다. 그래서 사실 연구비 확보하는 것과 그 다음 연구비가 없으면 또 유지하기가 힘들다 보니 이 두가지가 맞물려 연구를 많이 못하는 것 같습니다. 제 생각에는 휴머노이드를 연구하고 싶어 하는 분들은 많을거라고 생각합니다."

▲ DYROS에서 개발한 첫 자율주행자동차 '스피릿1'

라이다 같은 비싼 부품이 자율차 확대의 걸림돌

"제가 자동차 전문가는 아니지만 일단 비용적인 측면이 너무 큽니다. 벨로다인 라이더는 가격이 1억이나 합니다. 언젠가 자동차 부품 하시는 분 이야기 들어보니 창문 올리고 내리는 모터가 백원 단위라고 들었습니다. 그러다보니 지금 완성차 업체에서는 원가가 십만원대로 들어가면 거의 불가능하다고 합니다. 벨로다인이 아닌 보통 라이더 센서가 천만원대인데 말도 안되는 가격입니다. 이것이 아마 십만원대로 들어가면 생각을 해볼 것 같습니다. 지난번에 삼성과 과제를 하는데 레이더 가격이 저렴하니 종기원에서도 어떻게 하면 레이더를 써 볼까 노력을 많이 하고 있는 것 같았습니다."

▲ ‘2013 무인 자율주행 자동차 경진대회’ 당시 모습

박 교수는 라이더나 이를 대체하는 레이더 같은 핵심 부품들의 가격이 지금 보다 많이 낮아져야 상용화 될 것이라고 했다. 그렇지만 이러한 문제 이외에도 비전 부분과 이를 인식하는 부분들도 어려운 문제라고 했다.

"눈올 때나 비올 때, 밤에 센서를 가지고 어떤 상황인지를 인식하는게 되게 어려운 것 같습니다. 차선도 잘 보이고 고속도로 처럼 정형화 된데서는 잘할 것 같지만 예를 들어 주차장 같은 곳에서는 어려움이 많습니다. 그래서 저희 연구실에서는 주차를 연구하고 있습니다. 주차장에서 차가 어떻게 경로생성을 하고 그 다음 제어를 해가지고 주차를 잘할 수 있을지에 대해서 연구하고 있습니다."

우리나라 최고의 국립대인 서울대가 휴머노이드 로봇, 자율주행자동차, 웨어러블 로봇 등 사람과 더불어 생활하는 로봇을 개발하기 위해 노력하고 있는 동적로봇시스템연구실의 여러가지 연구 현장을 보고 나니 한여름 무더위쯤이야 별것 아니라는 생각이 들었다. 좋은 연구 결과물로 빠른 시간내에 또 한번 DYROS 연구실이 언론의 스포트 라이트를 받기를 기대해 본다. ▒

[서울대 동적로봇시스템연구실(DYROS) 연혁]

2009년 동적로봇시스템연구실(DYROS) 설립
2013년 '2013 무인 자율주행 자동차 경진대회’ 첫 출전
2015년 미국 'DARPA Robotics Challenge Final' 출전
2016년 서울대 DYROS 로봇스쿨 개최