[특집] 우리가 어떤 로봇입니까, 배달 로봇!

로보틱스 트렌드 ③
  • 2017년 08월호
  • 김영학 기자, yhk@elec4.co.kr


〈출처: 스타십 테크놀로지스〉


올해 로봇 시장을 둘러싼 현재까지의가장 큰 이슈는 배달 로봇의 상용화와 협동 로봇의 인기에 있다. 

현 시대의 로봇은 생산성 극대화라는 목적에 맞게 대량생산 시스템의 근본을 변화시킬 수 있다. 좀 더 먼 이야기이긴 하지만 인공지능과 결합된 로봇이라면, 빅데이터로 예측하고 분석해 실시간으로 수요에 대응이 가능해진다. 자율주행 로봇이 컨베이어 벨트를 대신하고 있고 모듈화된 로봇 제조 셀이 스스로 제품에 따라 자신을 재구성하는 상황에서 우리는 로봇을 생산성이나 효율성 유지 차원이 아닌, 사람이 원하는 제품을 생산하고 공급하는 최적의 프로세스로 인식해야 할 때다.

나아가 서비스용 로봇은 다양한 시도 끝에 고령화 시대에 인간을 돌보고 보호할 수 있는 방향으로 발전해 나아가고 있다. 특히 이동성과 관련한 기술을 보유한 자동차 기업과 같이 연관 기술을 보유한 기업들이 로봇 시장에 뛰어들면서 기술 향상에 기여하고 있으며, 다양한 서비스 기업들이 로봇 회사와의 제휴를 통해 서비스 질을 개선해 나아가기 위한 실험적인 도전을 감행하고 있다.

혼다&도요타 인간 지원 로봇 개발 박차 

혼다, R&D 센터X에서 로봇 연구 본격화
혼다(Honda)의 연구개발 자회사인 혼다기술연구소는 2017년 4월에 로봇 기술, 모빌리티 시스템, 에너지 관리 등의 새로운 영역을 담당하는 연구개발 조직으로 R&D 센터X를 신설한다고 발표했다. 혼다는 창업 이래 ‘삶의 가능성이 확대되는 기쁨’을 제공한다는 목표를 갖고 다양한 제품을 통해 인간의 이동과 삶의 발전을 목표로 삼아왔다.

그 목표는 주로 자동차와 바이크를 통해 구현됐다. 하지만 최근 인공지능과 빅데이터를 비롯한 디지털 기술의 발전으로 다양한 분야에서 가치를 창출할 수 있는 가능성이 확대됨에 따라, 혼다는 지금까지와는 다른 방식으로 새로운 가치 영역을 창출하는 연구개발 조직의 필요성을 느꼈다.

혼다는 R&D 센터X의 신설을 통해 로봇에 대한 연구를 더욱 적극적으로 진행할 계획이다. 특히 로봇 기술과 이동을 위한 시스템 등 자율적으로 움직이는 기계와 시스템에 대한 연구와 함께 로봇의 이동과 관련한 에너지 관리에 대한 연구도 포함되어 있다.

혼다는 로봇 기반 기술로 ‘사람과 협조하는 인공지능 기술’을 연구한다고 밝혔는데, 여기에서 ‘협조한다’는 의미를 ‘사람의 감정을 이해하고 공감하는 것’, ‘사람들 속에 깃들어 함께 성장해 가는 것’, ‘주역인 사람의 가능성을 확대해 나가는 것’이라고 규정했다. 이에 혼다는 사람과 협조하는 인공지능 기술을 탑재한 다양한 시스템과 제품, 서비스를 통해 사람이 돋보이는 로봇 사회를 창조하는 것을 목표로 삼겠다고 밝혔다.

이를 위해 혼다는 오픈 이노베이션을 통한 외부와의 전략적 제휴도 도모할 방침이다. R&D 센터X의 외부 정보는 2016년에 개설한 혼다 혁신연구소 도쿄(HIL-TK)가 담당한다. 이 연구소는 ‘사람과 협조하는 인공지능 기술’과 ‘자동차의 지능화를 목표로 한 디지털 기술’ 연구를 메인 테마로 삼아 R&D 센터X가 담당하는 새로운 가치 영역뿐만 아니라, 자율주행, 커넥티드카 등 기존 영역을 포함한 연구개발을 담당하고 있다.


CES 2017에서 혼다가 전시한 감정엔진이 탑재된 혼다 뉴 V 〈출처: 혼다〉

이동수단에 새로운 기술을 탑재하려는 노력은 CES 2017에서도 드러났다. CES에서 혼다는 인공지능(AI) 기반의 감정엔진인 HANA(Honda Automated Network Assistant)를 탑재해 자율주행 기능을 갖춘 EV 콘셉트카인 혼다 뉴 V(Honda Neu V)를 선보였다. 감정엔진은 드라이버의 표정이나 말투에서 스트레스 상황을 판단하고 안전 운전을 지원하는 것 외에 라이프 스타일과 취향을 학습해 상황에 따른 선택사항을 제안하는 등 커뮤니케이션이 가능한 자동차 구현을 실현하고 있다.

또한 혼다 라이딩 어시스트(Honda Riding Assistant)는 아시모(ASIMO)로 대표되는 휴머노이드 로봇 연구에서 축적한 독자적인 밸런스 제어 기술을 적용한 바이크다. 이 바이크는 라이더가 탑승 유무와 상관 이 스스로 균형을 유지할 수 있으며, 만약 라이더가 약간의 균형을 잃더라도 자체적으로 균형을 유지해 저속 주행이나 정지 시의 흔들림, 주차 시의 전도 위험을 줄일 수 있다. 

또한 혼다는 ROS(로봇 운영 시스템)을 지원하는 API를 탑재한 UNI-CUB β를 선보였다. 이 이동 기기는 원격 조작이 가능해 무인으로 짐을 나를 수 있고, 미리 프로그램된 경로에서 사람을 안내하는 등 다양한 활용이 가능한 이동기기다.

도요타, 인간지원로봇 가정용 테스트 성공
한편 도요타(Toyota)는 북미지역에서 인간지원로봇(Human Support Robot: HSR)의 가정 내 테스트를 성공적으로 마쳤다. HSR은 일본처럼 초고령화와 인구감소 문제로 장기 요양 보호에 대한 수요가 급증하고 있는 곳에서 활용도가 높은 지원용 로봇이다.

HSR은 도요타가 노인 및 장애인이 스스로 가정에서 생활할 수 있도록 지원하기 위한 이동이 가능한 보조 로봇으로 개발됐다. 부드럽게 움직이는 로봇 팔과 망원경이 탑재되어 있어 물건을 들어 옮기는 기능을 수행할 수 있다. 특히 손으로 잡기 어려운 물체는 진공으로 빨아들여 옮길 수 있다. 또한 물체 인식이 가능해 사람이 원하는 물건을 가져다 줄 수도 있다.


도요타에서 개발한 인간지원로봇은 고령화와 인구 감소 시대에 고령자와 장애인에게 도움을 주기 위한 보조 로봇으로 개발됐다. 〈출처: 도요타〉

도요타가 테스트에 성공한 영상은 아프가니스탄에서 복무하던 중 사고로 목 아래 전신이 마비된 상이군인을 돕는 HSR의 모습이 담겨 있다. 사람이 터치스크린에서 명령어를 누르면 팔을 뻗어 문을 여는 스위치를 누르거나 물병을 가져다 주기도 한다. 

2007년부터 로봇 파트너 프로그램을 추진해온 도요타는 2011년에 다치거나 아픈 환자의 재활을 돕는 로봇을 공개했고 2015년에는 도요타 리서치 연구소를 만들어 자율주행 자동차, 가정용 보조 로봇을 위한 인공지능(AI)을 개발하는 한편, 인공지능 관련 회사들에 꾸준히 투자하고 있다.

대학에서도 고령자의 삶을 돕기 위한 로봇 연구가 한창이다. 일본 와세다 대학은 1960년부터 로봇을 개발해 왔는데, 2003년부터는 고령화 시대에 인간과 로봇이 공생할 수 있는 기술을 위한 프로그램을 시작했다. 그리고 2015년에 미래로봇연구소를 설립해 초고령 사회, 인간과 로봇 간의 상호 협력, 재난의 재건 및 회복, 헬스케어 분야에 연구를 집중하고 있다.

미국, 유럽에선 배달 로봇 대세 

서비스용 로봇 중 최근 인기를 모으고 있는 것은 바로 배달 로봇이다. 수 km 내외를 배달할 수 있는 로봇은 현재 미국의 실리콘 밸리와 유럽에서 상용화되고 있는 추세다.

스타십 테크놀로지스(Starship Technologies)는 물건을 배달하는 무인 택배 배달 로봇을 개발했다. 6개의 바퀴로 움직이는 이 로봇은 평균 6.4 kmh로 움직이며 내장된 지도와 GPS, 자이로스코프, 9대의 카메라 등의 센서를 이용해 장애물을 피해 목적지까지 이동한다. 약 9 kg까지 물건을 실을 수 있어 배달 음식이나 의약품, 가벼운 생필품을 배달하는 데 적합하다. 특히 고객은 전용 앱을 통해 실시간으로 배송여부를 추적할 수 있으며, 주문자에게만 전송되는 PIN 코드를 통해 물건을 찾을 수 있다.


스타십 테크놀로지스의 배달 로봇은 내장된 지도와 GPS, 자이로스코프, 9대의 카메라 등의 센서를 이용해 장애물을 피해 목적지까지 시속 6.4 km로 이동할 수 있다. 〈출처: 스타십 테크놀로지스〉?

단점은 메인 스테이션에서 최대 5 km까지만 이동이 가능하기 때문에, 곳곳에 메인 스테이션을 설치해야 한다는 점이다. 하지만 배달 후 메인 스테이션으로 복귀한 이 로봇은 다음 배달 전까지 스스로 충전을 하는 기능은 장점으로 꼽힌다.

중요한 것은 법규다. 레코드(Recode)에 따르면, 최근 버지니아 주와 아이다호 주에서 배송 로봇을 주 전역에서 사용할 수 있는 법률이 통과했다. 이 새로운 법안은 스카이프(Skype)의 공동 설립자인 안티 헤인라(Ahti Heinla)와 야누스 프리스(Janus Friis)에 의해 설립된 에스토니아(Estonia)에 위치한 스타십 테크놀로지스의 도움으로 작성됐다.

스타십 본사는 현재 에스토니아에 있지만 버지니아나 아이다호에서 직원 없이도 원격조정이나 모니터링을 통해 합법적으로 로봇을 운영할 수 있다. 시행되는 법률은 로봇을 조종할 수 있는 사람이 항상 가까이 붙어 감시할 필요는 없지만, 적어도 원격으로 모니터링하고 문제가 발생할 경우 신속하게 조작 권한을 인계할 수 있어야 한다. 문제는 배달 로봇의 사양이 규격화되어 있어 스타십에서 개발한 로봇 이외에는 이 법률을 충족하지 못할 수도 있다는 점이다.

법률에는 배송 로봇의 속도가 최대 10마일(약 16 km), 본체 무게 50파운드(약 22 kg) 이하로 정해져 있다. 따라서 2017년 4월부터 샌프란시스코에서 배달 서비스를 시작한 로봇 배달 회사인 마블(Marble)의 배달 로봇 본체가 80파운드인 점, 또 다른 지상로봇 제조회사인 베스파(Vespa)의 기타 로버(Gita Rover)는 사람을 따라 가방을 들고 다닐 수 있는 무게가 70파운드로 설계된 점을 고려할 때, 해당 법률이 활용성 측면에서 논란이 되고 있다. 또한 위스콘신주에서도 자율형 지상 배달 로봇의 법적 운영에 대한 법안이 논의 중인데, 80파운드의 무게 제한이 가장 유력해 보인다. 

이에 대해 마블의 CEO인 매트 델라니(Matt Delaney)는 레코드 측에 성명서를 통해 “마블의 로봇은 전기로 이동하는 스쿠터의 폼팩터를 중심으로 설계됐다. 법률에 배달로봇의 무게 제한이 합리적이라고 생각하지 않는다”고 전했다. 마블은 샌프란시스코의 시의회와 배달 로봇 규정에 대해 논의 중이다.

법률적 논란은 있지만, 이미 미국과 유럽을 중심으로 퍼지고 있는 배달 로봇은 그 영역을 점차 확대해 나아가고 있다. 도미노피자 엔터프라이즈는 2017년 3월 스타십과 손잡고 독일과 네덜란드에서 올해 중으로 피자 배달용 자율주행 로봇을 시험 운용하기로 했다. 2016년 8월에 뉴질랜드에서 드론으로 피자를 배달하는 실험에 성공한 적도 있는 도미노는 이번 배달 로봇 프로젝트를 수행하기 위해 그룹 내부에 도미노 로보틱 그룹을 신설했다.

또한 2107년 4월에는 미국 샌프란시스코에서 옐프(Yelp)가 자사 음식 배달 서비스인 ‘잇 24(Eat 24)’에 마블이 배달 로봇을 이용한 로봇 배달 서비스를 실시한다고 발표했다. 마블의 배달 로봇은 카메라, 초음파 센서, 라이더 기술이 탑재되어 있으며 고해상도의 3D 지도를 활용해 낮과 밤에 상관없이 이동이 가능하며 인도와 건물 등도 인식할 수 있다. 물론 앞서 언급한 대로 법률적인 논의가 존재하지만 이 문제가 해결될 경우, 미국 전지역에 배달 로봇 서비스를 확대할 수 있을 것으로 기대하고 있다. 또한 마블은 장기적으로 온도 제어 기능을 적용해 배달 로봇을 냉장고나 오븐으로도 활용할 수 있게 만들 계획이다.


마블의 배달 로봇은 샌프란시스코에서 음식 배달 서비스인 '잇 24'에 활용되고 있다. 이 로봇은 카메라, 초음파 센서, 라이더 기술이 탑재되어 있다. 〈출처: 마블〉

영국 유통회사인 테스코도 로봇을 이용한 상품 배송 서비스를 추진하고 있다. 테스코는 반경 4.8 km 이내의 매장이나 배송 허브에서 물품을 운반하고 고객은 스마트폰을 이용해 진행 상황을 추적할 수 있게 된다. 테스코는 배송 로봇이 수백 명의 배달 직원 역할을 할 것으로 기대하고 있다. 

한국에서도 산업용 협동 로봇과 함께 바퀴형 이동 로봇에 대한 국가표준이 준비 중이다. 국가기술표준원은 스마트 공장 보급 및 확산과 연계해 협동로봇의 수요를 창출하고 서비스 로봇인 이동로봇의 안전성 확보 및 품질 향상을 통해 경쟁력을 강화하기 위해 국가 표준을 제정하기로 했다. 

이중 바퀴형 이동 로봇은 주행 상황에서 이동 불가, 낙하 등을 방지할 수 있는 구조 안전성 등을 요구 사항으로 규정했고, 속도, 정지 거리, 최대 경사각 등 성능 측면에서는 제조사가 표시하도록 했다. 국가기술표준원은 국가표준 제정안 입안예고 의견 수렴 후, 산업표준심의회를 거쳐 2017년 10월 중에 제정고시할 계획이다.

협동 로봇, 확실한 표준화 필요 

서비스 로봇에서 가정 지원용 로봇과 배달 로봇이 주목을 받고 있다면, 산업용 로봇에서는 지난 해에 이어 협동 로봇(Cobot)이 여전히 관심의 대상이다.

2017년 5월 5일, DHL은 영국 내 로봇 개발 프로그램의 첫 단계로 4대의 소여(Sawyer) 로봇을 구매했다고 발표했다. DHL은 협동 로봇인 소여를 영국 내 19개의 물류 센터에서 유연하게 사용할 계획이다. 소여는 현재 사용 가능한 가장 진보한 협동 로봇 중 하나로 꼽히고 있는데, 반복적인 작업을 자동화해 생산 및 창고 직원을 지원할 수 있다. DHL은 소여를 도입하기 전, 애완동물 사료, 제과류, 캔 음료 등을 포장하는 시험을 진행했는데, 성공적으로 시험을 통과함에 따라 도입을 결정했다고 밝혔다. 또한 DHL은 이에 앞서 4월에 미국 테네시 주 고객 배송 센터에 로커스봇(Locusbot)을 도입하기도 했다.


DHL은 영국 물류 센터에 리싱크 로봇의 협동 로봇인 소여를 도입한다고 밝혔다. 〈출처: DHL〉

DHL처럼 협동 로봇을 적극적으로 도입하는 기업이 증가하고 있지만, 다른 로봇 시스템이 제조업에서 활동하고 있는 기업과 연구원들의 요구사항을 충족하기 시작한 반면, 협동 로봇은 여전히 발전이 필요한 초기 단계인 상태다.

전문가들은 초기인 만큼 인간의 안전을 위해 다양한 문제를 제기하고 있다. 안전과 성능은 항상 속도와 정확성과 관련이 있는데, 협동 로봇 제조사들이 국제 표준화기구에서 제시한 안전 규격 ISO/TS 15066을 준수하기 시작하면서 기존보다 안전성이 크게 향상됐다.

그로 인해 근로자와 로봇 간의 작업공간이 분명히 구분됐던 것과 달리 작업공간을 공유하는 협동 로봇은 안전사고의 가능성을 최소화하기 위한, ‘0’으로 만들기 위한 기술적이고 실질적인 조치뿐 아니라 법령, 보험 등의 사회적 제도 확립도 필요하다. 그로 인해 제정된 ISO/TS 15066는 강제성을 갖는 규범적 규정이 아닌 단순 참고 또는 권고의 이미가 있는 정보적 규정으로 되어 있다. 따라서 협동 로봇 제조사가 이 규정을 준수하려는 자체적인 노력이 필요하다. 실제 협동 로봇 시장에서 이 기준을 충족하는 로봇들이 출시되고 있어 시장 확대에 기여하고 있다는 점은 다행스럽다 할 수 있다.

협동 로봇 시장은 유니버셜(Universal), ABB, 쿠카(KUKA), 리싱크 로보틱스(Rethink Robotics) 등이 앞서가고 있다. 아직 시장이 성장 단계에 오르지 않은 상황임에도 협동 로봇 시장은 장래성 때문에 경쟁이 치열해지고 있다. 한화테크윈도 2017년 3월에 협동 로봇 시장에 진출한다고 발표했다.

한화테크윈에서 개발한 협동 로봇인 HCR-5(Hanwha techwin Collaborative Robot)은 하나의 제어기로 2대의 로봇을 운영할 수 있어 초기 투자비 절감이 가능하다는 점이 특징이다. 또한 로봇 팔의 작업 반경이 91.5 cm로 동급 제품 중 가장 넓고 반복 정밀도도 0.1 mm를 실현했다. 로봇 무게도 20 kg에 불과해 지게차 등 특별한 운반 장비 없이도 이동이 가능하다. 한화테크윈은 프로그램도 단순화했다. 즉 복잡한 프로그래밍 없이 사용할 수 있는 사용자 인터페이스, 터치식 작업지시 모니터, 로봇을 손으로 움직여 작업을 지시할 수 있는 기능 등을 적용했다.

협동 로봇은 기존의 무인 산업용 로봇이 비싸고 넓은 공간과 숙련된 전문가가 필요한 데 비해 넓은 공간이 필요 없고 사용법이 쉽고 안전하며, 가격경쟁력도 갖추고 있다.


한화테크윈에서 발표한 협동 로봇 HCR-5는 하나의 제어기로 2대의 로봇 운영이 가능하다. 〈출처: 한화테크윈〉

건축 현장에 로봇 등장할까

한편, MIT의 네리 옥스만(Neri Oxman) 교수가 이끄는 연구진은 3D 프린팅 기술을 활용해 크고 튼튼한 집을 빠르게 지을 수 있는 기술을 발표했다. 이 시스템으로 구축된 구조물은 기존의 건설 방법보다 빠르고 저렴하게 건설이 가능하며, 고객과 제작자의 요구에 맞출 수 있는 장점을 지니고 있다.

이 시스템은 대형 산업용 로봇 팔을 운반하는 차량으로 이뤄져 있다. 그리고 그 차량에는 작고 정밀한 작업이 가능한 이동형 로봇 팔이 장착되어 있다. 고정밀의 제어가 가능한 로봇 팔은 노즐을 이용해 콘크리트 또는 스프레이 단열재를 원하는 곳에 분사하는 방식으로 건축물의 주요 구조물을 건축할 수 있다.

연구팀은 이 시스템을 이용해 직경 50피트, 높이 12피트 크기의 돔 벽면의 기본 구조를 14시간 만에 완성했다. 초기 테스트는 완성된 콘크리트 구조물을 형성하는 데 사용되는 발포 절연 프레임워크를 제작해 진행했다. 폴리우레탄 발포 몰드 내부를 콘크리트로 채우는 3D 프린팅 방식은 전통적으로 건설 현장에서 사용된 콘크리트 거푸집 기술과 유사하다. 연구진은 이러한 접근 방식으로 기존 건물의 건물과 장비에 쉽게 적용할 수 있다고 설명했다.


MIT는 3D 프린팅 기술을 활용, 로봇 팔로 빠르고 튼튼하게 구조물을 건축할 수 있는 기술을 개발했다. 〈출처: MIT〉

연구팀은 자급자족을 이 시스템의 목표로 개발했다. 특히 전체 시스템은 전기로 작동하는데, 태양 전지판도 갖추고 있어 전력 공급에 있어 효율성도 확보했다. 따라서 개발도상국이나 폭풍우, 지진 등의 재난을 겪은 지역에 배치해 구호 활동에 곧바로 사용이 가능하다.

사이언스 로보틱스(Science Robotics) 지에 해당 논문을 기고한 스티븐 키팅(Steven Keating) 박사는 “미래에 달이나 화성, 남극 대륙에 이 시스템을 보내면 몇 년 간 쉽게 건물을 지을 수 있다”고 말했다. 또한 “건설업계는 아직도 수백년 동안 같은 방식으로 일하고 있다”며 “건물은 직선이고 대부분 단일 재료로 만들어져 톱과 못 등을 이용해 표준화된 계획에 의해 지어지고 있다”고 말했다. 

연구원들은 이 시스템을 디지털 건설 플랫폼(Digital Construction Platform: DCP)라고 부른다. 3D 프린팅 시스템의 노즐은 분사되는 재료의 밀도를 변화시키고 다른 재료와의 혼합도 가능하다. 특히 복잡한 모양과 오버행(Overhang)도 만들 수 있다. 콘크리트가 부어지기 전에는 필요한 배선 및 배관을 금형에 삽입해 한번에 완성된 벽 구조를 구현할 수 있다. 또 온도, 조명 및 기타 매개 변수에 내장된 센서를 사용해 공정 중 수집된 현장 데이터를 통합해 구조물이 건설 중에도 구조를 조정할 수 있다.

로봇 분야는 다각도로 기술이 개발되고 성장하고 있다. 특히 본문에서 언급하지 않았지만 2020년까지 상용화된 로봇의 40%가 인텔리전스 기능이 탑재된, 예를 들어 인공지능 기반의 로봇이 네트워크화되어 서로 연결됨에 따라 전체적인 로봇 운용의 효율성이 현재보다 200% 이상 개선된다는 전망도 있다. 또한 현재 물류, 의료, 공공, 개인 서비스 등에서 로봇을 이용하는 추세의 증가와 더불어 배달 로봇의 대중화에 힘입어 O2O 업계에도 로봇 시스템 도입이 활성화될 것으로 전망된다.  

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