'걸스로봇'의 멕시코 칸쿤 '휴머노이드 2016' 탐방기 두번째는 세계적인 로봇 과학자 데니스 홍과의 인터뷰다. 이번 '휴머노이드 2016'에서 데니스 홍 교수는 '발루(BALLU)' '나비로스(NABiRoS)' 등 신개념 로봇을 소개해 또 다시 세계 로봇 과학계의 뜨거운 관심을 받고 있다. 걸스로봇 이세리 펠로우가 멕시코 칸쿤에서 데니스 홍 교수를 만나 발루와 나비를 개발한 배경과 향후 목표에 대해 들어봤다. 머리를 노랗게 염색하고 음악 동아리에서 보컬로 활동하는, 그리고 무엇보다 로봇에 마음을 빼앗겨 버린 신인류 걸스로봇의 이세리 펠로우와 새로운 상상력으로 로봇에 대한 우리의 고정 관념과 편견을 한방에 날려주는 로봇 과학자 데니스 홍과의 유쾌하고 격식없는 대화. 얼마나 "유쾌하고 솔직하냐"면 인터뷰 장소가 칸쿤의 은밀한(?) 공간, 바로 정글과 동굴이다. 이세리 펠로우가 우리를 칸쿤의 정글과 동굴의 세계로 안내한다.(편집자주)

우리나라에서 가장 유명한 로봇공학자? 열의 아홉은 그의 이름을 떠올릴 게다. '휴머노이드2016' 행사장에 기존에 없던 컨셉트의 로봇 두 대를 들고 찾아온, UCLA 기계항공학부 교수, 로봇 연구소 'RoMeLa(Robotics & Mechanisms Laboratory)'의 수장, 데니스 홍을 만났다.

멕시코 칸쿤이라는 장소가 가진 의외성에, 지위나 격식에 얽매이지 않는 홍 교수 특유의 성격이 더해져, 예정에 없던 즉흥 인터뷰를 시도하게 됐다. 대중들에게 이미 너무나 잘 알려져 있는 그에게서 무슨 새로운 이야기를 끄집어낼 수 있겠느냐고. 결론부터 말하자면, 끄집어낼 수 있었다. 우리는 학회가 끝난 칸쿤의 정글을 누비고 동굴을 탐험했다. 소란스런 버스 안에서도, 동굴 아래 맑은 물속에서도 대화는 끊이지 않았다. 인터뷰라는 형식조차 사라진, 자유로운 인터뷰였다. 그가 소개한 새로운 로봇들이 기존의 컨셉트에서 자유로운 것과 마찬가지였다.

▲ 사진: 네이버랩스 이승준 박사

이세리(이하 이): 교수님도 정글 인터뷰는 처음이시죠? 먼저 발루(BALLU)와 나비(NABiRoS, 약칭 NABi)의 성공적인 데뷔를 축하합니다! (짝짝짝)

데니스 홍(이하 홍): 감사합니다! 하지만 단지 하나의 성공일 뿐 그 다음 도전의 첫 발걸음이라고 생각합니다. 잘 됐다고 자만하거나 마음을 놓아서는 안 되겠죠.

이: 발루는 풍선 몸에 로봇 다리를 단 로봇이에요. 이전에 없던 완전히 새로운 형태의 로봇인데요. 나비 역시 단순해 보이지만 “휴머노이드는 앞으로 걸어야 한다”는 생각의 틀을 깬 로봇이고요. 어떻게 그런 구상을 하게 되셨나요?

홍: 풍선에 다리를 달았다기보다는 다리에 풍선을 단 거예요. 휴머노이드를 옆으로 걷게 하는 건 휴머노이드 로봇대회들에서 사실 흔히 볼 수 있는 모습입니다. 하지만 우리 아이디어 뒤에는 재미있는 철학들이 담겨 있죠. 사실 우리 연구실 로멜라(RoMeLa)는 지난 10년 동안 휴머노이드 로봇을 연구해 왔어요. 다윈(DARwIn), 사파이어(SAFFiR), 찰리(CHARLI), 토르(THOR) 등 여러 가지 형태와 크기의 로봇을 만들었죠. 그런데 현재 기술로는 한계가 느껴지더군요.

최첨단 기술을 적용한 휴머노이드 로봇들도 인간에 비해 너무 느리고, 복잡하고, 비싸고, 자주 넘어지고, 무엇보다 위험합니다. 무겁고 큰 로봇이 걸어가다가 어린아이 위로 넘어지면 어떤 일이 벌어질까요? 그리고 아무리 안정적으로 걷는다고 하더라도 가격이 너무 비싸기 때문에 군사용이나 재난구조용처럼 특수한 상황이 아니고는 사용할 수가 없어요. 물론 사람의 형태와 크기를 지닌 로봇이 필요하다는 생각은 변함이 없어요. 하지만 아직은 일상생활에서 이런 로봇이 사용되기에는 한계가 있죠.

▲ 사진: 네이버랩스 이승준 박사

그래서 저희가 10년 동안 연구해온 방향을 바꿔봐야 하는 것은 아닐까 생각해 봤습니다. 우리 공학자들에게는 문제를 해결해야만 하는 DNA가 있어요. 하지만 한 가지 문제를 해결하면 거기에서 또 다른 문제가 발생하죠. 그 문제를 해결하면 또 다른 문제가 발생하고… 이렇게 반복만 하다 보면 어느새 하나의 구멍만 파기 시작하고, 구멍은 계속 깊어져 우리는 그 곳에 갇히게 돼요. 우리의 시야가 자연스레 좁아지는 거죠. 그래서 저는 이 구멍에서 기어나와 한발 물러서서 넓은 시야를 갖고, ‘이족 보행’이라는 문제를 새로운 시선으로 바라보기로 했어요.

이: 혹시 발루와 나비 컨셉트를 구상하게 된 특별한 계기가 있나요? 아이디어의 원천이랄까요? 교수님이 만드신 로봇 대부분이 재미있는 스토리를 가졌더라고요.

홍: 창의적인 아이디어를 얻기 위해 먼저 스스로에게 황당한 질문을 던져봅니다. 황당한 질문에는 황당한 답이 나오고, 이것이 가끔은 창의적인 생각으로 이어진답니다. 발루의 경우 “중력의 방향을 바꿀 수 있으면 어떨까” 하는 황당한 질문에서 헬륨 풍선을 몸체로 사용하는 발루의 컨셉트가 탄생했어요.

나비는, “왜 로봇의 이족 보행은 힘든 것인가”라는 본질적인 문제를 고민하기로 해 본 거죠. 우리 인간은 너무나도 쉽고 자연스럽게 하는데 왜 로봇에게는 힘든 것인가 하는… 로봇의 좌우 다리 사이에는 거리가 존재하고 앞뒤, 위아래로 움직이는 다리들에는 이 때문에 원치 않는 ‘비틀리는 힘’이 생겨요. 그래서 로봇이 넘어지게 됩니다. 그런데 펜싱선수나 발레리나의 움직임을 생각해보면 그들은 옆으로 걸어요. 이 경우에는 양쪽 다리가 한 줄이 되기 때문에 원치 않는 비틀림이 생기지 않죠.(데니스 홍 교수는 직접 발레리나의 동작을 흉내 내며 열정적으로 말을 이어갔다.)

▲ 사진: 네이버랩스 이승준 박사

홍: 참고로 우리의 브레인스토밍에서 항상 쓸모있는 아이디어가 나오지는 않아요. 하지만 결과와 상관없이 이런 브레인스토밍 과정은 창의적인 생각을 할 수 있는 훈련이 되기도 해요.

이: 발루는 신선하고 재미난 형태의 로봇이지만, 어디에 쓸 수 있을지 좀 의아하기도 해요. 앞으로 어떻게 발전시킬 계획이신가요.

홍: 발루는 넘어지지 않는, 넘어질 수 없는 로봇입니다. 그래서 굉장히 안전하죠. 갓난아이 옆에 두어도 걱정할 필요가 없어요. 걷고, 뛰고, 계단을 오르내리고 자유롭게 움직일 수 있고요. 현재 이렇게까지 자유롭게 움직이면서 안전하고 저렴한 로봇은 없다고 생각합니다.

로봇이 어떤 유용한 일을 하려면, 먼저 사용되려는 장소에 가야 해요. 그런데 정작 그것부터 잘 해결되지 않는 로봇들이 대부분입니다. 발루는 거기서부터 시작하는 거에요. 물론 이 로봇은 무거운 것을 들 수도 없고, 매니퓰레이션을 위한 로봇도 아니에요. 그래서 저는 발루가 워킹 인포메이션 디바이스(Walking Information Device)라고 생각해요. 카메라, 센서, 태블릿 정도는 들 수 있고, 계단을 포함해 어디로든 이동이 자유롭죠. 지보나 페퍼처럼 소셜 로봇으로 활용될 수 있어요. 공장이나 사고현장에서 영상이나 정보를 수집하는 데에 쓰일 수도 있을 거예요.

▲ 사진: 네이버랩스 이승준 박사

▲ 사진: 네이버랩스 이승준 박사

이번 비디오 데모에선 첫 번째 버전과 컨셉트만 공개했지만, 벌써 여러 가지 버전의 발루가 파생되고 있습니다. 어떤 건 좀 더 무거운 것을 들 수 있고, 물 위를 걷는 로봇도 있고, 외줄 타기도 하고, 걷는 것뿐만 아니라 상체의 움직임도 조정할 수 있는 로봇, 20층짜리 빌딩의 높이를 올라갈 수 있는 로봇도 개발 중이랍니다.

발루가 풍선에 다리만 달려있다고 쉽게 생각하는 분들도 계실 텐데요, 그런 분들은 한번 자유물체도(Free Body Diagram)를 그려보세요. 생각보다 쉽지 않을 겁니다. 우리가 갖고 있던 생각의 틀에서 벗어난 형태이기 때문에 수학과 과학을 사용한 공학적인 해석이 꼭 필요하답니다.

이: 발루가 “바람의 영향을 많이 받는다”는 이야기를 해주셨어요. 개인적인 생각으론 풍선인 만큼 외부 자극에도 약할 것 같고요, 아무리 튼튼한 재료를 쓰더라도 조금씩 기체가 새는 문제도 생각해야 할 것 같아요.

홍: 한 가지 솔루션이 모든 문제를 해결할 수는 없죠. 물론 바람의 영향을 받고, 때문에 실외에서 사용이 어려워요. 그렇지만 외부의 자극에는 크게 약하지 않아요. 고무풍선 말고 마일라(Mylar)로 된 헬륨 풍선이 터지는 것 본 적 있어요? 오히려 다른 로봇보다 안전하죠. 해결할 수 있는 문제가 더 많아요.

다만 기체가 새는 것은 해결해야 하는 문제예요. 풍선을 사용하는 모든 시스템이 갖는 근본적인 어려움일 거예요. 기체가 빠지게 되면 로봇에 작용하는 힘이 달라져요. 처음엔 발루를 잘 걸을 수 있도록 튜닝해도, 시간이 지나면 다 틀어지게 되는 거죠. 그래서 이 부분은 피드백 제어하는 방향으로 해결하려 하고 있어요. 하지만 생각보다 쉽지는 않아요.

필자는 지난겨울, 로멜라 연구실을 방문한 바 있었다. 당시 나비는 어느 정도 구현된 상태였다. 앞뒤가 아니라 좌우로 걷는 휴머노이드를 만들고, 상자를 씌워 얼굴을 만들어 줬다는 스토리가 기억에 남았다. 깡총거리는 발걸음에도 매료된 터였다.

이: 휴머노이드 학회의 관심이 발루 쪽에 몰렸어요. 나비의 초창기 팬으로서 좀 아쉽고 속상한데요, 나비 자랑을 해주시죠.

홍: 대부분의 이족 보행 로봇은 걸을 때, 특히 평평하지 않은 땅을 걸을 때, 라이다로 땅을 스캔하고 어디를 디딜지 계산을 해서 한 발 한 발을 내딛어요. 이런 과정에는 에러나 불확실성이 존재하기 때문에 안정적인 보행을 하기가 굉장히 어려워요. 근데 우리 사람은 걸을 때 그런 걸 생각하고 걷지 않잖아요? 그래서 나비를 개발할 때도 그렇게 했어요.

알프레도(ALPHRED: Autonomous Legged Personal Helper Robot with Enhanced Dynamics)라는, 아직 공개하지 않은 나비의 다음 버전은, 험난한 지형에서도 잘 걸어갑니다. 앞으로 가다가 옆으로 넘어지면 양쪽 팔로 땅을 밀치면서 계속 가는 거예요. 정확히는 팔이나 다리라고 칭하기보다는 네 개의 Limb이라고 불러요. 상황에 따라 4족 보행을 하기도 하고, 2족 보행을 하기도 하고, 험난한 지형을 갈 때는 두 개의 Limb을 팔처럼 사용하기도 하죠. 이런 식으로 우리는 어려운 문제를 쉬운 방법으로 해결하는데 아이디어를 집중합니다. 참고로 이 새로운 보행법을 우리는 ‘스크램블링 워크 (Scrambling Walk)’라 부릅니다.

데니스 홍 교수는 스마트폰을 꺼내 새로운 나비의 컨셉트 랜더링 사진을 보여줬다. 나비와 외형은 유사한데, 무인 자동차 택배 서비스의 컨셉트였다. 나눠진 다리는 팔처럼 물건을 들기도 하고, 계단이나 험지는 4족으로, 좁은 복도에선 팔을 번쩍 들고 2족으로 지나가기도 했다. 내년 말 공개할 예정이라고.

▲ 사진: 네이버랩스 이승준 박사

이: 현재 로봇학계의 흐름을 보자면, 발루와 나비는 돌연변이처럼 보여요. 완전히 다른 길로 개발하게 된 이유가 있나요?

홍: 보스턴 다이나믹스, 구글 등에서 새로운 휴머노이드 로봇들이 나오기 시작하면서 이 방향으로는 쫓아가지 못하겠다는 위기감이 들었어요. 마크 레이버트는 1979년부터 다리로 걷는 로봇 연구를 시작했다면 나는 고작 2004년에 시작했어요. 게다가 로멜라는 학내 연구소이고, 저 하나를 제외하고는 모두 학생들이죠. 같은 방향으로 쫓아가는 데에는 한계가 있습니다. 이것을 보고 못 쫓아가니까 비겁하게 도망간다고 보는 사람도 있을지는 모르겠습니다. 하지만 저는 이것이 상황에 대처한 현명하고 용감한 판단이라 믿습니다. 결과적으로도 그러하고요.

이: 만일 로멜라의 규모가 대기업과 동등한 인력과 투자를 받게 된다면, 주류의 일반적인 방향으로 연구하실 의향은 있으신가요?

홍: 아니요. (웃음) 연구 규모도 중요하지만, 모두가 가는 방향으로 가는 걸 원체 좋아하지 않아요. 모두가 가는 길을 우르르 쫓아가면 최고로 올라서기가 힘듭니다. 자신만의 아이디어로 새로운 길을 가는 것이 최고로 올라가는 가장 빠른 길이에요. 우리는 우리만의 새로운 창의적인 아이디어를 바탕으로 남들이 하지 않은 전혀 다른 기술로 세상을 놀라게 하죠.

이: 앞으로의 계획, 우선 내년에는 어떤 연구를 하실 건가요?

홍: 제가 하는 분야는 다른 연구자들과 달리 계속해서 바뀐다는 것은 이미 아실 거예요. 무인자동차에서 시각장애인 자동차로 전향했죠. 또 다리가 세 개 달린 로봇, 바퀴와 다리를 합쳐놓은 로봇, 화학적으로 움직이는 로봇 등등 새로운 방식의 보행 로봇을 개발하고 거기에서 또 방향을 바꿔서 미국 최초의 성인 사이즈 휴머노이드 로봇을 개발했습니다. 그리고 이제는 또 다른 길, 발루와 나비로스로 온 거고요. 내년에 제가 무엇을 하게 될지는 저도 몰라요. 하지만 잡혀있는 계획을 조금 언급하자면, 경기도와 함께 ‘지능형로봇 국제공동 연구사업’을 진행 중인데, 그쪽에서 뭔가 보여줄 수 있지 않을까요?

하루를 꼬박, 칸쿤의 이곳저곳을 누비며 진행한 인터뷰를 통해, 우리는 각자의 인생 속 로봇의 역사를 끄집어내며 많은 이야기를 나누었다. 로봇계 슈퍼스타로서의 권위의식 같은 건 찾아볼 수 없었다. 인터뷰어로 찾아간 필자가 오히려 인터뷰이가 되기도 했고, 진로에 조언을 구하는 까마득한 후배가 되기도 했다. 형식을 벗어던지니 자유로웠고 무엇보다 재미가 있었다. 우리는 함께 시소를 타며 꺄륵거리고, 구명조끼를 입고 물 속에서 동동 춤을 추며 ‘놀았다’. 연구를 포함해 모든 일을 놀이처럼 한다는 교수님의 방식이 무엇인지 조금은 알 것 같았다.

‘휴머노이드2016, 칸쿤에서 만나다: 새로운 컨셉트의 로봇 소개한 데니스 홍 미 UCLA 교수’는 이공계 여학생들을 위한 소셜벤처 <걸스로봇>의 인재양성 프로그램 후원으로 진행됐습니다.
'로봇신문'에 다 싣지 못한 ‘번외편: 로봇보다 중요한 이야기들’은, '걸스로봇' 페이스북 페이지를 통해 공개됩니다.