"아버님댁에 케어로봇 놔드려야 겠어요"

[테크업팩토리]2022년 기대되는 로봇 新기술

테슬라가 ‘AI데이’에서 공개한 테슬라봇/사진=테슬라

"신차보다 '테슬라봇'이 더 중요합니다."

미국 전기차 업체 테슬라의 일론 머스크 최고경영자(CEO)는 이달 26일 열린 '4분기 실적 콘퍼런스콜'에서 "인간에게 친절하고 위험하고 반복적이며 지루한 업무를 인간 대신 하는 휴머노이드(인간형 로봇)가 시간이 지남에 따라 전기차 사업보다 더 중요해지고 있다"면서 이 같이 밝혔다.

지난해 8월 머스크 CEO는 사내 행사 'AI(인공지능) 데이'를 통해 '옵티머스'(코드명)라고 명명한 휴머노이드를 소개한 바 있다. 이 로봇은 키 172cm, 무게 약 56kg에 시속 8km로 달릴 수 있으며 최대 20kg 물건을 들어 올릴 수 있도록 설계될 예정이다.

머스크의 말대로 최근 노인을 위한 케어로봇에서부터 웨어러블(착용형) 로봇, 방역로봇, 재활로봇 등이 AI와 같은 첨단기술과 접목돼 고도화되면서 '미래형 로봇' 시대가 성큼 다가오고 있다. 정부에 따르면 전 세계 AI 로봇시장은 오는 2023년 123억6000만 달러(약 15조원)에 이를 전망이다.

고령자의 일상 동작과 음성을 인식해 맞춤형 케어 서비스를 제공하는 돌봄 로봇/사진=한국전자통신연구원

AI 돌봄 로봇, 고령자 일상 동작과 음성 인식해 맞춤형 케어

"어르신 약드실 시간입니다."

고령자들의 일상생활을 돕는 이른바 '휴먼케어로봇'이 국내 연구진에 의해 개발됐다. 한국전자통신연구원(ETRI)이 개발한 이 로봇은 고령자를 이해하고 정서적으로 반응하면서 상황에 맞는 개인 맞춤형 서비스를 제공하도록 설계됐다. 이를 위해 연구진은 고령자 일상 행동을 인식하는 기술, 의상 스타일 등 고령자 외형특징을 인식하는 기술 등 총 13개의 로봇 AI 기술을 개발했다고 밝혔다.

이 기술들을 활용하면 고령자를 위한 다양한 로봇 서비스를 제공할 수 있다는 게 연구진의 설명이다. 이를테면 정해진 시간에 약을 복용했는지 확인하거나 함께 운동하면서 자세를 교정하고 리모컨 같은 물건을 어디에 두었는지 위치를 알려드리는 등 다양한 소통이 가능하다.

김재홍 ETRI 인간로봇상호작용연구실장은 "고령자에게 실질적인 도움을 줄 수 있는 로봇 서비스"라며 "현재 로봇이 인지·정서적 지원을 하는 수준에서 나아가 청소, 식사 준비, 심부름 등 일상생활을 지원하는 기술 개발도 목표로 잡아 후속연구를 하고 있다"고 말했다.


고령화 시대에 증가하고 있는 노약자를 위한 웨어러블 로봇 '근육 옷감'도 개발됐다. 실처럼 가는 형상기억합금을 옷감처럼 직조해 만든 신개념 웨어러블 로봇 기술로 노인과 같은 신체약자뿐만 아니라 택배 노동자나 돌봄 노동자와 같은 고강도 신체 노동자들을 위해 스파이더맨의 슈트처럼 착용하면 힘을 낼 수 있는 근력 보조 기술이다.

이를 개발한 한국기계연구원(이하 기계연) 연구진은 국내·외 방직기업, 헬스케어 기업과 함께 기술이전 협의를 진행하고 있으며, 근육옷감의 성능을 고도화하는 한편 대중에게 저렴하게 보급될 수 있는 근력보조 웨어러블 로봇, 재활기기, 헬스케어기기 제품을 개발하기 위한 후속 연구를 준비하고 있다고 밝혔다.

자율주행 방역로봇 현장 테스트/사진=한국기계연구원

코로나19 장기화와 방역의 일상화...진화하는 스마트 방역 로봇

음료를 마신 손님이 자리를 떠나자 로봇이 다가와 소독액을 분사한다. 사람이 많이 모여 집중 방역이 필요한 곳에는 자외선으로 살균 소독한 공기까지 내뿜는다. 코로나19(COVID-19) 장기화로 방역로봇 기술도 한 단계 더 진화하고 있다. 기계연이 카페, 식당 등 실내 다중 밀집 시설에서 자율 방역 소독을 수행하는 AI 기반 스마트 방역 로봇을 개발했다.

매장에 설치된 폐쇄회로(CC)TV를 통해 실내 공간에 머무는 사람을 인식하고 실시간으로 바이러스 분포 관련 정보를 분석해 로봇이 알아서 방역 소독을 한다.

기존 방역 로봇은 사람이 없는 공간에서만 작업하거나 공간 내 바이러스 분포 상태를 고려하지 않은 채 무작위로 방역을 해 효율이 떨어진다는 문제점이 제기돼왔다.

이번에 개발한 로봇은 CCTV로 실내에 머문 사람의 위치·시간 등 데이터를 확보한 뒤 이를 바탕으로 바이러스가 밀집된 지역을 추정, 최적의 살균 동선을 산출하고 방역을 수행하는 '확률 바이러스 지도작성 알고리즘' 기능을 탑재했다.

로봇 개발을 주도한 기계연 김창현 인공지능기계연구실장은 "올해 안에 방역로봇에 대한 실증 작업을 마치면 무인카페나 식당 같은 다중 이용 시설에서 바로 활용할 수 있을 것"이라고 말했다.

비대면 검체 채취 로봇 기술/사진=기계연

이와 함께 비대면 검체 채취 로봇 기술도 실용화를 앞뒀다. 이는 의료진의 감염위험을 크게 줄일 수 있는 기술로 현재 국내 기업에 기술이전됐다. 이를 개발한 기계연에 따르면 얼굴 특징 인식기술을 접목, 검체 채취를 자동화했다. 관계자는 "의료진의 로봇조작 편의성을 증대시키기고 면봉이 삽입될 때의 저항감을 조작자가 직접 느낄 수 있도록 해서 검체 채취의 안전성을 개선하는 후속연구를 진행 중"이라고 말했다.

로봇의수 이미지/사진=게티이미지

사람처럼 움직이며 감각 전달하는 '로봇의수'

한국과학기술연구원(KIST) AI·로봇연구소는 사람처럼 움직이면서 감각을 전달하는 '로봇 의수' 개발을 지원한다. 의수는 팔이나 손이 절단된 환자들에게 잃어버린 신체 일부를 만들어주는 기술을 말한다.

과학기술 발전으로 의수는 단순 모형이 아닌 본연의 기능구현 중심으로 발전에 발전을 거듭하고 있다. 근육 신호를 이용해 원하는 대로 움직여 신체 일부분처럼 사용할 수 있도록 한 '생체신호 기반 의수'가 대표적이다. 하지만 손의 다양한 기능을 구현하면서 촉감까지 그대로 느끼는 정말 내 손 같은 로봇의수 개발엔 아직 도달하지 못했다.

로봇의수 사용자가 직관적으로 촉감을 느끼기 위해서는 절단 환자의 말초신경에 신경 전극을 이식해 로봇의수와 연결해야 한다. 하지만 이런 신경 전극 이식에 거부감을 느끼는 환자가 많다. 신경 전극 이식 후 경과를 살피기도 어려울 뿐 아니라 시간 흐름에 따라 이식한 전극의 기능적 오류도 자주 발생한다.

빠르면서 고심도, 고해상도의 말초신경 내 미세조직과 이식한 신경전극을 고속으로 관찰할 수 있는 영상장비 /사진=한국과학기술연구원

KIST 지능로봇연구단은 이를 해결하기 위한 영상장비를 최근 개발했다. 이는 팔에 말초신경 내 미세조직과 이식된 전극을 들여다볼 수 있다. 전극 이식상태를 즉각 파악해 로봇의수 시스템의 안정성과 장기간 사용성을 높일 수 있다는 게 연구진의 설명이다.

이 영상장비 개발을 주도한 황동현 박사는 "기존 보다 5.1배 향상된 고해상도 영상장비로 말초신경 인터페이스 연구 방법을 획기적으로 바꿀 수 있을 것"이라고 말했다. 이어 "로봇의수가 상용화되기 위해서는 영상장비뿐 아니라 신경전극, 생체신호 분석, 로봇제어알고리즘기술 등 다양한 분야가 함께 발전해야 한다"면서 "실용화에서 제일 중요한 안정성과 장기적 기능성 해결에 도움을 줄 수 있는 장비가 개발된 만큼 로봇의수 실용화를 앞당길 수 있을 것"이라고 덧붙였다.

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