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NASA, 완전 자율로봇으로 화성 동굴 생명체 탐험한다스팟에 인공두뇌 ‘네뷸라’ 통합···충분한 탑재물 운반·안정성·속도·인내력 유지 증명 시험중
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승인 2021.08.16  11:01:06
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▲NASA와 보스턴 다이내믹스가 4족 보행 로봇 스팟에 인공두뇌 ‘네뷸라’를 통합해 화성의 동굴 탐사시 스스로 분석하게 하는 등 알려지지 않은 화성 같은 환경 탐사를 지원할 가능성의 경계를 넓히고 있다고 말했다. (사진=NASA)

미 항공우주국(NASA·나사)이 오는 2037년 화성에 갈 유인 미션팀의 동굴 탐사 임무를 효과적으로 수행할 완전한 자율로봇 훈련 프로젝트를 한창 진행중이다.

‘CBS’는 나사와 보스턴 다이내믹스가 생명체 흔적을 찾을 가능성 높은 다른 행성의 동굴 탐험에 완전한 자율 로봇을 이용하기 위한 훈련에 힘을 쏟고 있다고 최근 보도했다.

동굴은 태양계 주변의 우주 광선과 극심한 온도 변화로부터 생명체를 보호할 수 있기 때문에 과거, 그리고 현재의 생명체가 있을 가능성이 높은 곳으로 꼽힌다. 또한 동굴은 미래의 화성이나 달을 탐사하는 우주비행사들에게 분명한 자연 보호소를 제공할 수 있을 것으로 기대를 모으는 곳이기에 화성 탐사시 중요한 점검 포인트가 되고 있다.

◆화성의 동굴, 우주비행사 대피소로도 쓰일 수 있다

나사와 보스턴 다이내믹스는 이미 점자(BRAILLE·點字)로 불리는 나사 프로젝트를 통해 미래 임무를 위한 핵심 기술을 연마하기 위해 이미 지구에 존재하는 화성 같은 동굴 탐사 작업을 하고 있다.

연구원들에 따르면 이 프로젝트는 수백 m 길이에 지표면과의 통신을 제한하는 이런 종류의 동굴에 대한 최초의 완전 자율적인 로봇 탐사를 가능하게 했다. 로봇들은 환경에 대한 사전 정보없이 탐사하는 동안 동굴 밖 연구팀은 실제 화성 탐사 중 지구 과학자들이 수행할 의무를 동시에 수행한다.

알리 아그하 프로젝트 책임자는 “이는 미래 임무에 대한 우리의 생각을 근본적으로 바꿀 수 있다. 연구원들은 이제 달과 붉은 행성, 그리고 그 너머로 여행을 떠나는 4년짜리 (자율탐사로봇) 프로젝트의 3년 째를 보내고 있다”고 말했다.

아그하는 CBS 뉴스와의 인터뷰에서 “미래에 있을 인간 탐사 임무는 다양한 방법으로 로봇으로부터 이익을 얻을 수 있다. 특히 인간이 도착하기 전에 목적지에 대한 더 많은 정보를 제공받기 위해 선행 임무차 로봇을 보낼 수 있다. 또한 로봇은 임무 수행 시 우주비행사와 동행해 특정 지형을 정찰하거나 물자를 나르고 우주비행사의 임무를 보다 안전하고 효율적으로 수행할 수 있도록 도울 수 있다”고 말했다.

◆화성 탐사에 사용될 스팟의 몸체가 달라진다

▲NASA는 스팟 등 자율로봇들이 화성 동굴 탐사후 분석을 위해 동굴 벽에서 작은 샘플을 가져올 수 있을 것으로 보고 있다. 연구팀은 인간이 로봇들과 일정 수준의 신뢰를 쌓은 후 이들이 미래 우주 임무의 일부를 자율적으로 수행할 수 있기를 기대하고 있다. (사진=NASA)

그렇다면 화성 로봇을 설계하는 것과 지구 로봇을 설계하는 것은 어떻게 다를까?

아그하는 특히 네뷸라(NeBula)로 불리는 인공지능(AI) 로봇 두뇌가 지구상의 과학자들과 접촉하지 않을 때 정보를 처리하고 결정을 내리는 능력에 대해서는 많은 면에서 유사하다고 말했다.

하지만 로봇 본체에 관한 한 일이 더 복잡해진다. 과학자들은 방사능으로부터 로봇을 보호하면서 온도 관리에 대해 신경써야 하고, 멀리 떨어진 세계로의 트레킹을 하면서 오는 심각한 전력 및 에너지 제약도 고려해야 한다. 이 모든 것은 이전까지 지구에서 고려되지 않았던 사항이다.

보스턴 다이내믹스의 스팟은 네뷸라 인공 두뇌에 매우 적합한 몸체인 것으로 증명됐다.

아그하는 “스팟은 우리가 가진 가장 능력있는 로봇들 중 하나이며 로봇 두뇌에서 나오는 높은 수준의 결정과 명령에 어떻게 반응하는지, 거칠고 극단적인 지형에서도 어떻게 안정성을 유지하는지를 보는 것은 놀랍다. 우리가 가진 바퀴 달린 유능한 전통적 탐사로봇의 기능 외에도 도로도 없고 평평한 표면도 없는 울퉁불퉁한 지형을 다룰 때 ‘걷는’ 능력은 엄청난 자산이다”라고 말했다.

◆로봇 성공의 세가지 요건

로봇의 성공 요인에는 크게 세 가지가 있다.

무엇보다도 화성이나 달 지형을 횡단할 수 있도록 충분한 탑재물을 운반할 수 있어야 한다. 또한 의미있는 양의 과학 기구들을 운반해야 한다. 아울러 다른 세계에서 ‘합리적’ 수준의 안정성, 속도, 인내력을 유지할 수 있다는 것을 증명해야 한다.

벤자민 모렐 프로젝트 부 책임자는 과거 화성 탐사로봇을 언급하며 “우리는 지형을 횡단하는 데 어려움을 겪을 수 있는 대형 로봇 하나와는 달리 다양한 도구를 운반할 수 있는 여러 대의 이동식 로봇을 보유하고 있다”고 말했다.

아그하는 “보스턴 다이내믹스의 스팟 로봇은 이러한 제약을 동시에 충족시키는 몇 안 되는 로봇 중 하나다. 그러므로 로봇 두뇌인 네불라를 스팟에 통합하는 것은 알려지지 않은 화성 같은 환경을 탐사하는 데 있어 가능성의 경계를 넓히고 있다”고 말했다.

로봇들은 일반적으로 동굴 안에서 의사소통을 할 수 없기 때문에 과학자들은 동굴 내부의 3D 지도, 과학 목표물의 정보 또는 환경에 대한 일반 연구 결과를 포함한 데이터가 지표로 보내져 오기를 간절히 기다린다.

로봇 중 일부는 분석을 위해 동굴 벽에서 작은 샘플을 가져올 무기를 갖추고 있다. 연구진은 인간이 로봇들과 일정 수준의 신뢰를 쌓은 후 이들이 미래 우주 임무의 일부를 자율적으로 수행할 수 있기를 기대하고 있다.

아그하는 “차세대 로봇 몸체와 기계적 이동 능력은 전통적 탐사로봇들이 접근할 수 없었던 새로운 형태의 임무를 가능하게 할 것이다. 또한 속도 및 통과 능력 증가 덕분에 미래 임무들은 전통적으로 화성 착륙 가능 지역에서 너무 멀다고 여겨지는 목적지를 목표로 삼을 수도 있다”고 설명했다.

이성원  sungwonly09@gmail.com
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