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전장을 누비는 감시정찰 4족 보행 로봇... 미래 전장은 어떤 모습일까?

국방홍보원-국방과학연구소 공동기획 - 미래 전장 이끌 핵심 과학기술 <7> 전장을 누비는 감시정찰 4족 보행 로봇

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보행 로봇은 바퀴나 궤도로 움직이는 로봇에 비해 험난한 지형을 돌파할 수 있다는 잠재력이 있어 많은 로봇 연구자의 관심을 받아왔다. 특히 험준한 산이나 풀숲이 우거진 야지 등이 많은 우리나라 지형 특성상 보행 로봇의 필요성이 더욱더 요구돼왔다. 보행 로봇은 2000년대 초까지만 하더라도 기반기술의 부족으로 실험실 안에서 제한적인 데모를 실행하는 것에 그쳐왔다. 그러나 최근 모터 기술 발전, 컴퓨터 하드웨어 성능 향상 및 알고리즘 발전으로 보행 로봇 개발기술이 눈부시게 향상됐다.


미국 보스터 다이나믹스(Boston Dynamics)사(社)의 4족 보행 로봇 ‘스팟(Spot)’.

출처Boston Dynamics 제공.

4족 보행 로봇의 눈부신 발전

보행 로봇 분야에서 가장 뛰어난 성능을 보이는 제품은 미국 ‘보스턴 다이나믹스(Boston Dynamics)’의 ‘스팟(Spot)’이다. 보행 로봇을 전문적으로 연구·개발·제조하는 보스턴 다이나믹스는 1992년 미국 매사추세츠공대(MIT)에서 스핀오프(회사분할·Spin-off)해 창업됐다.

보스턴 다이나믹스는 미 국방부 산하 방위고등연구계획국(DARPA)의 장기적인 지원을 받아 빅독(Big Dog), LS3(Legged Squad Support System) 등 군을 위한 로봇을 개발해왔다. 로봇들은 소음 등의 문제로 실전에 배치되지 못했지만, 보스턴 다이나믹스는 다양한 개발경험을 통해 보행 로봇 관련 기술을 꾸준히 축적할 수 있었다.

스팟은 이 기업의 30년 가까운 보행 로봇 연구개발 역량이 집약된 결과물이다. 스팟은 무게 약 32.5kg, 최고 시속 6km, 최대 가반하중은 14kg이다. 전기모터 방식으로 배터리를 완충하면 약 90분 동안 작동할 수 있다. 360도 카메라가 장착돼 있어 주변의 장애물은 물론 단차까지 인식해 안정적으로 보행할 수 있다. 네 발로 초당 1.58m의 속도로 뛰거나 계단을 오를 수 있으며 방수 기능과 음성안내 기능도 갖췄다.

스팟은 인간을 대신해 센서를 탐지, 계측 기록 및 촬영하는 역할을 할 수 있어 건설 현장과 발전시설, 원자로 해체 현장 등 위험한 환경에서의 활약이 기대된다. 스팟은 이미 여러 산업 현장에 투입되고 있으며 국내에서는 GS건설이 처음으로 건설 현장에 스팟을 도입하기로 했다.

스팟은 지난해 9월 상용화된 이후 임대 형식으로 전 세계 기업들에 제공돼 왔다. 지난 6월에는 7만 4500달러(약 9000만원)에 미국에서 판매되기 시작했으며 최근 유럽과 캐나다로 판매 범위를 넓혔다.

중국 니트리 로보틱스(Unitree Robotics)사(社)의 4족 보행 로봇 ‘에일리언고(AlienGo)’.

출처Unitree Robotics 제공.

최근 보스턴 다이나믹스를 꿈꾸는 중국 로봇 스타트업 ‘니트리 로보틱스(Unitree Robotics)’이 주목받고 있다. 이 회사가 개발한 4족 보행 로봇 ‘라이카고(Laikago)’와 ‘에일리언고(AlienGo)’의 외관은 보스턴 다이나믹스의 ‘스팟’, MIT 김상배 교수팀의 ‘미니 치타(Mini Cheetah)’와 비슷하다. 성능 또한 크게 뒤지지 않는 것을 보면 니트리 로보틱스는 짧은 시간 안에 보행 로봇에 관련된 기술을 상당한 수준까지 끌어올린 것으로 보인다.

니트리 로보틱스는 최근 크기는 작지만 점프 등 역동적인 움직임이 가능하고 단차를 안정적으로 극복할 수 있는 인공지능(AI) 로봇을 1만 달러 이내에 출시하면서 보행 로봇 대중화에 앞장서고 있다.


매사추세츠공대(MIT) 4족 보행 로봇 치타(Cheetah) 3.

출처MIT Youtube 화면 캡처.

위 소개한 보행 로봇들은 모두 전기모터와 배터리로 작동한다. 이러한 전기모터 4족 보행 로봇의 비약적인 성능 향상에는 MIT의 김상배 교수 연구팀의 역할이 컸다. 연구팀은 2014년 빨리 뛰기가 가능한 ‘MIT Cheetah 1’을, 2015년에는 달리면서 장애물을 뛰어넘을 수 있는 ‘MIT Cheetah 2’를, 최근에는 험지 보행이 강화된 ‘MIT Cheetah 3’를 각각 발표했다. 또한 연구팀은 최근 세계 최초로 공중 제비를 돌 수 있는 ‘MIT Mini Cheetah’를 선보여 다시 한번 로봇 연구자들의 주목을 받았다.

이 연구 역시 미 국방부 산하 방위고등연구계획국(DARPA)의 지원을 받아 수행됐다. 이와 관련된 논문 등을 통해 발표된 기술들은 보스턴 다이나믹스와 니트리 로보틱스의 로봇을 비롯해 수많은 로봇의 연구개발에 영향을 미쳤다.


보행 로봇의 미래

4족 보행 로봇의 보행 지능을 높이려는 연구는 계속되고 있다. 지금까지 개발된 기술을 환경 인식 기술과 융합하려는 것이다. 카메라, 라이더(Lidar) 등 시각 센서를 이용해 인식한 환경 정보를 보행 제어에 적극적으로 반영할 수 있다면 보행 로봇의 험지 극복 능력은 비약적으로 향상될 수 있을 것이다.

국방과학연구소(ADD)는 "험지에서도 감시·정찰 임무를 성공적으로 수행할 수 있는 보행 로봇 기술의 개발은 우리나라 국방력 향상을 위해 꼭 필요한 기술이다. 더 나아가 보행 로봇이 우리 생활에서 실용화되는 데 큰 역할을 할 것으로 기대된다"고 밝혔다.  

안승회 기자.

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