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33 기계저널 CK

33 기계저널 CK

담당위원 권동수

테마 기획

○○ 우우리리나나라라의의 로로봇봇산산업업 및및 연연구구의의 현현황황과과 전전망망

○○ 지능형 로봇 산업의 현황과 전망

○○ 국국방방로로봇봇과과 자자율율화화 기기술술의의 발발전전 전전망망

○○ 차세 성장 동력으로서의 지능 로봇 기술

○○ 이이족족보보행행의의 구구현현 및및 문문제제점점에에 관관한한 고고찰찰

○○ IT와 RT의 융합 : URC

로봇산업및연구의현황과전망

바야흐로 20세기에 들어서

면서 로봇은 급격한 속

도로 중 속으로 다가왔다. 시

를 일구어온 청장년층에게‘아톰,

태권브이, 마징가제트’로 표되

던‘로봇’이, 지금은 어린 아이들

조차 실제로 걷고 움직이는‘휴

보(HUBO)’나‘아이보(AIBO)’를

떠올리는 시 가 되었다. ‘로봇’

이라는 단어가 더 이상 생소하거

나 상상을 불러일으키는 단어가

아니라 친숙하고 흥미로운 현실

속의 단어로 다가오게 된 것이다.

과연 우리는 실제로 얼마나 많

은 로봇을 사용하고 있을까. 국제

로봇공학연맹(IFR)에서 분석한

자료에 따르면 우리나라는 미국,

일본, 독일 등에 이은 세계 5위

의 로봇 사용국으로(2003년 기

준 4만 7,845 ), 이미 규모 있

는 로봇시장을 형성하고 있다. 그

34 기계저널 CK

34 기계저널 CK

테마기획 로봇산업및연구의현황과전망

34 기계저널제46권제5호

권 동 수 I KAIST 기계공학과, 교수∙HRI-RC 센터장 _e-mail : [email protected][

이 에서는 우리나라 로봇산업이 연구적∙산업적 측면에서의 발전 현황과 앞으로 발전해

나아갈 방향에 해서 간략히 소개하며, 아울러 이번 테마기획의 구성배경과 소개하는 각

소주제의 중요성을 소개한다.

우리나라의 로봇산업 및 연구의 현황과 전망

]

그림 1 우리나라 로봇 매출 추이

출처 : ‘지능로봇산업실태조사보고서’, 한국지능로봇산업회, 2004.

3500

3000

2500

2000

1500

1000

500

0

억억

원원

2003년 2004년 2005년

산업용

교육용

완구용

서비스 요 및 타

35 기계저널 CK

35 기계저널 CK

Journal of the KSME 35

러면 이와 같은 로봇산업 기반에

맞게 다양한 종류의 로봇이 산업

전반에 걸쳐서 사용되고 있을까.

그림 1은 한국지능로봇산업회가

분석한 2003년부터 현재까지 우

리나라 로봇 매출 추이를 보여준

다. 그림 1에서 볼 수 있는 것처

럼 우리나라는 로봇의 사용 수

에 비해 로봇의 종류는 산업 현

장에서 제품을 생산하거나 조립

하는 데 이용되는 산업용 로봇에

집중되어 있음을 알 수 있다. 더

구나 아직까지 국내 로봇산업이

중소기업 위주로 구성되어 있기

때문에 산업용 로봇을 제외하고

는 교육용과 완구용 등에 집중될

수밖에 없는 형편에 있다. 우리나

라의 로봇 산업은 시 변화에 따

른 로봇 종류의 다변화가 절실히

요구되고 있다고 할 수 있겠다.

그러면 향후 세계 로봇 시장은

어떻게 변해갈 것이며 우리는 어

떻게 계획하고 처해 나아가야

할까? 일본 로봇공업협회의 추정

에 따르면 2020년경에는 로봇산

업의 규모가 현재의 자동차산업

을 추월할 것이라고 예측하고 있

다. 뿐만 아니라 전세계 각 기관

에서 로봇산업의 비약적인 발전

을 예측하고 있으므로 로봇산업

성장의 중요성은 충분히 공감할

수 있다. 로봇산업이 성장과 함께

구체적으로 어떤 형태로 발전해

갈지 살펴보자. 한국한림공학원이

현재 로봇개발 방향과 세계 유수

기관의 전망치를 바탕으로 분석

한 세계 로봇시장 전망(그림 2)에

따르면, 2025년까지 로봇산업

전체의 규모는 최소한 현재의 5

배 수준으로 성장하며, 특히 지능

형서비스 로봇과 군사용, 의료용

등의 특수로봇 시장이 현재의

15~20배 수준으로 급격하게 성

장하여 산업용 로봇과 비슷한 규

모를 차지하게 될 것임을 보여준

다. 그러므로 세계 최고 수준의

로봇산업 기반을 갖추고 있는 우

리나라도 산업용 로봇 중심의 구

조에서 벗어나 세계로봇 시장의

다변화에 맞춰 발 빠르게 연구

개발에 힘써야 할 것이며, 이에

맞춰 정부에서도 로봇기술을 국

가성장동력산업으로 지정하여 지

능형 로봇을 중심으로 한 연구

투자에 박차를 가하고 있다.

위에서 언급한 로봇산업에

한 시 의 요구에 맞춰, 이번 테

마기획에서는 향후 우리나라 미

래 로봇개발의 핵심을 차지하는

요소 기술인‘지능형 로봇’, ‘국

방 로봇’, ‘인간형 로봇’그리고

‘편재형 로봇 (Ubiquitous

Robotic Companion)’에 해

서 각 분야의 저명한 연구자 분

들의 을 소개하게 되었다. 각

분야의 중요성과 내용을 간략히

요약하자만 다음과 같다.

�지능형 로봇산업의 현황과

전망 : 아직 중소기업 중심으로

이루어지는 우리나라 로봇산업에

서 국가의 지원과 투자는 가장

필수적인 요소라고 할 수 있다.

이 에서는 차세 성장동력 기

술인 지능형 로봇 산업의 구체적

인 현황, 그리고 이 분야의 지속

적이고 체계적인 발전을 위해서

산업자원부에서 추진하고 있는

발전 계획과 비전에 해서 소개

한다.

우리나라의로봇산업및연구의현황과전망

그림 2 세계 로봇시장 예측

억

달러

출처 : ‘로봇산업의 육성방안’, 한림원, 2004.

300

250

200

150

100

50

0

2005년 2010년 2015년 2020년 2025년

산업용

지능형서비스로봇

군사 및 특수목적용

기타

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�국방 로봇과 자율화 기술의

발전 전망 : 국방 기술은 한 나라

의 과학기술을 표하는 기술이

라 할 수 있다. 국방장비는 점점

무인화.첨단화되어 가고 있으며,

로봇 기술의 발전과 함께 우리나

라에서도 국방 로봇 분야에서도

선진국 열에 들어서기 위한 연

구가 진행되고 있다. 이 에서는

국방과학연구소를 중심으로 한

우리나라 국방 로봇의 연구 현황

과 목표에 해서 소개한다.

�차세 성장 동력으로서의

지능 로봇 기술 : 로봇에 한 사

람들의 수요 변화와 함께 미래

로봇 시장에서 지능로봇이 차지

하는 비중은 매우 클 것으로 예

측되고 있다. 이 에서는 세계적

인 로봇공학의 발전 추세를 구체

적으로 살펴보고 향후 지능로봇

이 어떤 분야에서 어떤 역할을

하게 될지 예측해본다. 그리고 우

리나라의 로봇기술 발전 방향을

짚어보고, 구체적인 연구 기술 개

발분야를 살펴본다.

�이족보행의 구현 및 문제점

에 관한 고찰 : 인간형 로봇‘휴

보(HUBO’의 탄생으로 로봇 전

문가뿐 아니라 일반인들에게조차

두 발로 걷고 뛰는 인간형 이족

보행 로봇에 한 관심이 급격히

증 되었다. 인간처럼 걷고 뛸

수 있는 로봇의 개발은 비단 인

간형 로봇이라는 상징적인 의미

를 넘어서 최고 수준의 로봇의

설계와 제어 관련 기술을 요구하

므로 매우 중요한 연구 분야이다.

이 에서는 이족보행 로봇을 개

발하여 인간과 같은 자연스럽게

걷는 동작을 구현하는 데 있어서

현재 기술의 한계를 구체적으로

살펴보고, 가능한 해결 방법과 기

술 발전 전망을 살펴본다.

�IT와 RT의 융합-URC : 미

래의 로봇은 네트워크를 기반으

로 연결되어, 다양한 공간에서 다

양한 서비스를 제공할 수 있게

될 것으로 예상되고 있다. URC

(Ubiquitous Robotics Companion)

란 이러한 IT기술과 로봇공학 기

술인 RT기술을 융합하여, 언제

어디서나 필요한 서비스를 제공

해주는 미래형 편재형 로봇 시스

템을 말한다. 이 에서는 이미

세계 최고 수준에 이르러있는 우

리나라의 IT기술에 로봇 기술을

융합한 URC 연구 기술과 현재

개발 중인 연구 내용을 소개한다.

이번 기회를 통해 우리나라의

로봇 연구와 산업의 발전방향에

해서 독자 여러분께 알려드릴

수 있게 된 것을 로봇공학자의

한 사람으로서 기쁨과 광으로

생각하며, 아울러 연구에 매진하

느라 바쁘신 중에도 불구하고 좋

은 원고를 제출해주신 각 분야

전문가들께 감사 드린다.


기계용어해설

향피스톤 기관(Opposed Piston Engine)

2사이클 디젤 기관의 1형식으로, 실린더 중에 마주보게 배치한 2개의 피스톤이 동시에 반 방향의 운동을 하는 기관.

원숏 멀티바이브레이터(One-shot-multivibrator)

하나의 트리거를 써서 안정상태에서 준안정상태로 반전시킨 후 다시 원상태로 되돌아올 때까지의 시간간격 T의 구

형파를 발생시키는 회로.

자동 계수조정 PID알고리듬(Self-tuning PID Algorithm)

PID제어기의 게인들이 처음부터 일정하게 정해지는 것이 아니라, 임의로 설정된 성능지수를 최소화 시키도록 자동

적으로 조절되어지는 알고리듬을 말한다.

37 기계저널 CK

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지능형 로봇의 정의 및분류

로봇은 일꾼을 의미하는 체코

어 Robota에서 유래하며, 1920

년 체코의 극작가 카렐 차페크의

희극소설 RUR(Rossum’s Uni-

versal Robots)에서 처음 사용

되었다. Webster 사전에는“사

람의 기능을 수행하는 자동장치

혹은 인간의 형태를 한 기계”로

정의되어 있다. 로봇 기술은 인간

을 가장 완전한 로봇으로 보고

인간을 목표로 발전하고 있으며,

로봇 기술의 세 가지 발전 방향

은 인간형, 동물형 및 환경/작업

적합형이다.

1960년 미국 Unimation 사에

서 유압으로 작동되는 최초의 산

업용 로봇 Unimate를 개발한 이

후 일본에서 산업용 로봇에 투자

를 시 작 하 여 1970년 에

FANUC, Kawasaki, Yaska-

wa, Nachi 등에서 전기모터를

이용한 산업용 로봇을 개발하

으며, 1980년 에는 다양한 기술

이 학제적으로 결합되면서

PUMA, DDArm, SCARA 등 현

적 산업용 로봇이 탄생되어 확

산되었다. 한국은 이 시기에 산업

용 로봇에 한 투자를 시작하

다. 1990년 는 산업용 로봇이

업제적 결합으로 다양한 산업분

야로 확산되어 그 적용분야가 폭

발적으로 확 되는 성숙기 고,

동시에 로봇 시스템이 지능화되

면서 퍼스널 로봇이 탄생되는 전

환기 다. 이후 로봇 기술은

IT/BT와 융합되면서 2000년 일

본 Honda 사에서 최초의 휴머

노이드인 ASIMO(Advanced

Step in Innovative Mobility)

가 개발되었고, 디지털 융합

(digital fusion)에 의해 오락용,

경비용, 청소용, 교육용 로봇 등

다양한 퍼스널 로봇이 성장, 확산

되기에 이르 다.

지능형 로봇이란, 주변 환경의

변화나 작업의 변경에 한 인식

이 없이 사람의 지령에 의해 피

동적, 반복적 작업을 수행하던 과

테마기획로봇산업및연구의현황과전망

이 호 길 I 한국생산기술연구원 로봇기술본부장∙산업자원부 지능형로봇사업단장 _e-mail : [email protected][

이 에서는 차세 성장동력 기술인 지능형 로봇 산업의 구체적인 현황, 그리고 이 분야의

지속적이고 체계적인 발전을 위해서 산업자원부에서 추진하고 있는 발전 계획과 비전에

해서 소개한다.

지능형 로봇 산업의 현황과 전망

]

38 기계저널 CK

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거의 전통적 로봇의 개념과는 달

리, 외부 환경을 인식하고 스스로

상황을 판단하여 자율적으로 동

작하거나 인간과 상호작용을 하

는 로봇을 의미한다. 산업사회에

서 정보화 사회를 거쳐 지능기반

사회로의 발전에 따라 로봇의 패

러다임은 노동 체 수단으로서의

‘전통적 로봇’에서 인간 친화적

인‘지능형로봇’으로 변화되고

있다.

지능형 로봇은 용도별, 형태별

등 여러 가지 방법으로 분류할

수 있으며, IFR(국제로봇연맹)에

서는 개인서비스용, 전문서비스

용, 제조업용의 3분야로 구분한

다. 지능형로봇의 핵심기술은

Perception(지각, 센싱), Cognition

(인지, 지능) 및 Manipulation(작

업, 운동)이며, 요소기술보다는

완전한 종합과 SI(시스템 통합)가

더 중요하다.

지능형 로봇 기술의현황 및 전망

로봇 기술의 분류

로봇은 그 용도, 형태, 기술 등

에 따라 다양하게 분류된다. 지능

형로봇 기술 역시 시각에 따라

다양하게 분류할 수 있으나, 일반

적으로 지능∙감지∙제어기술 등

을 포함하는 공통핵심기술, 센

서∙액츄에이터 등의 요소∙부품

기술 및 응용∙실용화 기술로 분

류할 수 있다.

지능형 로봇의 공통핵심기술은

작동환경이나 상황을 실시간으로

인지, 추론, 학습하여 환경이나

상황에 적응하는 지능기술과 5감

(시각, 청각, 촉각, 후각, 미각)

감지센서를 이용한 감지기술, 인

간과 로봇의 상호작용이 가능하

게 하는 휴먼인터페이스기술 및

작업 상물을 조작하고 로봇을

이동∙보행하게 하는 기구∙제어

기술로 구성된다. 요소∙부품기술

은 로봇에 사용되는 각종 센서

및 액츄에이터를 설계하고 개발

하는 기술과 제어기, 실시간 시스

템 및 네트워크 설계 등의 시스

템 기술을 포함한다. 로봇의 응

용∙실용화기술은 자동화, 주문형

제작, 로봇 임베디드장비 등 생산

지원분야에 응용되는 기술과 의

료∙복지, 개인용∙오락용, 지능

형 홈∙빌딩, 지능형 차량시스템

등 인간지원분야 응용기술 및 국

방, 우주, 원자력, 재해 응, 농

업, 건설 등 국가전략분야 응용기

술로 분류된다.

해외 기술 동향

일본은 전세계 로봇 수요의

60%를 공급하는 세계 1위의 로

봇생산국이며 사용국이다. 일본

정부는“Made in Japan 6

성장산업”으로 로봇을 선정하

으며, 2001년“21세기 로봇챌린

지 프로그램”계획을 발표하고

로봇분야에서의 선두주자를 목표

로 하는 중장기 계획을 실행 중

이다. 또한, 2006년까지 공공기

관의 안내, 경비 등을 수행하는

로봇을 실용화하고, 2010년에는

의료, 복지, 우주 등으로 로봇의

적용을 확 하며 2020년까지는

로봇산업을 자동차산업과 같이

기간산업화한다는 단계적 목표를

수립하고 이를 위한 로봇 관련법

정비, 정부주도의 로봇수요 발굴

및 조달 지원, 국제표준화 전략

등을 추진하고 있다. 로봇 관련

기반기술의 연구개발을 촉진하기

위해 각종 리스제도, 특별 세금감

면혜택 및 융자/ 출제도를 확립


지능형 로봇 패러다임의 변화

전전통통적적 로로봇봇 지지능능형형 로로봇봇

인인간간공공존존

자자율율동동작작

삶삶의의 질질 향향상상

노노동동 체체 환환경경 변변화화

기기술술 혁혁신신

사사회회적적 NNeeeeddss 변변화화

반반복복작작업업

생생산산성성 향향상상

39 기계저널 CK

39 기계저널 CK


지능형로봇산업의현황과전망

하 으며, 실용화 기반을 강화하

기 위한 방안을 수립 중에 있다.

특 히 , 일 본 에 서 는 Sony,

Honda, NEC, Toshiba 등의

기업 주도로 개인용 로봇 중심

의 연구개발이 활발히 이루어지

고 있다.

미국은 전세계 로봇 수요의

10%를 생산하는 세계 2위의 로

봇 생산국이며, 지능시스템 기술

을 6 기술의 하나로 분류하고

1995년 현재 2억 달러 규모의

국가과제를 진행 중이다. 미국은

인공지능과 로봇 군인, 우주용 휴

머노이드 로봇, 의료.재활 서비스

로봇의 개발이 중심을 이루고 있

으며, 최근 MIT의 10 기술 중

로봇 디자인, 뇌-기계간 인터페

이스, 자연어 처리 등의 로봇기술

3개가 차지하 다. 특히, 로봇기

술을 미국 안보에 중 한 향을

끼칠 기술로 지정하여 U.S.

Army Robert Morris Acqui-

sition Center를 통해 향후 8년

동안 총 6,600만 달러 이상을

투자하여 미래 전투시스템에 활

용 가능한 무인차량 로봇을 개발

중이다. 또한, 군사, 우주, 보안분

야의 연구개발을 확충하고 기초

연구 고도화 및 실용화에 국가연

구개발 프로그램을 일관되게 추

진하고 있다. 이에 따라 기술규격

의 정립, 내환경성과 신뢰성 개발

목표를 제시하고 미 국방성 산하

연구소 및 미 국립과학재단을 통

하여 기초연구 지원체계를 구축

하 다. 미국의 로봇분야 연구개

발 투자는 일본의 약 10배로 추

정된다.

독일은 세계 3위의 로봇 생산

국으로 전체 로봇사용 및 설치

수로는 세계 2위의 로봇강국이

며, 제조업용 로봇에서 축적된 우

수한 기술을 바탕으로 EU의 로

봇기술개발 선도하고 있다.

IST(Information Society

Technologies)의 다섯 번째 중

점과제로 ‘02년부터 COMIC

(Conversational Multimodal

Interaction with Computers)

과제를 수행 중이다. 독일은

MORPHA 프로젝트, DLR(독일

우주과학센터)의 로봇과 메카트로

닉스 기술개발 프로젝트 등을 추

진 중이며, 독일 국립정보기술센

터와 스위스 제네바 학 등 10개

연구기관의 협력 아래 시각을 구

비한 로봇을 개발하는 VIRGO계

획을 추진 중이다.

EU는 세계 제조업용 로봇의

40% 이상을 생산하고 있는 거

시장으로 EUREKA, ESPRIT,

BRITE, TELEMAN 등의 산학연

협동연구가 규모로 실시되고

있다. 국은 국가사업으로

Autonomous Vehicle Sche-

duling Project를 수행 중이다.

스웨덴은 초소형 로봇개발 프로

젝트, 스위스 인공지능기술 개발

을 위한 시각칩, 청각칩 등을 개

발 프로젝트 등의 기술개발사업

을 실시하고 있다. 스웨덴 린쾨핑

학은 스위스 학 신경정보학

연구소와 공동으로 사람의 혈액

속에서 간단한 수술 등 작업가능

한 길이 0.5mm, 폭 0.25mm의

초소형로봇을 개발 중이다.

중국은 863계획 중 제10차 5

개년 계획으로 로봇개발응용 프

로젝트로 10개 사업 추진하고 있

다. 하이알그룹, 하얼빈공업 ,

로봇기술유한공사는 휴머노이드

형 지능서비스로봇을 공동으로

개발하고 있으며, 중국과학기술원

은 6,000m급 심해로봇을, 상하

이교통 학은 지능형청소로봇을

각각 개발하고 있다. 만은

2005년부터 연 100억 원 규모

의 국가 로봇연구과제를 시작하

다. 이상과 같이 일본, 미국,

EU 등 주요 선진국에서는 로봇

기반기술을 바탕으로 지능형로봇

기술 개발에 주력하고 있다.

국내 기술 동향

국내 로봇기술은 산업용 로봇

의 응용 위주로 진행되어 응용기

술은 풍부하지만 공통핵심기술

및 요소∙부품기술은 해외의존도

가 높은 상태이다. 시장측면에서

도 산업용 로봇은 기반이 있으나

지능형 로봇은 아직 시장형성 초

기단계이고 관련 산업도 초기상

태이다. 특히, IMF 이후 주요

기업에서 로봇사업을 포기하여

국내의 산업용 로봇 산업은 고사

상태에 처하 지만, 최근 퍼스널

로봇 중심의 벤처기업 창업이 활

발하다. LG, 삼성 등의 기업도

가정용로봇 사업에 진출하 으며,

우해양조선은 로봇연구소를 설

립하는 등 최근 가정용 로봇, 퍼

스널 로봇 등을 중심으로 많은

40 기계저널 CK

40 기계저널 CK


개발 노력을 기울이고 있다.

정부에서도 로봇산업의 육성을

위해 최근 퍼스널 로봇 기반기술

개발사업(산자부, 2001년 착수),

인간기능생활지원지능로봇기술

개발사업(산자부, 2003년 착수),

IT기반 지능형 서비스로봇 개발

사업(정통부, 2003년 착수) 등

각 부처별 특성에 따라 로봇 관

련 기술개발과제를 도출하여 시

행 중이다. 특히 정부에서는 지능

형 로봇 산업을 10 차세 성장

동력산업에 포함하 으며, 2004

년부터 지능형 로봇 사업단을 발

족하여 지능형 로봇의 기술개발

을 주도하고 있다.

우리나라 지능형 로봇 산업의

기술적 역량을 살펴보면, 현재 우

리나라 로봇산업의 기술 수준은

선진국 비 80% 정도이고, 원

천기술은 3~5년의 기술격차로

핵심원천기술의 기술경쟁력이 미

약하고, 특히 인공지능 등 6개

기술분야는 매우 취약한 실정이

다. 또한, 부품 국산화율이 20%

이하로 제품가격 경쟁력이 취약

하고, 센서, 구동기, 감속기 등과

같은 로봇핵심부품 및 기술에

한 외의존도가 높아 기술경쟁

력이 낮다. 서비스로봇 분야는 중

소∙벤처기업의 개별 기술력에

한 의존도가 높으며, 로봇전문

중소∙벤처기업의 연구개발은 활

발하지만 기술의 깊이와 응용분

야가 제한적이다. 제조업용 로봇

은 로봇설계∙제작 등에 경쟁력

을 보유하고 있으나, 전문서비스

용 로봇은 거의 수입에 의존하고

있다. 개인용 서비스로봇은 기

업이 제품개발 완료 후에도 시장

출시를 꺼리는 반면, 중소벤처기

업에서의 제품 출시는 활발한 편

이다.

또한, 현재까지의 기술개발이

유기적인 수행체제 없이 단편적

으로 진행되어 효율적이지 못하

고, 선택과 집중이 이루어지지

않은 기술개발로 인해 사업화로

연결되지 못하 다.

반면에, 제조업용 로봇 분야는

활용도가 높은 주력산업으로

기업 중심의 기술개발이 진행되

고 있으며, 다양한 제조업용 로봇

시스템 제작 및 응용경험 확보로

로봇 시스템기술에 한 경쟁력

을 보유하고 있다. 이동통신, 임

베디드 시스템 등에서도 우수한

기술역량과 세계 최고 수준의 IT

생산기술 및 상용화 기술을 확보

하고 있다. 또한, IEEE 기준 RT

분야 국제학회 논문발표 편수가

세계 3~4위이고 로봇 시장규모

와 사용 수 면에서 일본, 미국,

독일에 이어 세계 4~6위에 이르

는 등 높은 잠재력을 보유하고

있다.

지능형 로봇 기술 전망

향후 2010년 에는 디지털 확

산(digital diffusion)에 의해 지

능형 로봇이 군사용, 사회서비스

등의 다양한 분야로 확산되고, 1

가정 1로봇시 의 도래로 로봇이

자동차 수와 거의 같아질 것으로

예상된다. 2020년경에는 새로운

지능혁명이 일어나면서 극한작업,

농업, 건설, 군사 등의 다양한 필


표 1 국내 로봇기술의 강점 및 약점

구분 강점 약점

기초기술

∙세계적인 IT 기반기술 확보 ∙기초 원천기술 보유 미약

∙1980년 부터 축적된 로봇 ∙기초기술 관련 R&D 투자 미약

설계 기술이 강점(제어기술,

응용기술)

응용기술

∙다양한 산업용 응용기술 확보 ∙신공법 창출능력 미약

∙원자력분야에서 세계적 수준 ∙가정용/필드 응용기술 취약

확보

제조기술

∙산업용 로봇 관련 풍부한 제조∙CAE 설계기술 취약

기술 보유 ∙높은 제조비용과 저효율의

생산성

∙가정용의 경우 제조기술 취약

부품소재∙IT/가전 관련 부품 및 반도체 ∙센서, 감속기, Motor, 진공용

기술기술 보유 부품 등 정 부품의 해외 의존

도 높음

41 기계저널 CK

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드로봇이 성장, 확산되어 로봇산

업의 규모가 자동차산업과 맞먹

게 될 것이다. 2030년경에는 새

로운 지능이 확산, 전개되고,

2040년경에는 로봇과 생체의 결

합이 이루어질 전망이다.

이상에서 살펴본 바와 같이 지

능형 로봇 기술은 20년 주기로

기술 집중과 응용 확산을 반복하

면서 로봇의 인간사회 공존 능력

과 인간과의 상호작용 기술이 급

격히 발전할 것으로 예상된다. 아

울러, 고도의 지능을 요구하는 고

난도의 작업과 극한 환경에의 로

봇 확산이 활발하게 이루어지고,

지능형로봇의 비용 비 이득

(benefit/cost)은 매 5년마다 두

배씩 증가할 것으로 전망된다.

지능형 로봇 산업의 현황 및 전망

국내 로봇 산업 현황

로봇 산업의 세계시장 규모는

약 200억 달러로 2010년경에는

1,500억 달러 규모의 거 시장으

로 성장할 것으로 예측된다. 세계

적으로 제조업용 로봇의 시장 성

장률은 둔화되고 있으며, 향후 서

비스로봇 분야가 활성화될 것으

로 예상된다. 현재 우리나라의 로

봇산업은 주로 자동차 제조용과

전자제품 제조용 등 제조업용 로

봇을 중심으로 형성되어 있으나,

서비스 로봇 분야가 활성화될 것

으로 기 된다. 국내 로봇시장은

반도체산업과 공작기계 부문의

로봇을 포함하는 경우 1조

4,000억 원 규모로 추정되며, 중

소벤처기업을 포함한 98개사의

2004년 매출은 약 3,500억 원

으로, 이중 약 90%가 산업용 로

봇이 차지하고 있다. 국내 로봇산

업은 1996년 세계 4위 으며,

2004년 현재 로봇산업의 내수시

장 규모는 3,500억 원으로 세계

6위 수준이다.

우리나라의 제조업용 로봇은

기업 중심, 서비스 로봇은 중

소∙벤처기업 중심의 양극화 구

조를 가지고 있다. 한국의 로봇산

업은 IMF를 전후하여 큰 전환기

를 맞이하 다. 1998년 이전에는

삼성전자, 삼성항공, 현 중공업,

LG산전, 두산기계, 기아중공업,

우중공업 등의 7 산업용 로

봇 메이커가 자동차/기계 산업과

반도체/전자조립 산업을 중심으

로 하는 산업용 로봇 시장을 형

성하 다. 1998년 이후에는 삼성

전자, 현 중공업, 두산메카텍 등

3개의 기업과 다사테크, 로보

스타, 로보테크 등 다수의 중소ㆍ

벤처기업 중심의 로봇 전문기업

이 탄생하여 다양한 고객을 상

로 전문화되고 다양화된 로봇을

제공함으로써 다양한 로봇 시장

이 형성되고 있다.

현재 한국은 지능형로봇 개발

및 시장형성의 초기단계이다. 일

부 기업을 중심으로 모바일 컴퓨

터 개념의 서비스 로봇, toy, 단

일 기능의 청소용 로봇 등이 출

시되는 단계이다. 최근 일부 로봇

전문기업에 의해 20~30만 원

의 저가형 청소로봇이 시판되면

표 2 국내 로봇산업 현황

순위 시장규모 산업용 로봇 로봇 사용 수 로봇 도

[M$] 설치 수 [ ] [ ] [ /10,000명]

1 일본 일본 일본 일본

(1,134) 31,588 348,734 322

2 미국 독일 독일 독일

889 13,381 112,693 148

3 독일 미국 미국 한국

754 12,693 112,390 138

4 이탈리아 이탈리아 이탈리아 이탈리아

444 5,198 50,043 116

5 프랑스 한국 한국 스웨덴

176 4,660 47,845 99

6 한국 프랑스 프랑스 핀란드

123 3,117 26,137 78

자료 : IFR World Robotics, 2004

42 기계저널 CK

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서 로봇이 가정으로 진출하기 시

작하 다. 그리고 인간형 로봇인

KAIST의 휴보(HUBO)와 KIST

의 마루가 공개되면서 일반 국민

들의 로봇에 한 관심이 증 되

고 있다. 삼성전자와 LG전자는

아직 본격적으로 지능형 로봇 사

업에 진출하지는 않고 있으나, 휴

머노이드와 청소로봇 등 다양한

형태의 로봇을 개발 중에 있다.

유진로보틱스, 한울로보틱스 등

20여 중소벤처기업을 중심으로

청소로봇, 홈 서비스 로봇 및 오

락용 로봇 등의 제품을 출시하고

있다. 현재까지 개발된 제품들은

시각/음성 인식, 감성재현 등의

휴먼인터페이스 기술과 인공지능

기술이 부족한 실정이다. 따라서,

소비자에게 로봇만의 새로운 가

치를 제공할 수 있는 Killer

Application이 절실히 필요하다.

국내 지능형 로봇 산업 역량

현재 우리나라의 지능형 로봇

산업은 중소∙벤처기업 창업이

활발하고, 로봇 관련 다양한 잠재

시장을 보유하고 있다. 2000년

이후 서비스 로봇 분야 중심으로

100여 중소∙벤처기업 창업이

활발하여 로봇 개발을 위한 저변

이 급격히 확 되었으며, 이는 제

조업용 로봇의 기초설비 투자와

신규시장 창출에 더욱 어려움이

있어 아직 시작단계인 서비스 로

봇 분야로의 진출이 용이하기 때

문인 것으로 판단된다. 또한, 반

도체, 자동차, 통신, 가전산업 및

IT∙BT∙NT 산업 등의 다양한

잠재시장을 보유하고 있다.

기업은 주로 제조업용 로봇

에 치중하 으나, 내수시장이 작

다는 이유로 내수시장 진입을 회

피하고 기술개발을 소홀히 하여

시장점유율 제고에 어려움을 겪

고 있다. 한 예로, 현재 국내 6축

수직다관절형 제조업용 로봇 시

장은 국산품이 34.9%, 수입품이

65.1%를 차지하며, 수입품의

77.8%가 Kawasaki, Nachi,

Fanuc, Yaskawa 등 일본 4

메이커 제품이다. 서비스 로봇에

해서도 기업은 서비스 로봇

시장의 불투명성으로 인해 진입

을 꺼리고 있는 등 적극적인 사

업의지가 미약하여 주로 학과

연구기관이 주도하고 있어서

Sony, Honda, Toshiba 등

기업 위주의 기술투자가 이루어

지고 있는 일본과 조를 이루고

있다.

국내 중소∙벤처기업은 잠재시

장이 큰 개인서비스 로봇 분야에

치중하고 공격적으로 서비스 로

봇을 개발하고 있으나, 세한 사

업규모 및 취약한 제조기반으로

인해 경쟁력을 기 할 수 없고,

투자여력과 마케팅 능력이 미약

하여 시장창출역량 부족한 등 시

장진입 여력이 부족한 상태이다.

또한, 사회구조 변화 및 환경에너

지 문제 등을 고려한 새로운 지

능형 로봇 수요가 발생되고 있으

나, 국내 로봇업체의 60% 정도

가 종업원 50인 미만, 매출액

50억 원 미만의 세기업으로 신

규수요에 한 기술혁신 및 마케

팅역량이 미흡하다. 이와 함께

기업과 중소벤처기업, 시스템 업

체 및 부품업체, 업체 및 연구조

직간의 협력도 미흡한 실정이다.

지능형 로봇 산업의비전 및 발전전략

정부는 지능형 로봇을 미래 수

종산업으로 육성하기 위하여 ’03

년 8월 차세 성장동력산업으로


지능형 로봇사업 단계별 목표 및 캐치프레이즈

11단단계계((22000044~~22000077))

KKiilllleerr AADDDD.. 창창출출

사사고고 싶싶은은 로로봇봇 도도움움 주주는는 로로봇봇 동동반반자자 로로봇봇

22단단계계((22000088~~22001100))

산산업업화화 기기반반 확확

33단단계계((22001111~~22001133))세세계계시시장장 주주도도

43 기계저널 CK

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선정하 다. 정보통신부에서는

’04년 1월 URC(Ubiquitous

Robotic Companion) 기술개

발사업을 개시하 고, 산업자원부

에서는 ’04년 10월 지능형 로봇

사업으로 3개의 기술개발사업과

3개의 기반조성사업을 개시하

다.

지능형 로봇 사업단은 1) 다양

한 혁신제품을 창출하는 로봇 컨

버전스 구현, 2) 최상의 산업환경

구축으로 실현될 로보토피아, 3)

세계시장을 선도하는 Robot

Testbed Country 실현으로

2013년 세계시장점유율 15%, 총

생산 30조 원, 수출 200억 달

러, 고용효과 10만 명 달성으로

세계 3 지능형로봇 기술강국을

실현한다는 비전을 제시하고 있

다. 비전 달성을 위한 단계별 목

표 및 캐치프레이즈는 1단계(

’04~’07) : Killer Applica-

tion 창출(사고 싶은 로봇), 2단

계(’08~’10) : 산업화기반 확

(도움 주는 로봇), 3단계(’11~’13)

: 세계시장 주도(동반자 로봇)이다.

지능형 로봇 사업단은 이상과

같은 지능형 로봇 산업 비전 달

성을 위해 1) Killer Applica-

tion 창출을 위한 기술개발 역량

강화, 2) 산업의 선순환 고리 형

성을 위한 인프라 조성, 3) 시너

지효과 제고를 위한 혁신 Clus-

ter 구축, 4) 산업의 활성화를 위

한 체제정비 및 5) 산업화 촉진

을 위한 초기시장 창출 등 5가지

의 중점과제를 도출하여 다양한

혁신제품을 창출하는 기술경쟁력

을 제고하고, 최상의 사업환경을

구축하여 산업의 선순환고리를

형성하여 세계시장을 선도함으로

써 2013년 세계 3 지능형로봇

기술강국을 달성하기 위한 노력

을 기울이고 있다.

기계용어해설

만족도 함수(Desirability Function)

실험의 반응변수가 하나 또는 여러 개일 때 이들 반응변수의 목표값 또는 반응변수를 하나의 척도로 변환하고 이를

최적화하는 방법에 이용되는 함수이다. 반응변수가 목표에 가까울수록 개별만족도(d)는 1이 되고 반응변수가 상한 및

하한에 가까울수록 개별만족도(d)는 0이 된다. 계산된 만족도들은 기하평균을 구하여 이것을 최 로 하는 반응변수의

조합을 찾아낸다.

프레임 엘리멘트(FE : Frame Element)

평판과 주름진 판을 겹쳐서 감아 만든 것으로서 화염의 역화를 방지하는 장치

화염방지장치(FP : Flame Prevention)

프레임 엘리멘트를 핵심부품으로 연료탱크의 화염방지장치

리플력(Force Ripple)

리플력은 코깅과 자기저항에 의해 발생하며, 주로 iron-core 타입이나 저속 또는 이동자에 적은 하중이 작용할 때

크게 발생한다.

마이크로바이오칩(Microbiochip)

다수의 바이오 탐지물질을 칩 형태의 표면에 3차원적으로 집적화시켜 위치시키고, lab-on-a-chip 등의 자동화

처리기술에 의해 시료와 반응시켜, 기료 내의 여러 가지 바이오 특성을 고속으로 탐지하는 소형장치를 통칭한다. 마

이크로바이오칩은 생체삽입용 칩이나 인공신경 칩 개발에 응용될 수 있다. 그중에서 질병 진단용으로 각광을 받고 있

으며, 시간이나 비용 면에서 월등해 점차 임상에서의 활용도가 증가될 것으로 기 되고 있다.

1980년 초반 많은 제

어기술 전문가들이

2000년 초반이면 무인자동차

및 무인로봇의 시 가 올 것이라

고 예측했다. 사실은 그런 예측이

실현되지 못하고 있다. 이는 기술

적인 한계, 경제성 및 신뢰도의

문제를 해결하지 못한 이유일 것

이다. 또 다른 이유가 있다면 그

동안 통신을 비롯한 IT 분야의

투자가 집중된 것도 하나의 이유

가 될 것이다. 그러나 지금은 통

신 분야를 포함한 IT 분야의 인

프라가 일반인의 기 이상으로

마련되었다고 볼 수 있고 또한

지속적인 투자와 개발이 가능한

선순환형 시장구조로 자생적인

발전이 진행되고 있다. 한편 새로

운 성장산업의 안으로 로봇분

야가 일본을 비롯한 우리나라에

서도 집중적으로 투자하고 있는

상황이다. 로봇기술은 시스템 기

술로 그 동안 IT 분야의 기술축

적이 이제는 이를 기반으로 하는

로봇의 실제 활용성을 확보하는

데 밑거름이 되고 있다. 그러나

산업용 로봇을 제외하고는 타 분

야에서 로봇을 활용하는 경우는

기 치를 미치지 못하고 있다. 이

는 소비자의 제품수준을 기술자

가 적정한 가격 수준에서 해결하

지 못하고 있기 때문일 것이다.

그러나 군사용 로봇의 경우 최근

전장에서 위험물 처리나 감시정

찰에 부분적으로 활용되고 있을

뿐 아니라 향후 10년 내에는 병

력을 체하는 개념뿐 아니라 주

력전투에 활용될 것이라는 것이

예측되고 있다. 그 이유는 략

다음과 같을 것이다.

첫째, 인명 존중과 위험한 환경

에서의 임무 수행 문제다. 기존의

화력, 방호력 및 기동력이라는 장

갑 차량의 3 요소 측면에서 어

떤 방호 차량도 미사일을 포함한

지능탄의 상부 공격을 방호하지

못하는 실정이다. 적극적인 방호

를 위해 능동 방호 장치 등의 개

발이 일부 진행되고 있지만 아직

은 기술적인 난이도나 신뢰성 등

이 부족한 상황이다. 따라서 치열

44 기계저널 CK

44 기계저널 CK



박 용 운 I 국방과학연구소 1-1-2, 팀장 _e-mail : [email protected]강 태 하 I 국방과학연구소 1-1-2, 연구원 _e-mail : [email protected][

이 에서는 국방과학연구소를 중심으로 한 우리나라 국방로봇의 연구 현황과 목표에 해

서 소개한다.

국방로봇과 자율화 기술의 발전 전망

]

45 기계저널 CK

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한 접전의 전투 선단에 유인 차

량을 보낼 수 없는 것이 현실이

라고 할 수 있다.

둘째, 경제적인 문제로 장갑 차

량의 가격이 계속적으로 상승하

고 있다. 예를 들면 선진국의 전

차는 100억 원 에 육박하고 있

다. 이는 사람이 내부에서 모든

장비를 작동하고 또한 사람을 방

호하기 위해 소요되는 비용이 많

은 부분을 차지하기 때문이다. 따

라서 고가의 유인 차량보다 저가

의 무인 차량을 개발, 전투 선단

에 배치하고 비교적 안전한 곳에

배치된 유인 차량은 지휘통제를

위주로 경제적인 전투를 수행할

수 있는 개념이다.

셋째, 전투 개념의 변화다. 직

사화기를 탑재한 전차의 경우도

경제성과 방호력 문제로 발전 한

계에 봉착해 있다. 동시에 가시선

공격만 가능한 직사화기만으로는

동일한 성능의 차량과 적할 경

우 약 50%의 생존율을 가진다고

할 수밖에 없다. 즉, 먼저 보고

먼저 사격해 적을 파괴하는 차량

만 생존하는 이런 전투보다 멀리

보고 먼저 사격해야만 생존하는

생존 원리 측면에서 멀리 보기

위해 공중의 무인 비행 로봇 혹

은 무인 정찰 차량을 통해 감시

정찰 기능을 담당하게 하고, 적의

근접거리로 공격이 가능한 무인

차량 로봇을 접근시켜 근접 공격

도 가능하게 한다. 동시에 가시

선∙준가시선∙비가시선 사격이

가능한 다목적 화력 차량을 유기

적으로 전체 네트워크에 연결하

고 감시 정찰에서 획득된 다양한

표적을 공격하는 방식의 새로운

전투 개념이 요구되고 있는 상황

이다. 또 국지전, 테러전 등 아주

위험한 특수 상황에서 유인 전투

로는 원활한 임무 수행이 불가한

상황에서 로봇을 활용하는 등 운

용 소요가 증가하고 있는 상황이

다.

넷째, 로봇 기술이 군사용으로

사용 가능한 수준에 도달해 가고

있다는 것이다. 만일 자율적인 지

능에만 의존하다면 아직은 군사

용으로 활용하기 힘들 것이다. 실

제 전투는 하나의 개체가 임무를

잘 수행하는 것보다 전장의 전체

상황을 잘 판단하고 지휘관이 통

제하는 방향으로 시의 적절하게

임무를 수행하는 것이 더욱 중요

하므로 사실 군사용 로봇이 사람

과 같은 완전한 지능으로 임무를

수행하는 것보다 하나의 노예로

서 주어진 임무를 스스로 잘 수

행하는 것이 중요하다.

운용 개념

군사용으로 로봇을 활용하기

위해서는 우선 사용군이 전투에

서 부 구조에 포함된 하나의 요

소로 로봇이 활용되어야 한다. 이

를 위해서는 현재의 기술 수준으

로 로봇의 자율에 100% 의존한

다면 아마 20년이 지나도 활용이

불가능할 것이다. 그러나 기본 임

무 수행이나 기동은 자율적인 기

능이 어느 정도 달성돼야 가능하

지만 전체 전장 상황을 판단하고

임무를 계획하는 등의 기능은 지

휘관이 수행하는 것으로 기존의

전투 개념과 동일한 개념으로 로

봇을 활용하는 개념이다. 또한 전

적으로 자율에 의존하는 것이 아

니고 원격 제어 기능을 백업으로

활용함으로써 원활한 전투가 가

능하게 된 것이다. 그러나 원격

제어만으로는 통신 장애나 통달

에 문제가 발생할 경우 적이 장

비를 쉽게 노획할 수 있게 된다.

따라서 지금까지의 군사용 적용

을 위한 로봇의 연구는 자율화를

증 하기 위한 목적으로 많이 진

행되어 왔었다. 지금까지 로봇을

적절히 활용하지 못한 이유는 아

마 자율화 성능의 부족 때문인

것으로 판단된다. 따라서 기술적

인 관점에서 원격 제어 기술은

어느 정도 달성이 가능했지만 자

율화 기술의 미비로 전장에서 제

한적으로 활용해 왔으며 근래에

는 자율화 기술의 성숙과 더불어

본격적으로 로봇의 활용이 가능

한 시 가 열릴 것으로 판단된다.

한편 지상전에서 어떤 형태로 무

인 차량 혹은 로봇을 활용할 것

인가 하는 문제는 네트워크 기술

의 발전이 만들어 내는 전반적인

전투 운용의 특성을 분석해 보면

중∙장기적 활용에 한 예측이

가능할 것이다.

우선 지상전의 전투 형태가 단

위 부 레벨에서 감시정찰, 지휘

통제, 정 타격이라는 기능 분산

국방로봇과자율화기술의발전전망

46 기계저널 CK

46 기계저널 CK


을 통한 저가형 장비의 사용과

네트워크를 통한 단위 부 전투

효율의 극 화 방향으로 나아가

게 될 것이다. 또 이와는 다른 방

향으로 기능을 통합하는 것도 중

요한 추세가 되고 있다. 이는 기

술의 발전이나 전투 요구가 만들

어내는 것으로 기갑, 포병∙보병

의 전투 기능을 통합화하는 경향

이 있다.

이런 전반적인 전투 양상과 다

양한 요소를 고려해 볼 때 단위

로봇의 특성을 상세히 고려하지

않은 상태에서 전투 운용∙양상

은 분야별로 무인 차량을 활용하

는 형태가 될 것이다. 치열한 전

투 선단에서 적의 기계화 부 와

적이 가능한 단위 무인차량을

네트워크로 결합한 단위 소 혹

은 단위전투부 를 기반으로 확

장이 가능한 전투부 의 모습이

그림 1과 같은 형태가 될 것이다.

로봇 기반의 지상전은 각 무기

체계를 네트워크로 결합하는 모

양이 되겠지만 기본적으로 감시

정찰 기능을 갖는 공중의 무인기

와 지상의 감시정찰 로봇이 전투

선단에서 표적을 획득하고, 후방

의 안전한 곳에는 지휘통제 차량

이 위치하고, 전투 선단에는 직사

탄∙미사일 사격이 가능한 전투

로봇이 위치하게 될 것이다. 한편

적절한 공간에 위치한 다목적 화

력차량이 직사, 곡사, 미사일과

소모성 무인기까지를 포함하여

통합적인 다목적탄을 발사하여

기존의 전차와 같이 직사탄 사격

에 의한 원거리 적 제압의 한계

를 극복하는 개념으로 발전하게

될 것이 분명하다. 로봇과 유인

지휘 차량이 하나의 전투 활동단

위로 구성돼야만 원활한 전투가

가능하므로 시스템 오브 시스템

스(system of systems)의 개념

으로 무인전투체계는 기존의 기

갑, 보병, 포병 및 미사일부 의

기능을 포함한 다기능 전투수행

이 가능할 수 있을 것이다. 한편

보병은 시가전∙테러전을 포함한

특수전에서도 로봇을 활용하는

개념으로 발전할 것이다. 개인 혹

은 소 에서 감시 정찰로 활용하

는 수직 이착륙형 감시정찰무인


그림 1 군사용 로봇의 기본전투부 운용 개요

그림 2 지상로봇의 시가전∙테러전∙특수전 운용 개요

기기본본 전전투투부부

중중 전전투투로로봇봇

지지휘휘통통제제차차량량

다다목목적적 감감시시정정찰찰로로봇봇

감감시시정정찰찰무무인인기기((근근))

협협로로형형 감감시시정정찰찰로로봇봇

휴휴 용용 감감시시정정찰찰

로로봇봇

경경 전전투투로로봇봇

감감시시경경찰찰 UUAAVV

다다목목적적

화화력력차차량량

근근접접 감감시시

경경계계 로로봇봇

투투척척형형

감감시시정정찰찰로로봇봇

47 기계저널 CK

47 기계저널 CK



기, 개인 병사가 휴 하면서 특수

지역을 감시∙정찰하는 휴 용

감시정찰로봇, 중화기의 발사가

가능한 전투로봇, 건물 내부에 투

척해 감시에 사용되는 투척형 감

시정찰로봇, 협로 지역을 이동하

면서 감시정찰 기능을 수행하는

협로형 감시정찰로봇 등이 생체

를 모방한 로봇으로 그림 2와 같

이 다양하게 활용될 것으로 판단

된다.

자율화 성능 예측 및발전 방향

국방 로봇이 무인 혹은 반무인

(유인 혹은 무인으로 운용)으로

활용가능하게 하는 기반이 되는

기술은 기존에 유인차량에는 포

함되어 있지 않았던 자율화

(autonomy) 기술일 것이다. 자

율화 기술을 제외하고는 기존의

유인차량 플랫폼 기술은 유사하

다고 볼 수 있다. 다만 무인시스

템을 운용하기 위한 통신 인프라

와 경량화된 플랫폼에 탑재 가능

한 저가형 혹은 다소간의 소모품

개념이 포함된 초저가형 임무장

비의 새로운 도입만이 필요한 상

황이라고 볼 수 있다. 따라서 무

선통신 기반의 원격제어 분야의

발전은 유인장비의 제어와 동일

한 수준으로 원격에서 환경을 제

공하고 정보를 전시하는 분야의

발전이 주된 분야가 된다. 그러나

원격제어도 상의 부호화를 비

롯한 통신분야의 지연이 존재하

는 상황에서 효과적으로 장비를

제어하는 충실한 헵틱의 개발은

주요한 연구 분야가 될 것이다.

자율화 성능은 그 수준을 묘사하

는 것이 쉬운 것은 아니지만

략 미국에서 활용되고 있는 일반

적인 자율화 레벨을 활용하는 것

이 적절할 것으로 판단된다. 그림

3에서와 같이 우선 단계별로 구

분하면 원격제어, 반자율, 자율

및 협력.협동 등 단계로 구분이

가능하다. 원격제어는 무선 혹은

유선기반으로 원격의 운용자가

무인로봇을 제어하는 개념으로

로봇을 직접 관측하면서 가시권

에서 제어하는 것으로 레벨 1단

계로 정의하고 있다. 이는 상이

나 정보의 전송이 비교적 부족해

도 사람이 로봇을 관측하고 있으

므로 비교적 로봇의 기동이나 타

물체와의 충돌 등을 실제 수동으

로 제어하는 개념과 많은 차이를

보이지 않는다. 다음은 비가시권

의 로봇을 원격제어하는 것으로

레벨 2 수준으로 정의된다. 레벨

2에서는 보이지 않는 곳의 로봇

을 원격으로 제어하기 위해서 실

시간의 상이 원격의 운용자에

게 전시되어야 하고 전장의 상황

을 입체적으로 확인하기 위한 상

황전시가 가능해야 한다. 상황전

시에는 2차원 지도를 포함하여 3

차원 DEM(Digital Elevation

Map)/DSM(Digital Surface

Map) 등이 활용되고 있을 뿐 아

니라 보이지 않은 로봇을 3차원

가상 그래픽으로 전시하고 각종

작동기를 포함한 임무장비의 동

작상태를 확인함으로써 보다 원

활하게 제어가 가능하게 된다.

다음은 반자율 단계로 원격의

운용자가 항시 모니터링하면서

비상상태나 필요에 따라서 원격

제어가 가능한 상태를 말한다. 반

자율 단계의 가장 낮은 수준은

정해진 경로를 주행하는 경로주

행으로 레벨 3으로 정의된다. 레

벨 3에서는 여러 개의 기동점이

존재하고 기동점간의 거리가 아

주 짧으며 직선으로 연결하여 주

행해도 되는 수준으로 볼 수 있

다. 그러나 긴급장애물이 존재하

는 상황에서 스스로 처하는 충

돌회피(collision avoidance)

등의 낮은 수준의 기본기능은 포

함되어 있다. 또한 기 계획된 경

로를 기반으로 운용자가 경로주

행의 자유로운 계획 및 통제가

가능한 수준이다. 또한 원격제어

의 경우도 운용자가 해결하지 못

하는 긴급 장애물 회피 등의 기

능이 포함될 경우 레벨 3에 포함

된다고 볼 수 있다. 레벨 4에서

는 인지형 센서류를 탑재하고 단

순한 장애물을 조우해서 판단을

수행하며 선두차량 혹은 병사를

견실하게 종속하는 수준으로 일

종의 정 한 Convoy가 가능한

수준으로 비교적 지역경로 범위

를 보다 먼 곳의 원거리(30m 이

상)의 기동점 기반의 주행으로 볼

수 있다. 레벨 5에서는 위험한

장애물을 회피(hazard avoid-

48 기계저널 CK

48 기계저널 CK


ance)하고 조우해서 판단을 수

행하며, 전체 월드 모델의 데이터

를 탑재하고 지역의 실시간 인식

기능을 포함하고 있다. 궁극적으

로 위험물체의 추정을 기반으로

지역경로계획을 수행하며, 야지

주행이 가능한 수준으로서 비교

적 원거리(100~500m 이상)의

임무 기동점(way point)을 기반

으로 정해진 경로가 없는 상태에

서 전역 및 지역경로계획을 수행

하면서 주행하는 수준으로 일종

의 임무 목표점을 기반으로 주행

하는 수준으로 볼 수 있다.

다음은 자율단계로 레벨 6에서

는 전방의 물체를 탐지, 인식, 회

피 및 판단이 가능한 수준으로

복잡한 지형.지물이 존재하는 상

황에서 스스로 조우하고 판단하

여 주행하는 개념이 포함된다. 그

러나 유인차량을 운전하는 속도

만큼은 달성하지 못하는 야지에

서의 제한자율주행수준으로 정의

할 수 있다. 이 경우 전역경로

(global path)를 기반으로 위험

물을 예측하고 판단하여 조우하

는 종합적인 지역경로계획이 포

함된다. 레벨 7단계에서는 모든

지역센서를 융합하고 기지의 정

보를 활용하며 복잡한 지형.지물

및 환경조건을 극복하고 견실한

경로계획(지역 및 전역)을 수행하

고 조우하는 등의 기능을 포함하

고 있으며 사람이 운전하는 속도

와 등하게 야지를 주행하는 수

준으로 볼 수 있다.

협력 및 협동단계에서는 개개

의 로봇이 완전자율 수준을 달성

하고 협력하는 하는 수준으로 8

레벨에서는 상호협력하는 수준으

로 로봇간의 정보를 공유하고 이

를 기반으로 판단하며 그룹간의

정보를 활용하여 자율주행을 수

행하는 수준이다. 9레벨에서는

로봇간의 정보를 공유할 뿐 아니

라 지휘통제망 내에서 획득된 감

시정찰 등의 전장정보를 통합적

으로 활용하고 부 의 자율임무

를 통합적으로 달성하는 개념으

로 개개의 목표보다는 통합부

의 목표를 달성 가능한 수준이다.

10레벨은 완전 자율수준으로 운

용자의 간섭 없이 완전한 부 의

자율을 달성하는 수준으로 이론

적으로 존재하는 수준으로 판단

된다.

현재 자율화 기술의 선두주자

인 미국은 6레벨의 수준을 기술

데모에서 만족하고 이의 실용화

는 미 육군의 핵심사업인 미래전

투체계(Future Combat Sys-

tem) 개발사업에서 달성하고자

한다. FCS 사업에 포함된 표

적인 로봇으로 6레벨을 목표로

하는 MULE(Multifunction, Util-

ities, Logistics and Equipment)

차량은 보병의 장비를 운반하고,

보병의 근거리 무인전투를 수행

하며 지뢰를 탐지하는 등의 기능

이 포함되어 있다.

한편 ARV(Armed Robotic

Vehicle)은 중전투를 수행하는

목적으로 개발 중에 있으며 7레

벨의 자율화 수준달성에 문제가

있어 현재 2년 정도 목표시점을

늦추고 있다.

우리나라는 국방과학연구소가

긴급으로 제작하여 2005년 11월

에 시연한 XAV(eXperimental

Autonomous Vehicle)를 기반

으로 자율레벨 3단계를 달성하

고, 2006년 5월 야지데모에서

3~4단계 및 초보레벨의 5단계


그림 3 자율화 레벨 및 수준 예측

49 기계저널 CK

49 기계저널 CK



가능성을 선보일 예정이다. 그러

나 기술 데모를 기반으로 실용화

로봇차량을 군용으로 제작하는

데는 각종 센서를 포함하여 내환

경성을 만족하고 기본 기동성능

및 상세 운용성능을 확보하기 위

한 실용화 개발에는 시간이 추가

로 소요될 것으로 판단된다. 휴

용 감시정찰로봇은 자율화 2레벨

수준을 만족하는 정도가 필요할

것이나 향후 MEMS 기술이나 저

가형 경량센서가 개발되면 3~4

단계의 요구조건을 만족할 수 있

을 것이다. 보병이 활용하는 감시

정찰 혹은 경전투로봇은 5단계

수준이 요구되고 있다. 지뢰탐지

는 경전투로봇보다는 높은 자율

화 레벨이 요구되고 있지는 않지

만 지뢰탐지 모듈의 개발 일정이

나 기술의 난이도를 고려하면 자

율화 기술의 개발수준이 6단계

수준에 도달할 것으로 판단된다.

궁극적으로 중전투를 위해서는 7

레벨 수준이 요구되고 있으며 이

는 유인형 기갑전의 기동속도와

중전투에서 요구되는 기동속도가

동등한 수준으로 요구되는 것을

의미하게 된다. 우리의 수준은 현

재를 기준으로 자율화 기술의 선

두주자인 미국보다는 8~10년 정

도 뒤져 있지만 기술개발이 원활

히 추진될 경우 2015년경에는

미국과 비교하여 3~4년 정도로

기술 격차를 좁혀 갈 것으로 판

단된다. 많은 시간이 소요될 수도

있을 것으로 판단된다.

맺 음 말

결론적으로 미래 전장에는 로

봇 기술의 발전을 기반으로 고가

의 유인 전투 차량이 무인 전투

로봇으로 치될 것이며, 위험 지

역의 전투를 위해 휴 용 감시

정찰 로봇 등은 필히 사용될 것

으로 판단된다. 그러나 일본을 비

롯한 선진국에서 활발히 연구 중

인 인간 로봇은 이동에 한 가

능성 측면에서 빠른 발전 속도를

보이고는 있지만 안정성과 복잡

한 임무를 스스로 수행하는 측면

에서는 인식과 판단 기술의 발전

속도와 같은 속도로 발전해 가고

있으므로 아직은 기술적으로 많

은 제한 사항이 있고 실제 전장

에서 활용하는 데는 많은 시간이

걸릴 것이다.

이제는 자율화 기술을 선두로

미래 로봇 기술의 획득을 적극적

으로 준비해야 하는 시점일 뿐만

아니라 로봇의 새로운 운용 개념

을 기존의 전투 임무와 병행 발

전시켜 최종 활용 가능한 방향으

로 미래를 준비해야 할 것으로

판단된다. 따라서 기존의 유인 차

량과 비교해 정확한 운용 개념과

형상이 예측되지 않는다고 해서

기술자가 미래를 준비하지 않을

수 없으며 한편으로 미래 불확실

성에 한 처는 어느 정도 기

술을 준비하는 과정에서 해소될

것으로 판단된다. 또한 미래에 군

사용으로 로봇이 필요하다고 해

서 모든 것이 기술자만의 몫은

아니고 실제 전투 운용을 창출하

는 사람들의 꾸준한 노력도 동시

에 요청된다고 할 수 있다. 특히

저변 인력이 부족하고 다양한 기

술이 복합적으로 결합되어 최종

성능을 발휘하는 자율화 기술은

학계의 장기 기초연구에 한 투

자와 함께 단기에 모든 기술의

개발이 되지 않는 속성을 고려하

여 장기적인 기술지도를 기반으

로 무인화 달성을 위한 개방형

아키텍처 및 공통 소프트웨어 기

반의 모듈화 기술 개발이 가능한

진화적 발전을 위한 기초장을 마

련하는 것도 시급하다고 할 수

있다.

21 세기의 기술 혁명

그림 1은 2002년도에 NSF에

서 발표한 미래에서의“인간 행위

를 향상시키기 위해 집중되어지는

기술들”이라는 제목의 보고서에

실린 한 장의 표적 그림이다.

향후 전개될 21세기의 인간 생활

의 발전을 좌우하게 될 기술들을

정의해 보자는 취지의 work-

shop 결과이다. 결론적으로 최근

활발하게 거론되고 있는 IT∙

BT∙NT 기술들과 아울러 인지기

술(Cognitive Science)을 네

개의 결정적 기술 군으로 거론하

다. 눈부시게 발전하고 있는

IT∙BT∙NT 기술들에 인지기술

을 동등한 수

준으로 결론

지은 것은 언

뜻 생각하면

의외의 결과

로 생각될 수

도 있으나 미

래 인간들에

게 전개될 새

로운 사회를

상상하게 되

면 쉽게 이해된다.

21세기에 펼쳐지고 있는 인간사

회는 20세기까지의 생활 패턴과

는 확연히 다른 새로운 패러다임

을 제시하고 있다. 20세기 말을

정점으로 하여 엄청난 속도의 양

적 팽창이 이루어져 왔던 지난 세

기의 인류 사회는 이제는 풍요로

운 생활 환경 하에서의 인간 삶의

질 향상이 가장 커다란 화두가 되

어가고 있다. 따라서 인간의 본질

을 이해하고 인간과 인간이 만든

50 기계저널 CK

50 기계저널 CK



김 문 상 I 21C Frontier 사업 인간기능 생활지원지능로봇사업단, 사업단장 _e-mail : [email protected][

이 에서는 세계적인 로봇공학의 발전 추세를 구체적으로 살펴보고 향후 지능로봇이 어떤

분야에서 어떤 역할을 하게 될지 예측해본다. 그리고 우리나라의 로봇기술 발전 방향을 짚

어보고, 구체적인 연구 기술 개발분야를 살펴본다.

차세 성장 동력으로서의 지능 로봇 기술

]

그림 1 미국과학재단 2002 워크숍“인간의 행위를 증진시키기위한 주요 기술들”

51 기계저널 CK

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창조물간의 관계를 정립함으로써

인간 삶의 질 향상을 도모하는 것

이 결국 21세기 과학 기술의 핵심

이 될 것이다. 이러한 새로운 경

향의 중심에 인지 기술이 있으며

지능 로봇 기술은 이러한 인지기

술의 발전에 구체적인 터전을 마

련하여 줄 것이다. 다시 말하면

미래 인류사회는 IT∙BT∙NT와

같은 새로운 혁신적 돌파형 기술

들과 이러한 기술들을 적절히 인

간 생활에 엮어주는 인지 기반의

로봇 기술과 같은 융합형 기술들

에 의해 주도될 것이다.

따라서 융합형 기술로서의 로봇

기술의 특성을 이해하는 것이 매

우 중요하며 이는 다음과 같이 설

명될 수 있다. 로봇 기술은 기계,

전자, 컴퓨터, 제어와 같은 전통적

과학 기술뿐만 아니라 뇌 공학,

인지, 생체 공학과 같은 최첨단

기술들이 종합적으로 그 기반이

되어야 하는 일면과 이러한 다양

한 기술들을 바탕으로 하여 서비

스 로봇, 산업용 로봇뿐만이 아니

라 지능형 홈, 지능형 통신 기기,

지능형 자동차 등과 같은 매우 다

양한 분야에 그 적용이 이루어져

야 한다는 특성을 가지고 있다.

이러한 다양성은 로봇의 체계적이

고 급속한 발전을 도모하는 데 결

정적인 어려움으로 작용하고 있

다. 일본이나 미국과 같이 이미

오랜 동안 이 분야의 연구 개발이

이루어져 온 선진국들에서도 새로

운 산업을 형성하는 데에 결정적

인 주도권을 갖지 못하는 이유가

여기에 있다고 보인다. 결국 한국

의 미래 성장 산업으로 지능 로봇

분야가 자리를 잡기 위하여서는

이러한 로봇 분야가 가지는 특성

및 이에 관련된 한국적 환경 등을

충분히 고려한 하향적이고 총체적

인 접근이 매우 긴요하다 할 수

있다.

세계적 로봇 공학 발전

현황

로봇 분야의 발전 예측은 21세

기에 들어 매우 긍정적인 방향으

로 바뀌고 있는데 여기에 결정적

으로 기여한 요인 들로서는 눈부

시게 발전하고 있는 SF 화산업

도 한 몫을 하 으나 무엇보다도

Sony의“아이보”의 출현을 꼽지

않을 수 없다. 아이보는 1999년

인터넷을 통해 시판을

시작한 20분 만에

3,000 가 팔려나가

는 기록을 세웠다.

250만 원 정도의 고가

임에도 불구하고 그리

고 아직 그 기능에 있

어 매우 초보적 수준에

머물러 있었음에도 불

구하고 그 반응은 매우

폭발적이었다고 평가할

수 있다. 이러한 예상

치 못한 현상은 로봇산

업의 미래에 해 관련

산업계나 과학계에 종

래와는 완전히 다른 인

식을 갖게 하 다. 다시 말하면

화에서나 볼 수 있었던 매우 멀

게만 느껴져 왔던 로봇이 이제는

내 생활 주변으로 들어 올 수 있

음을 깨닫게 하 던 것이다. 동

분야의 급속한 발전에 기여한 또

하나의 로봇으로는 1996년 12월

에 발표된 혼다 사의 P2를 들 수

있는데 이는 로봇이 인간과 같이

두 다리로 걸을 수 있음을 실증함

으로써 지능 로봇의 기술적 발전

에 새로운 장을 열었다 할 수 있

다. 이후 P2 로봇을 기점으로 하

여 최근의 ASIMO에 이르기까지

매우 다양하고 더욱 진보된 일련

의 이족 보행 로봇들이 만들어져

오고 있지만 위의 P2 로봇이 처

음 외부에 공개 되었을 때에는 전

세계의 로봇 과학자들을 무척이나

경악하게 하 다. 이는 혼다 사가

10여 년 동안 철저히 비 에 부쳐

차세대성장동력으로서의지능로봇기술

그림 2 Honda 사의 ASIMO

52 기계저널 CK

52 기계저널 CK


연구 개발을 진행해

왔다는 점과 또한 학

교나 연구기관이 아닌

기업에서 이러한 성과

를 얻었다는 점에 기

인하 다. 어쨌든 인간

과 비슷한 수준의 이

족 보행이 가능하다는

것을 보여준 향은

생각보다 커서 앞서

언급한 아이보와 함께

이 분야의 발전에 상

당한 장밋빛 전망을

가지게 하 다.

다만 일본의 지능

로봇 분야는 인간을

닮은 이족 보행 로봇

의 개발에 너무 치중해 있다는 비

판을 많이 받고 있는데 이는 실질

적인 서비스 로봇 분야의 발전이

라는 측면에서, 특히 결정적인

Killer Application의 창출이라

는 면에서 부정적이라고 판단되고

있다.

미국의 로봇 분야는 전통적으로

우주산업과 군비산업으로 표되

는 국가 형 프로그램 들에 의해

이끌어져 오고 있다. 우주로봇 분

야에서는 NASA를 중심으로 하여

우주산업에 필요한 탐사 로봇들과

우주 정거장 등의 보수에 관련된

로봇 개발이 주를 이루고 있는데

최근에 JPL을 중심으로 하는 일

련의 화성 탐사 로봇의 개발과

Houston에서 개발하고 있는 인

간형 로봇 Robonaut을 활용한

우주 비행사의 역할을 신할 수

있는 로봇의 개발이 표적이다.

군용 로봇 분야에서는 DARPA

의 지원을 통한 다양한 로봇들의

개발이 이루어지고 있는데 군사

장비의 무인화에서 군인 로봇의

개발에 이르기까지 매우 다양하

다. 그 외 기초 연구 개발을 위한

예산 지원은 미국 과학재단(NSF)

를 통해 학 중심으로 이루어지

고 있다. 미국의 연구 개발 추세

는 실제 적용을 위한 핵심 기술의

개발이라는 원칙을 체적으로

지키고 있는 것으로 판단되며 가

치 창출을 전제하지 않는 연구 개

발은 근본적으로 받아들여지지 않

고 있다.

유럽의 로봇 연구의 양상은 전

통적으로 실용성을 강조하는 연구

개발의 전통을 따르고 있다고 할

수 있다. 가정용 청소 로봇, 빌딩

외벽 청소 로봇, 주유 로봇 등이

표적인 예이다. 최근 들어 유럽

공동체에서 다양하고 상당한 규모

의 연구 개발 Program이 만들어

지고 있어 주목되고 있는데 EU

각 국가 간의 연구 인력 간의 교

류 및 시너지 유도 등이 주요 목

표 로 되 어 있 다 . 표 적 인

Program으로는 EURON 및

Beyond Robotics Program

등이 있는데 원천 기술 개발에 초

점을 맞추고 있다.

우리 나라의 발전전략은?

우리 나라는 2004년도부터 지

능형 로봇을 10 성장 산업의 하

나로 선정하여 미래 한국을 먹여

살릴 중요한 산업 분야로 인식하

고 있다. 이는 우리 나라 현재의

주력 산업인 자동차, 통신, 전자


그림 3 NASA Robonaut 그림 4 힘 증폭장치 : 군사로봇 Berkeley 학

53 기계저널 CK

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기기 등의 분야와의 상호 연관성

을 기반으로 하여 로봇 분야의 장

기적인 발전이 가능하며, 역으로

향후 로봇 분야의 발전을 통해 이

러한 종래의 주력 산업들이 추가

적인 경쟁력을 확보할 수 있다고

판단되기 때문이다.

미국이나 일본 등의 선진국들에

비해 연구개발 자금이나 인력 등

에 있어 비교 우위가 떨어지는 한

국으로서는 추진 방법 등에 있어

전략적인 집중과 선택을 해야 하

며 이를 위한 국가적 추진 체계가

필요하다고 생각된다.

그림 5는 우리나라 로봇산업의

SWOT 분석표이다.

그림에서 보는 바와 같이 우리

나라는 네트워크 인프라나 관련

산업 등에 있어 외국에 비해 강점

이 있어 우리의 약점을 잘 인식하

고 한국에 특화된 추진 방법 등을

강구하면 동 분야에서의 경쟁력

확보 가능성이 있다고 생각된다.

이러한 배경 하에서의 바람직한

발전 전략을 요약하면 다음과 같다.

첫째로, 지능형 로봇산업의 특

징은 앞장에서 언급하 듯이 필요

로 하는 기술 및 적용 분야의 다

양성에 있다. 이러한 다양성에

응하는 방법으로 개발될 기술들의

모듈화 및 표준화에 많은 노력을

경주하여야 한다. Frontier 사업

단에서는 이러한 노력의 일환으로

플랫폼의 공유, soft architec-

ture의 공유 및 표준적 middle

ware의 개발 등이 이루어지고 있

다.

그림 5 로봇산업의 SWOT 분석

그림 6 핵심 기술의 component화에 따른 로봇 분야에의 기여

그림 7 사업의 개요

강강점점

��주주거거환환경경의의 정정형형화화((아아파파트트))

��세세계계 최최고고 수수준준의의 인인터터넷넷 인인프프라라

��전전동동산산업업((자자동동차차 등등))의의 기기반반 확확고고

기기회회

��선선진진국국도도 시시장장 초초기기

��다다학학제제 간간 협협력력//강강력력한한 국국가가정정책책적적 주주

진진피피요요라라는는 측측면면에에서서 한한국국환환경경 유유리리

위위험험

��일일본본 등등 최최 선선진진국국도도 중중요요성성 인인식식

규규모모 투투자자 시시작작

��선선진진국국의의 기기술술 보보허허 정정책책 심심화화

약약점점

��요요소소부부품품 등등 인인프프라라 취취약약

��정정책책적적 지지원원 미미흡흡

��연연구구개개발발 인인력력 부부족족

인인간간형형

로로봇봇

화화형형

친친구구 로로봇봇

가가사사 도도우우미미

로로봇봇

화화

음음성성

인인식식

구구동동

모모듈듈

로로봇봇

팔팔

조조작작

상상

인인식식

육육체체 지지원원

로로봇봇

54 기계저널 CK

54 기계저널 CK


둘째로, 다양한 부처에서의 다

양한 연구 개발이 이루어지고 있

는데 효율적인 자원의 분산 및 시

너지 유도를 위한 국가적 역할 분

담이 매우 중요하다. 국가 연구

개발 program의 근본적 목표가

국가 전체의 연구 경쟁력 함양이

라는 원칙 하에서 각 부처의

성격에 부합하는 연구 분야의 집

중적 개발만이 불필요한 중복 투

자도 피할 수 있을 뿐만 아니라

제한된 연구 자원의 최 한 활용

이라는 목표에 합당할 것이다.

셋째로, 선택과 집중 원칙에 의

한 개발 분야의 선정 문제이다.

앞서 언급하 듯이 우리의 연구

자원은 한정되어 있어 다양한 분

야를 폭 넓게 다루는 것은 불가능

하다고 생각된다. 따라서 앞서 언

급했듯이 국내 산업과의 연계성

및 향후 사회적 파급효과 등을 고

려한 개발 분야의 선택 및 집중을

통한 세계적 경쟁력의 확보는 필

수적이다.

넷째로, 결국 지능 로봇 시장의

initiative를 잡기 위한 선결 조건

은 핵심 원천 기술들의 확보에 있

다. 세계적 경쟁력을 갖는 원천

기술의 확보를 위한 노력이 인력

양성에서부터 연구 개발 프로그램

의 형성 그리고 국제 공동 사업에

이르기까지 잘 조직되고 준비되어

야 한다.

21C Frontier “인간기능생활지원지능로봇기술개발사업단”소개

본 사업단

은 2003년

10월 21세

기 Frontier

사업의 일환

으 로 향 후

10년간의 연

구 개 발 을

통 해 지 능

로봇 분야의

사회적∙경

제적 효과를

유도하고 국

제 경쟁력을

갖 는 핵 심

원천 기술을

개발하는 것

을 목 표 로

설립되었다.

10년간의 연

구 개발이란

세계적으로

도 그 유래

를 찾기 힘들 정도로 매우 도전적

이며 미래 지향적이다. 하나의 사

업단 조직으로 운 됨에 따라 연

구 개발의 효율적이고 전문적인

관리가 매우 용이한 시스템이다.

이러한 사업단의 장점을 기반으로

로봇 분야가 가지는 여러 특성들

을 적절히 고려하는 효율적인 연

구 개발 체제를 갖추고 장기적이

고 원천적인 연구 수행을 도모하

는 것이 본 사업단의 전략이다.

본 사업단에서 연구 개발하고자

하는 로봇 지능의 발전을 위한 핵

심 원천 기술들은 다음과 같이 분

류되었다.

첫째로, 주변 정보의 계속적인

학습을 통한 로봇 지능의 진화를

가능하게 하는 기술

둘째로, 인간-로봇 간의 자연스

러운 감성적 상호작용 기술,

셋째로, 이동 기능과 조작 기능

을 통한 인간에의 편리한 서비스

를 가능하게 하는 신뢰성 있는 작

업 기술

이러한 목표를 달성하기 위한

추진 전략은 다음과 같다. 우선


그림 8 SilverMate 로봇의 상상도

그림 9 고령화 추이 한국통계청 2003/M. Fujie Waseda 학

일일 본본

스스웨웨덴덴hhiigghh--eellddeerrllyy

eellddeerrllyy ddoommiinnaatteedd

eellddeerrllyy ssoocciieettyy

연연령령

층층별별

비비율율 한한국국

미미국국

프프랑랑스스

11885500

00

77

11990000 11997700 22000000 22003300

1144

2211

((%%))

55 기계저널 CK

55 기계저널 CK



본 사업에 참여하는 연구진들의

시너지를 유도하고 좀더 효율적인

연구 개발을 위해 Software 및

Hardware Platform을 공유하

고 있다.

이를 통해 불필요한 공통 기반

기술들의 개발을 지양하여 연구의

효율성을 제고할 수 있다. 또한

향후 개발될 기술들의 컴포넌트화

를 통한 손쉬운 Integration을

가능하게 함으로써 궁극적인 다양

성을 확보하고자 한다. 이러한 목

표를 가능하게 하기 위하여 노인

용 도우미 로봇(SilverMate

Robot)을 제작하고 있으며 동일

한 플랫폼 사용을 통해 원활한 기

술 교류를 기 하고 있다. 구체적

인 적용 분야로 노인들을 위한

SilverMate Robot 개발을 결정

하 다.

그림 9에서와 같이 한국의 고령

화문제는 더 이상 방치될 수 없는

매우 심각한 수준으로 내닫고 있

다. 2020년경에 선진 산업국 수

준의 초고령사회로 변하게 되어

노인들의 사회 활동 문제 및 부양

문제가 매우 심각한 수준으로 진

행될 것으로 판단된다. 이를 해결

하기 위해서는 사회적으로 혹은

기술적으로 매우 다양한 방법들이

동원되어야 하겠지만 로봇 기술을

통한 고령화 문제의 해결도 매우

중요한 방안이 될 것이다.

시장은 언제 어떻게열릴 것인가 ?

로봇 시장의 본격적 형성은 언

제쯤 될 것인지에 한 논란이 많

다. 부정적 시각과 긍정적 시각이

공존하고 있는데 로봇 시장의 아

직 본격적으로 열리고 있지 못한

이유를 정리하면 다음과 같다.

첫째로, 로봇의 상업화는 기

되는 이익이 가격보다 더 커져야

가능한데 아직 값싼 로봇을 만들

어 낼 수 있는 환경이 조성되지

못하고 있다. 특히 필요한 센서

및 구동장치 등이 아직 량 생산

이 불가능하다. 다시 말해 량생

산을 기반으로 하는 제품의 저가

격화 그리고 이를 기반으로 한 부

품들의 저가화 등의 선순환 구조

가 이루어지지 못하고 있다. 둘째

로, 이러한 이익은 로봇 다운 특

성으로 이루어져야 한다. 로봇 다

운 특성이란 로봇만이 할 수 있는

기능을 의미한다. 단순히 집안 내

의 PC를 체한다든지 혹은 매우

다른 손쉬운 장치가 충분히 수행

할 수 있는 기능을 체하는 것으

로는 로봇의 이익을 창출할 수 없

다. 다시 말하면 예를 들어 걷지

못하는 노인을 부축 한다든지, 집

안 내의 실질적인 정리정돈, 심부

름을 맡아 한다든지 혹은 동반자

로서 감성을 어루만져 줄 수 있는

기능들이 바로 로봇을 통해 창출

될 수 있는 로봇에 특화된 기능들

이 될 것이다.

셋째로, 결국 지능적인 서비스

를 기반으로 하는 지능 로봇 산업

이 꽃피우려면 로봇 지능 분야의

핵심 원천 기술들이 뒷받침되어야

하는데 기능적으로 아직 부족한

수준에 머물러 있다. 특히 학습을

통한 지식의 확장 및 추론 기능이

가능한 실질적인 로봇 지능의 발

전이 없이는 인간이 로봇에게 기

하고 있는 지능적 서비스가 불

가능하다. 인간과 공존하며 인간

에게 필요한 서비스를 할 수 있는

로봇은 스스로 판단하며 스스로

발전할 수 있는 지능이 필수적이

다. 정리하면 로봇 분야의 다양성

을 어루만지며 인간과 같은 지능

적 응이 가능한 다음 단계의 로

봇 기술이 가능하여야 이 분야의

세계적 경쟁력이 갖추어지고 비로

서 새로운 시장이 열릴 것으로 생

각된다.

맺음말

우리나라는 지금 요동치는 국제

환경에서 차세 성장 산업의 경

쟁력 확보라는 절 절명의 과제

를 안고 있다. 앞서가는 선진국들

과 추격하는 중국을 위시한 후발

국들 사이에서 우리나라가 확보하

고자 하는 성장 동력들은 쉽게 얻

어지지는 않을 것이다. 정확한 판

단과 국가적 개발 계획이 절 적

으로 필요하며 개발 분야 및 추진

에 있어 전략적인 선택이 필수적

으로 이루어져야 한다. 우리나라

가 갖고 있는 장점을 최 한 이용

하는 도전을 통해서 만이 로봇 산

업을 기반으로 하는 미래의 성장

동력이 가능할 것이다.

걸음새가 가장 안정되어 있다고

하는 아시모의 경우를 비롯한 이

족보행 로봇을 보면 다리는 엉거

주춤 구부리고 조심스레 걷고 있

다. 또 요즈음 유행하는 소형 휴

머노이드 로봇 경기에 나오는 보

행 모습을 보면 매우 불안정하고

흔들림이 심하며 쉽게 넘어지는

것을 볼 수 있다. 언뜻 생각해 보

면 매우 단순한 문제처럼 보이는

이족 보행이 그렇게 힘든 일인가?

걷기 위해서는 한쪽 발 들고 다음

발 내딛고 하며 나아가면 될 것처

럼 여겨진다. 기본적으로는 맞는

생각이다. 그러나 실제에서 이것

이 쉽게 구현되지 않는 것은 직립

보행이 마치 가만히 두면 쓰러지

는 막 기를 세워 놓은 것처럼 매

우 불안정한 자세로 이루어져 있

다는 점이다. 사람도 제 자리에

가만히 서 있기 위해서는 의식적

으로든 무의식적으로든 쓰러지지

않도록 계속 무게 중심을 이동하

며 중심을 잡아야 한다. 만약 쓰

러짐이 감지되면 쓰러지는 방향으

로 발을 내딛어 새로운 안정자세

를 만들어낸다. 걷는다는 행위는

몸을 전진 방향으로 쓰러뜨리고

발을 내딛어 중심을 유지하며 또

앞으로 쓰러지려고 하는 동작의

연속이라 볼 수 있다. 이러한 이

유로 자연스러운 보행은 로봇의

동역학적 기구학적 요소와 맞물린

고도의 제어기술이 결합되어야 가

능한 기술인 것이다. 이러한 기술

들은 하나 같이 모두 해결하기 쉽

지 않은 문제들로 채워져 있다.

이족 보행은 크게 두 가지 요소

의 결합으로 이루어진다. 첫째는

미리 계획된 걸음 패턴에 따라 다

리, 발목, 팔 등을 움직여 걸음의

기본형을 만드는 것(걸음 경로 계

획)이고, 둘째는 매 순간 몸의 각

부분을 미세하게 움직여 지속적으

로 동적 안정성을 유지하는 것(자

세 안정화)이다. 전자는 걷기 전에

미리 수립되어야 하는 과정(Off-

line 또는 batch process)이고

후자는 걸으면서 실시간으로 계산

되어야 하는 것(on-line 또는

real time control)이다.

56 기계저널 CK

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오 준 호 I KAIST 기계공학과, 교수 _e-mail : [email protected][

이 에서는 이족보행 로봇을 개발하여 인간과 같은 자연스럽게 걷는 동작을 구현하는 데

있어서 현재 기술의 한계를 구체적으로 살펴보고, 가능한 해결 방법과 기술 발전 전망을 살

펴본다.

이족보행의 구현 및 문제점에 관한 고찰

]

57 기계저널 CK

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걷는다는 것은 무게의 중심을

양발에 교 로 옮기면서 들려진

발을 앞으로 내딛으며 착지하는

과정을 반복하는 것이다. 이때 사

람은 오랜 기간 학습된 무의식적

반응으로 무게 중심을 이동하게

된다. 이러한 걸음 패턴은 인류가

직립보행을 시작한 이래 태어날

때부터 유전적으로 프로그램된 것

으로 여겨진다. 이는 다수의 초

식 동물들이 태어남과 더불어 스

스로 일어나 걷고 뛰어다니는 것

을 보면 보행이 후천적 학습이 주

된 것이 아님을 알 수 있다. 단지

인간의 경우 태어난 직후 운동을

위한 골격, 관절, 근육 등이 걸을

수 있을 만큼 충분히 발육되어 있

지 않기 때문에 걸음을 시작할 때

까지 다소 시간이 걸리는 것이다.

이것은 걷기라는 복합적인 균형

운동이 태어난 직후부터 무(無)로

부터의 학습이 아니라 상당부분

본태적이며 오랜 기간의 진화에

의해 최적화된 기구학적, 운동학

적으로 표현되는 지극히 지능적

능력이란 점이다. 따라서 로봇이

인간과 흡사하게 걷기 위해서는

인류의 직립보행 진화과정에서 획

득된 것 정도 수준의 정보와 숙련

도를 확보해야만 한다. 그러나 문

제는 이러한 생물학적 진화 과정

을 정확히 이해하기도 힘들 뿐 아

니라 완성체로서의 인간의 인체구

조나 근육, 골격, 보행방법조차도

아직 명확히 파악 못하고 있다는

점이다. 더욱이 이를 현재의 기술

수단인 기계적, 전기∙전자적, 컴

퓨터공학적 방법론으로는 인간과

같은 유기체를 구현하는 것은 불

가능이라 생각된다.

이족보행 로봇의 구조

인간은 650여 개의 근육과

206개의 뼈, 100여 개의 관절로

이루어져 있다. 또한 보행에 관련

된 고관절(hip joint)은 볼 조인

트(ball joint)로서 회전, 들기,

벌리기 등 세 가지 방향의 자유로

운 운동이 보장되어 있다. 발목과

발 역시 매우 복잡한 관절과 인

, 근육이 유기적으로 결합되어

다양하게 외부 환경과 상호작용하

도록 되어 있다. 특히 엄지발가락

은 보행에서 하나의 독립적인 관

절로서 에너지 소모를 최소화하는

다이내믹한 걸음새를 연출하는 데

중요한 역할을 하고 있다. 그러나

인간형 로봇을 위하여 인간과 같

은 갯수의 관절과 근육을 갖추는

것은 기술적으로 구현이 매우 힘

들 뿐 아니라 실용적인 측면에서

도 바람직하지 않다. 그러므로 실

제 인간형 로봇에서는 인간의 행

위를 모사할 수 있는 최소한의 기

구학적 구조를 채택하게 된다. 먼

저 이족 보행이 가능하기 위한 최

소한의 독립적인 운동 및 구동이

자유도의 결정이다. 각 다리가 걷

기 위한 운동을 하기 위해서는 최

소한 각각 6개의 자유도를 갖는

구조를 갖추어야 한다. 그림 1에

서처럼 고관절에 3개, 무릎에 1개

그리고 발목에 2개 등이다. 더욱

자유로운 운동을 위해서는 발목에

회전운동을, 발에 엄지발가락 관

절 등을 추가할 수 있으나 부분

의 경우 이를 생략한다. 로봇 상

체는 인간다운 모습과 기능, 우아

한 걸음새 연출을 위하여 다양한

구성이 가능하다. 그림 1은 휴보

(Hubo)의 경우를 보이고 있다.

걸음 경로 계획의 수립

보행 로봇에서 걸음 경로 계획

(gait pattern design)은 가장

기본적이면서도 노력과 시간이 많

이 필요한 부분이다. 이족 보행에

서는 수립된 걸음 경로 계획에 따

라 로봇의 각 관절 구동기의 위치

를 미리 프로그램해 둠으로써 보

행 시 걷기 위한 반복운동을 하도

록 하고 있다.

걸음 경로 계획에서는 ZMP

(Zero Moment Point)가 보행주

기 동안 항시 착지한 발 내부에

이족보행의구현및문제점에관한고찰

그림 1 이족보행 로봇의 구조

58 기계저널 CK

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위치하도록 모든 관절운동 패턴을

설계한다. 양발 지지 상태로부터

첫 걸음을 위해서는 먼저 ZMP를

왼발 안으로 이동시키고 오른발을

들어 올리며 앞으로 내딛는다. 공

중에 떠 있던 오른발이 원하는 보

폭만큼 이동하면 착지한다. 착지

가 완료되어 두발이 각선으로

위치한 양발 지지 상태가 되면

ZMP를 오른발로 이동시킨다. 다

음은 왼발을 들어 앞으로 전진시

킨 뒤 보폭거리에서 착지한다. 이

러한 경로 계획을 수립하는 데 있

어 공중에서 이동하는 발의 운동

에 따라 지지하고 있는 발 안쪽의

ZMP가 지속적으로 변하기 때문

에 상체의 위치를 적절히 계획하

여 ZMP의 위치가 지지발 안에

머물도록 하여야 한다. 이때 잘못

된 경로 계획에 의하여 ZMP가

지지발의 경계면에 도달하게 되면

로봇은 쓰러지게 된다. 이러한 경

로 계획을 완성하기 위해서는 두

가지 방법이 사용된다. 첫째는 실

험적 방법이고 둘째는 전산모사

(computer simulation)에 의한

방법이다. 전자는 실제 로봇이 있

어야 가능한 방법이고, 후자는 로

봇 전체 기구의 수학적 모델을 만

들고 이에 한 동역학 방정식을

풀 수 있어야 된다. 하지만 어느

방식을 택하더라도 경로 계획이

저절로 되는 것은 아니다. 무수한

시행착오를 통하여 로봇이 쓰러지

지 않고 보행을 지속할 수 있는

경로를 찾아내야 하는 것이다. 태

엽으로 구동되는 값싼 장난감 로

봇의 경우 한 발 지지 상태이건

양발 지지 상태이건 항시 ZMP가

지지발 안에 위치하도록 설계되어

있기 때문에 아주 단순한 경로 계

획만으로도 보행이 가능하다. 또

한 소형 보행 로봇의 경우 ZMP

가 로봇의 정역학적 무게중심이

착지면에 투 된 점과 큰 차이가

없기 때문에 걸음 단계별로 정적

무게 중심을 유지할 수 있는 점을

실험적으로 찾아 경로를 생성하는

방법을 사용하기도 한다. 그러나

로봇의 크기가 80cm 이상의 중

형로봇만 되어도 이러한 단순한

방식은 적용되질 않는다. 매 순간

움직임에 따른 ZMP의 변화를 직

관적으로 이해하기 힘들기 때문이

다. 이족 보행 이외에 공차기 등

좀 더 과격한 운동의 경우 정 한

전산모사 방법 이외에는 ZMP의

예측이 불가능하다. 중형 로봇만

되어도 작동 중 넘어지면 기계적

파손이나 결함이 생기기 때문에

실험적 방법을 통하여 과격한 움

직임에 한 경로 계획에는 여러

가지 위험요인이 따른다. 이러한

과정에 의하여 수립된 하체 12개

축 및 상체의 시간에 따른 경로를

걸음 경로 계획이라 한다.

불확실성

실험이든 전산모사든 경로 계획

을 수립하는 과정을 통하여 어느

정도의 만족할 결과를 얻었다 할

지라도 다음에는 실험에서의 재현

성의 문제가 뒤따른다. 즉, 수립된

경로를 실제 로봇에 적용해도 계

획 로 로봇이 제 로 걷지 못한

다는 점이다. 그 이유는 첫째로

백래시(Backlash)에 의한 불확

실성이다. 로봇의 구동원은 주로

감속기와 결합된 전기모터이거나

유압 혹은 공압 시스템이다. 어느

경우든 백래시가 존재한다. 매우

정 한 감속기나 조인트의 경우

헐거움을 거의 무시할 만한 것들

이 있으나 고가이고 무거울 뿐 아

니라 내부 마찰에 의한 전달 효율

이 떨어지는 단점이 있다. 특히

인간형 로봇과 같이 직렬링크 개

방형 구조물은 오차가 점차 누적

되어 나타나기 때문에 발목부나

무릎, 허리 등 걸음새를 결정하는

하위 조인트에서의 백래시와 마찰

은 정 반복구동을 요하는 이족

보행시스템의 정확도 및 반복도에

결정적인 향을 미친다.

두 번째 불확실성은 지면의 균

일도와 마찰력이다. 우리가 보통

평편하다고 생각하는 실내 생활공

간에서의 바닥은 통상 ±2�정도

의 기울기차가 존재한다. 발바닥

이 지면과 마찰력 부족으로 미끄

러지는 경우 역시 마찬가지다. 이

들에 따라 로봇의 착지도 매우 불

안정하게 되고 세심하게 설계된

경로 계획도 무의미해지게 된다.

왜냐하면 보행의 반복 운동이란

특성 때문에 마지막 걸음의 자세

가 다음 걸음의 시작 조건이 되기

때문에 앞걸음이 흐트러지면 다음

걸음은 제 로 수행될 수 없기 때

문이다.


59 기계저널 CK

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이족보행의구현및문제점에관한고찰

세 번째로는 경로 계획 때 고려

되지 않았던 구조물 탄성에 의한

처짐이나 진동이다. 로봇의 구조

는 일반적으로 매우 복잡하고 각

관절이 직렬로 연결되어 구조적으

로 취약한 형태를 하고 있다. 경

로 계획이나 수학적 모델 수립 때

이 모든 요인을 고려하기란 거의

불가능하거나 부정확한 경우가

부분이다. 이 때문에 이미 수립된

경로계획이 실제 로봇에 적용되어

도 제 로 반 되지 않아 재현성

문제를 일으킨다.

인조근육은 없다

인간의 근육은 우리가 생각할

수 있는 가장 이상적인 구동원

(actuator)이다: 1) 근육은 힘원

(force source)으로 작용한다.

2) 근육은 아주 미세한 힘으로부

터 큰 힘까지 발생시킬 수 있다.

3) 근육은 역 구동(back drive)

이 가능하다. 4) 근육은 크기와

무게에 비하여 큰 힘을 낸다. 5)

마찰과 백래시가 없다. 6) 근육은

직선구동을 한다. 7) 자체 관성력

이 미미하다. 8) 인 와 함께 탄

성이 있다. 등등. 이러한 능력을

갖춘 구동원을 인조근육이라 한

다. 그러나 이는 이상적인 모델일

뿐이고 우리 기술로는 아직 구현

이 불가능한 연구와 개발의 상

이다. 관절에 직구동(direct

drive) 토크모터를 사용할 경우

힘원으로 작동하며 많은 장점이

있는 반면 토크모터가 아직 충분

한 모멘트를 발생시키기에 지나치

게 크고 무거운 단점이 있어 현재

인간형 로봇에 주로 사용되고 있

는 것은 감속기가 부착된 전기 모

터다. 그런데 이것은 인간근육과

매우 다른 특성을 가지고 있다.

감속기 부착 전기 모터는 위치원

(position source) 혹은 속도원

(velocity source)으로 작용하며

역구동이 잘 되지 않고 높은 감속

비에 의하여 자체 회전 관성력이

매우 커지게 된다. 이러한 차이는

로봇을 인간처럼 움직이게 하는

데 커다란 어려움을 준다. 역구동

이 되지 않으므로 힘빼기를 할 수

없다. 자체 관성이 크기 때문에

보행과 같이 관절의 회전방향과

크기가 급격히 변하는 운동의 경

우 자체 에너지의 소모가 크며 탄

성이 없기 때문에 운동에너지를

저장할 수도 없다. 충돌.착지할 때

등 외부환경과 부딪칠 때 적응력

이 전혀 없다. 이에 따라 로봇은

자세를 고정시키는 부동자세를 유

지하는 것이 가장 쉽고 자연스러

운 과제다. 사람이 10시간 동안

기마자세를 취하고 움직이지 않아

야 한다고 상상해 보라. 이는 사

람에게 불가능에 가까운 고역일

것이다. 반면 로봇은 사람에게 가

장 편한 과제인 힘 빼고 외부에

의지하는 것이 가장 어려운 일 중

에 하나다.

로봇의 기구설계

이족보행을 하기 위한 로봇설계

에서의 관점은 크게 두 가지로 요

약된다. 첫째는 기구적으로 백래

시를 최소화하는 것이고 둘째는

구조적 강성을 유지하며 자중을

최소화하는 것이다. 백래시에 의

한 불확실성을 없애기 위하여는

보통 1m 이상의 인간 크기 로봇

에 해서는 하모닉 드라이브 방

식의 감속기를 채택한다. 하모닉

드라이브는 기어의 강성, 내구성,

전달토크, 마찰력 등에서 약점을

가지고 있으나 고감속비, 제로백

래시, 콤팩트한 사이즈, 다양한 크

기와 종류의 표준제품 등의 측면

에서 아직 이를 치할 감속기가

없는 실정이다. 로봇의 구조물은

고강성을 유지하기 위하여 다리

부분은 주로 박스형으로 설계하여

무게 비 관성모멘트를 크게 한

다. 모든 조인트는 캔티레버(일단

지지)를 피하고 양단지지를 하여

강성을 보장하도록 한다. 특히 조

인트는 베어링의 클리어런스에 의

하여 혈거움이 발생하지 않도록

세심하게 설계되어야 한다.

자세 안정화

자연스러운 걸음은 경로 계획에

의한 반복 동작만으로 완성되는

것은 아니다. 왜냐하면 전술한 바

와 같이 로봇은 여러 형태의 불확

실성에 노출되어 있기 때문이다.

바닥면의 비평탄은 경로 계획의

재현을 무색하게 만드는 가장 큰

요인이다. 이의 적절한 제어를 위

하여 Hubo의 경우 두 가지 방법

60 기계저널 CK

60 기계저널 CK


이 사용된다. 첫째는 발바닥에 경

사계를 부착하여 바닥면 경사를

측정하여 경로계획을 보상해 주는

방법이고 둘째는 몸에 부착되어

있는 레이트 자이로와 가속도계

(경사계) 신호를 이용하여 몸의

중심을 유지시켜 주는 방법이다.

구체적인 제어 기법 및 신호처리

방식에 하여는 개발주체마다 독

특한 방법을 사용하고 있는 것으

로 추정되며 발표되는 논문이나

특허로는 개괄적인 사항만을 표현

하고 있다. 마찰력의 경우 미끄럼

이 관측되면 경로 계획을 수정하

여 발에 과도한 착지력이나 모멘

트가 발생하지 않도록 하여야 한

다. 구조물의 탄성에 의한 처짐은

실험이나 전산모사를 통하여 어느

정도 반복성 있는 양을 찾아낼 수

있다. 이 처짐량을 경로계획에 가

감하여 보상함으로써 로봇이 자연

스럽고 안정한 자세를 유지하도록

한다.

로봇은 구조상 강성이 취약하고

감쇄가 거의 없다. 이에 따라 착

지 시 충격이나 팔.다리의 운동에

따른 잔류진동이 매우 심하게 나

타난다. 특히 들려진 다리의 진동

은 착지 지점과 시점의 교란을 가

져와 걸음새 안정성에 큰 향을

미친다. 이러한 진동은 다리와 팔

등에 부착된 레이트 자이로와 가

속도계의 신호를 이용하여 능동감

쇄가 이루어지도록 제어한다. 또

한 자세 제어를 위해서는 몸의 기

울어짐과 각속도를 측정할 수 있

는 관성센서와 착지 발의 접지력

과 모멘트를 측정할 수 있는 힘∙

모멘트 센서가 필수다. 여기에서

획득된 정보를 바탕으로 착지 순

간과 착지 위치를 산출한다. 또한

이 정보는 한 발 지지상태와 양발

지지상태에서 로봇이 진동하거나

쓰러지지 않도록 지속적인 안정성

을 유지하는 데에도 사용된다. 자

세 안정화는 환경변화에 따른 반

복적인 걸음 안정성을 보장하는

데 필수적인 요소이나 소형로봇의

경우 알고리듬 및 센서 시스템의

단순화를 위하여 자세 안정화를

생략하는 경우가 부분인데 결과

적으로 매우 불안정한 걸음새를

보이게 된다. 그림 2에서 Hubo

의 자세제어알고리듬의 략적인

흐름도를 보이고 있다.

맺음말

인간과 흡사하게 안정되고 안전

한 보행로봇이 출현하기 위해서는

지금의 기술적 한계를 뛰어넘는

혁신적인 이론과 기술 및 아이디

어가 요구된다. 인간 뇌신경과학

에 근거한 자가학습(self lear-

ning) 이론을 도입한 경로 계획

및 자세 안정화가 과거부터 꾸준

히 연구되어 좀더 간편하고 인간

친화적인 제어기법을 추구하고 있

다. 또한 인조근육과 같은 구동기,

가볍고 튼튼한 재질 및 구조물,

용량이 큰 소형배터리, 저전력 고

속 중앙처리장치(CPU), 더욱 정

한 센서 시스템 그리고 인공지

능 알고리듬 등 차세 인간형 이

족보행 로봇을 위한 필수 기술들

이 계속 연구되고 있다. 만약 이

러한 이론이나 새로운 혁신적인

기법이 완성되어 성공적으로 적용

된다면 지금보다 훨씬 다양하고

안정되며 자연스러운 동작과 걸음

이 구현되리라 예측한다.


그림 2 보행제어 알고리듬의 흐름도

61 기계저널 CK

61 기계저널 CK


1980년 부터 시작된 산

업용 로봇 시장은 자동

차와 전자산업 등 노동집약적 산

업의 발달을 배경으로 하여 급속

도로 성장하 고, 로봇이 생산현

장에 투입되면서 산업용 로봇 시

장은 본격적으로 확 된 바 있다.

그러나 1990년 들어와 산업용

로봇 시장이 성숙기에 들어서면

서 시장의 정체가 새로운 분야의

산업 형성과 기술 발전을 모색하

게 되는 계기로 작용하 다. 이

새로운 분야의 로봇은 최근에 들

어와서 가사노동이나 기타 생활

지원에 한 사회적 요구가 확

되고 고령화 사회의 진전이 이루

어지면서, 기존의 고정된 환경에

단순반복 작업을 위주로 하는 산

업용 로봇에서 탈피하여 변화하

는 환경에 능동적으로 처하며

인간과 착된 서비스를 제공하

는 서비스 로봇의 형태로 발전되

어 가고 있다. 특히, 반도체와 컴

퓨터 및 통신 기술의 획기적인

발전과 더불어 로봇 분야는 정보

통신 기술을 기반으로 한 지능형

서비스 로봇이라는 신규 로봇 시

장을 형성해 가고 있다. 예로서

Sony 사의 애완용 로봇 AIBO에

서 비롯된 지능형 서비스 로봇의

상업화는 로봇이 단순히 인간 노

동을 체하는 분야에서만 이용

된다는 개념에서 탈피하여,

entertainment 및 사람의 동반

자로서의 역할에 한 인식이 확

되는 계기가 되었다.

지능형 서비스 로봇 시장은 향

후 성장 가능성 측면에서 막 한

잠재력을 가지고 있는 것으로 기

되는 분야로 인식되고 있다. 향

후 시장 규모에 해서는 예측기

관에 따라 다소 차이가 있기 때

문에 일치된 절 치는 없으나,

부분 기관이 시장 성장률에 있어

서는 상당한 잠재력을 가지는 것

으로 예측하고 있다. 로봇산업이

가장 발달한 일본 총무성 자료에

의하면 2000년에 약 6,600억

엔에 달했던 지능형 서비스 로봇

시장이 2010년에는 약 3조 엔,

2025년에는 8조 엔으로까지 성

테마기획로봇산업및연구의현황과전망

조 조 I 한국전자통신연구원 지능형로봇연구단장 _e-mail : [email protected] 오 상 록 I 정보통신부 IT정책자문단 지능형서비스로봇 PM _e-mail : [email protected]송 정 수 I 정보통신부 산업기술팀장 _e-mail : [email protected][

이 에서는 최근 국민소득 2만불 시 의 견인차가 될 것으로 인식되어 10 차세 신성

장동력의 하나로 추진 중인 지능형 서비스 로봇의 산업 및 기술 동향을 분석하고 신성장동

력으로서의 URC(Ubiquitous Robot Companion)의 개념과 관련 기술을 소개해 보고자

한다.

IT와 RT의 융합 : URC

]

62 기계저널 CK

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장할 것으로 전망하고 있다(그림

1 참조). 특히, 2025년 약 8조

원으로 성장할 지능형 서비스 로

봇 시장 중 가장 큰 비중을 차지

할 것으로 예측한 분야가‘생활

분야’로, 일상생활에서 인간을 지

원해주는 로봇이 향후 본격적인

신규 서비스 로봇 시장으로 가장

크게 성장할 것으로 예측하고 있

다.

아울러, 지능형 서비스 로봇 시

장에 네트워크가 부가될 경우 시

장 규모는 약 6배 규모인 19.8조

엔으로 확 될 것으로 전망되고

있다. 일본 로봇공업회의 자료에

따르면, 전형적인 계산방식에 따

라 산출되는 로봇 판매 시장 규

모는 2013년 약 3.5조 엔에 이

를 것으로 예상되고, 여기에 네트

워크가 활용되어 신규 시장을 창

출하게 됨으로써 시장 규모는

5.7배나 확 된 약 19.8조 엔의

시장이 될 것으로 예상하고 있다.

좀더 자세히 살펴보면, 네트워크

에 의해 확 되는 시장은 전형적

인 계산방식에 의한 로봇 시장

3.5조 엔에 더 해, 네트워크와의

융합에 의해 새로운 로보틱 app

liance로 인식되는 기기시장 4.3

조 엔, 여기에 다양한 사회분야에

서 실현되는 application 서비

스 시장이 12조 엔에 달할 것으

로 계산되어 총 19.8조 엔의 막

한 시장 창출이 전망되는 것이

다.

이 에서는 최근 국민소득 2

만불 시 의 견인차가 될 것으로

인식되어 10 차세 신성장동

력의 하나로 추진 중인 지능형

서비스 로봇의 산업 및 기술 동

향을 분석하고 신성장동력으로서

의 URC(Ubiquitous Robot

Companion)의 개념과 관련 기

술을 소개해 보고자 한다.

지능형 서비스 로봇산업 동향

국 내

국내 지능형 서비스 로봇산업

은 20여 개의 벤처기업을 중심으

로 엔터테인먼트 로봇, 홈 로봇

등의 초보적인 지능로봇 제품을

출시하고 있으며, 삼성과 LG를

중심으로 한 기업에서는 지능

형 가전 기술개발과 맞물려 독자

적인 지능로봇 기술개발을 시도

하고 있다. 삼성전자는 토이 로봇

앤토와 가정용 로봇 아이꼬마, 그

후속 모델인 아이마로, 네트워크

접속형 홈로봇 애니봇을 개발하

여 1~2년 내 사업화를 준비 중

이며, LG전자는 최근 100만 원

청소용 로봇인 로봇킹 출시한

바 있다. 특히, 기업들은 상

적으로 다양한 사업분야에 한

기술과 풍부한 연구인력 및 자본

을 앞세워 기존 소규모 선발 업

체들과의 기술 수준 차이를 빠르

게 극복하고 이 분야를 선도할

것으로 예상된다.

국내 산업용 로봇은 생산 규모

로 볼 때 세계 4위 수준으로, 반

도체, 자동차 등 제조업의 경쟁력

강화에 일조를 하고 있으나 국내

산업용 로봇은, 기술력 및 로봇

핵심 부품의 외 의존도가 높아

선진국에 비해서 경쟁력이 낮고,

최근의 산업 침체로 인해서 기존

업계는 활력을 상실하고 있는 상

황이다. 2000년 이후 많은 중소


그림 1 지능형 서비스 로봇의 시장 전망

(자료 : 일본 로봇공업회 ; 일본 총무성‘네트워크 로봇의 실현을 향해서)

99

88

77

66

55

44

33

22

11

00

공공공공분분야야

((단단위위 :: 조조원원))

33조조 엔엔

88조조 엔엔

66,,660000억억 원원바바이이오오산산업업

제제조조업업

11999955년년 22000000년년 22001100년년 22002255년년

63 기계저널 CK

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IT와RT의융합: URC

벤처기업이 로봇 산업의 세계적

인 추세에 따라 가정용, 오락용,

교육용, 서비스 로봇 등을 상용화

개발하고 있으며, 세계 로봇축구

회, 국제 지능로봇 전시회 등이

국내에서 개최되어 점차 국내 지

능로봇에 한 산업화 가능성이

높아지고 있다. 유진로보틱스는

축구로봇 빅토, 가정용 교육로봇

페가수스 및 아이로비, 청소로봇

아이클레보를 출시하 고. 로보티

즈에서는 생쥐의 모습을 가진 성

장형 토이로봇 디디와 티티, 전투

용 래디에이터 로봇을 출시한

바 있다. 마이크로 로봇은 교육용

로봇 키트와 경기용 로봇 및 바

코드 장판을 이용하는 청소로봇

을 사업화하고 있다. 우리 기술은

KIST와 공동으로 가정용 안내

및 청소 로봇 아이작을 개발하여

전시하 고, 청소로봇을 출시한

바 있다. 다진시스템과 모스트아

이텍은 각각 KT와 SKT와 협력

하여 가정 보안용 로봇을 개발하

여 상용화를 준비 중에 있다. 한

울로보틱스는 연구용 로봇 하누

리와 축구로봇을 상용화하 고,

국방용 로봇과 청소로봇 오토로

를 개발하 으며, 그 외 다수의

기업들이 교육 및 완구 로봇을

중심으로 산업화에 기여하고 있다.

미 국

미국에서는 로봇산업에서 인간

의 역뿐만 아니라, 화 촬 용

동물로봇, 가사 보조용 로봇에서

우주 탐사용 로봇에 이르기까지

다양하게 산학연이 특성화된

역에서 기술개발을 추진하고 있

다. 서비스 로봇산업은 중소기업

을 중심으로 이루어지고 있으며,

아직 개발 수준은 높지 않으나

여러 가지로 시도 중인 것으로

파악된다. 미국의 로봇 기업은 핵

심기술을 학과 연구소에서 이

어받아 노약자 간호 보조용, 청소

용 혹은 보안용 로봇 등 생활에

도움을 줄 수 있는 로봇을 상품

화하여 판매하고 있는 바,

Carnegie Mellon, MIT 등

학을 중심으로 산업용 로봇뿐만

아니라, 노인복지, 박물관 안내

및 오락용 로봇이 개발되고 있고,

이를 iRobot 사 등 중소기업에서

상업화하고 있다. IRobot 사에서

개발한 iRobot-LE는 경비, 애완

동물 돌보기, 보모 감시, 노인 간

호 등의 목적으로 개발되었으며,

그 외에도 가정용 데스크탑 컴퓨

터의 기능, 장애물 회피 기능, 웹

기반 원격 조작 기능, 화상 전송

등의 기능을 보유한 가정용 로봇

을 판매하고 있다. 상업적으로는

가정, 의료 서비스 분야에서 활용

을 목적으로 하는 로봇들이 개발

판매되고 있는 바, iRobot 사는

청소용 로봇 룸바는 2년간 100

만 이상의 판매 실적을 올렸

고, Eureka는 Robot Vac이라

는 청소 로봇을 시판 예정에 있

으 며 , Cybermotion 사 는

CyberGuard라는 경비용 로봇

을, Computer Motion 사는

Zeus라는 수술용 로봇 시스템을

개발하여 판매 중이다.

일 본

일본의 표적인 자동차 회사

이자 로봇 회사인 혼다는 인간형

로봇 P3와 ASIMO의 개발을 위

해 지난 10년 간 총 2,000억 원

의 연구비를 투자하 으며, 이를

기반으로 로봇의 서비스를 확장

하기 위한 시도로 2000년 기준

으로 약 1,000억 원의 연구비를

투입하고 있는 것으로 알려져 있

다. 표 1에서 나타낸 바와 같이,

최근 소니(전자), NEC(반도체),

미쯔비시(자동차), 옴론(센서) 등

일본의 기업이 자기 기업의 장

점을 최 한 살려서 서비스 로봇

시장 공략을 시도하고 있으며, 그

외 수많은 기업들이 서비스 로봇

이 거 시장을 형성할 것으로

예측하고 시장 공략을 개시하고

있다. 일본로봇공업협회는 2010

년경 개인용 로봇의 수요가 급증

하여 향후 로봇 시장을 주도할

것으로 예측하고 있으며 그 중에

서도 가정용 로봇 수요가 가장

많을 것으로 예측하고 있다.

유 럽

국의 다이슨 사는 자율 주행

형 청소로봇을 개발 시판 중에

있으며, 스웨덴의 가전회사인

Elektrolux는 2001년에 지능형

로봇 청소기 Trilobite를 개발하

여 판매하기 시작했다. 아울러 어

린이 교육용 블록 장난감 회사인

덴마크의 LEGO 사에서는 교육

64 기계저널 CK

64 기계저널 CK


용 모듈 로봇 시스템인

Mindstorms를 판매

중에 있다는 사실은 널

리 알려져 있다.

지능형 서비스로봇 기술개발

동향

기술 분류 및 특징

지능형 서비스 로봇

에 활용되는 기술은 다

양한 산업으로부터의

기술이 융합되어 활용

되고 있다. 지능형 서

비스 로봇 기술의 분류

는 여러 가지 방법으로

할 수 있는 바, 국가과

학 기 술 위 원 회 에 서

2001년에 제정한 국

가기술지도에서의 기

술 분류에 따르면 표

2에서와 같이 공통핵

심 기술, 요소부품 기

술 및 응용 실용화시스

템으로 나누어진다.

이상을 종합하면 지

능형 서비스 로봇 기술

은 모션 등을 제어하는

메카트로닉스 기술과,

인식 등의 지능화 기

술, 그리고 interface

및 interaction을 포

함하여 앞에서 서술한

기술을 integration

하는 시스템 기술로 분

류할 수 있다. 따라서,


표 1 일본 지능형 서비스 로봇 개발∙생산업체 및 기능

국가명 업체 및 기관명 제품명 특징

일본 SONY AIBO 강아지 로봇, 오락용

SONY SDR, QRIO 휴머노이드 로봇

NEC R100, PaPeRo 개인용 로봇, 음성인식 및 화가능

Toshiba ApriAlpha 개인용 로봇, 음성인식 및 화가능

Mitsubishi Wakamaru 휴머노이드 로봇

Omron Nekoro 고양이 로봇, 감정모델 탑재, 오락용

Matsushita 전산 Matsushita 고양이 로봇, 네트워크용

Fujitsu Maron 네트워크 접속 원격감시 제어

Fujitsu HOAP-1/2 휴머노이드 로봇

Bandai BN-1 고양이로봇, 자율이동/성장

Tmsuk Bandou 원격 홈 모니터링/제어

Business Design연구소 If-bot 음성교신 회화

메이텐시 천장주행식 Lift 병원내 반송

Honda Ashimo 휴머노이드 로봇

Yaskawa TEM-LX1/2 하체 재활활동 보조

Sanyo Jisouji Maru 스스로 먼지 수집 청소로봇

Matsushita 전공 마사지 체어 신체조건을 파악하여 마사지

종합경비보장 Alsok 가정 및 사무실 경비

Sanyo Banryu 감시 경비 로봇

Kawada/AIST HRP-2P 휴머노이드 로봇

ATR Robovie Interactive Humanoid Robot

와세다 WABOT 개인용 휴머노이드 로봇

와세다 WENDY Human Symbiotic Robot

도쿄 H6, H7 Action integrated Humanoid obot

과학기술진흥사업단 PINO 휴머노이드 로봇

표 2 지능형 서비스 로봇의 기술 분류

공통핵심 기술

지능 실시간 인지, 추론, 학습, 적응 행위

감지 5감(시각, 청각, 촉각, 후각, 미각) 감지 센서

휴먼 인터페이스 인간-로봇, 로봇-로봇 상호작용 및 인터페이스

기구/제어 조작, 이동, 보행

요소부품 기술

센서/액츄에이터 센서, 액츄에이터

시스템 제어기, 실시간 시스템, 네트워크

응용실용화 기술

생산지원 분야 자동화/주문형 제작, 로봇 임베디드 장비

인간지원 분야 의료/복지, 개인용/오락용, 지능형 홈/빌딩, 지능형 차량시스템

국가전략 분야 국방, 우주, 해양, 원자력, 재해 응, 농업, 건설

65 기계저널 CK

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지능형 서비스 로봇 기술은 다양

한 분야의 기술이 복합된 융합

기술의 표적인 경우라고 할 수

있다.

국내 동향

국내 연구소에서는 ETRI와

KIST를 중심으로 서비스 로봇,

개인용 로봇 및 인간형 로봇에

한 연구가 지속되고 있으며, 원

자력연구소를 중심으로 원자력

발전소를 위한 전용 로봇에 한

연구가 수행되고 있고, 한국기계

연구소에서 부분적으로 산업용

로봇에 한 연구가 진행 중이다.

올해 출범한 ETRI 지능형 로봇단

에서는 동화 구연과 음성 및 제

스처 인식이 가능한 ETRO를 개

발한 바 있고, 현재 지능형 서비

스 로봇의 하드웨어/소프트웨어

컴포넌트 기술과 유비쿼터스 네

트워크 인프라 기술 및 지능형

웹 서비스 기술이 활발히 연구되

고 있다. KIST에서는 만 1세 정

도의 아이의 크기와 지능을 갖추

고, 2족보행을 할 수 있으며, 음

성과 상인식이 가능한 Baby

로봇을 개발하 고, 네트워크 구

동형 2족 휴머노이드 로봇 마루

와 아라를 개발한 바 있다.

학계에서는 KAIST에서 ERC

사업으로 진행 중인“Welfare

Robotics”에 한 연구를 중심

으로 공동연구가 수행되고 있으

며, 기타 각 학에서 다양한 핵

심기술 개발을 위한 연구가 진행

중이다. 특히, KAIST에서는

150cm 키에 등짐을 없앤 41축의

2족 보행이 가능한 Humanoid

로봇휴보를 개발한 바 있다.

산업계에서는 최근 유진로보틱

스, 우리기술, 한울로보틱스 등

20개 이상의 벤처기업을 중심으

로 엔터테인먼트 로봇, 퍼스널로

봇, 홈로봇 등의 지능형 서비스

로봇이 개발되어 제품으로 출시

할 예정에 있으며, 삼성전자와

LG전자에서는 청소기 로봇 및

홈 로봇이 개발된 바 있다.

해외 동향

미국은 기초 기술기반이 매우

튼튼하며, 생명공학, 전자, 항공∙

우주 등의 분야에서 타의 추종을

불허하는 요소 기술들을 확보하

고 있다. 또한, 우수한 기술개발

인력을 확보하고 있어 지능 로봇

의 개발에 필요한 전반적인 기초

연구에 해서는 여전히 주도적

인 역할을 하고 있다. 미국은 인

력중시 정책으로 로봇연구가 일

본에 미치지는 못하나, 로봇분야

연구 인력과 기술력은 세계적 수

준이며 전반적인 기초과학 분야

의 연구비 총액은 일본의 약 10

배로 추정된다. 이런 기초과학 분

야의 기술력을 바탕으로 차세

로봇 개발을 시도하고 있으며, 특

히 재활, 의료 등 장애인 노약자

를 위한 서비스 로봇 분야에 기

술 개발 역량을 집중하고 있다.

미국 MIT의 AI Lab.에서는 임

의의 지역 주변을 스스로 탐사

하며 정보를 수집하고 분석하는

로봇(Coco), 감정을 표현하고 인

식할 수 있는 로봇(Kismet), 사

람과 같은 해부학적 구조를 가지

면서 오감을 가지고 있어 지능적

상호작용을 할 수 있는 로봇

(Cog) 등에 한 연구가 수행 중

에 있다. 메릴랜드 학에서는 어

린이에게 이야기를 들려주며, 상

호작용 하는 로봇인 PETS

(Personal Electronic Teller

of Stories)에 한 연구가 진행

되고 있다. 항공∙우주 분야의 연

구기관인 NASA에서는 극한 환

경에서 스스로 판단하여 주어진

임무를 수행하는 지능 로봇에

한 연구가 활발히 이루어지고 있

으며, 최근에 개발된 Nomad는

극지방에서 단독으로 움직이며

운석을 찾는 임무를 수행할 수

있다. 한편, DARPA를 중심으로

한 정부기관에서는 CMU, MIT

등 학의 기초연구를 지원하여

복지, 박물관 안내 및 오락용 지

능로봇(Sage, Yoppy)을 개발

중이며, 또한 전쟁 지역에서 탐

사, 정찰, 보급 임무를 수행할 수

있는 지능형 로봇에 한 연구를

광범위하게 수행 중이다.

혼다의 Asimo와 Sony의

AIBO 등으로 표되는 일본의

지능로봇 산업은 자국의 기계, 전

자, 엔터테인먼트 분야의 강력한

기반 기술을 바탕으로 개인용 로

봇 시장을 주도하고 있다. Sony

의 인공지능 로봇 강아지 AIBO

는 1999년에 첫 출시된 이래 전

세계적으로 11만 이상을 판매

66 기계저널 CK

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하 으며, 이를 계기로 Matsu-

shita, Bandai, Omron 등의

기업들이 다양한 가격 의 애

완용 로봇을 개발, 판매 중에 있

다. Matsushita는 자체적으로

수행한 임상실험에서 적절한 인

공지능을 가진 애완용 로봇이 환

자와 상호작용을 할 수 있을 뿐

만 아니라, 환자의 건강상태를 감

시하는 역할도 수행할 수 있어

매우 유용하다는 연구결과를 보

여주고 있다.

와세다 학은 세계 최초로 완

성도를 갖춘 인간형 로봇을 개발

하 고, 혼다는 독자적으로 인간

형 로봇 P3와 ASIMO를 개발하

여 메카트로닉스 분야의 기술력

을 세계적으로 인정 받았으며, 소

형 휴머노이드 분야에서는 Sony

가 SDR을 개발하여 동작의 유연

성을 과시한 바 있다. 또한, 일본

경제산업성에서는 AIST를 주도

로 하여 1998년부터 인간형 로

봇 HRP 개발 연구를 진행해 오

고 있다. 특히, 로봇의 지능과 인

간과의 상호 작용에 한 연구로

시작된 Kitano Symbiotic

Systems Project는 PINO라는

로봇을 개발하고, 이 로봇을 이용

하여 인간과의 상호작용에 해

연구를 수행 중에 있다. 인간형

로봇 이외의 분야에서도 가지마

건설, 다케나카 공무점의 건설용

로봇, NTT의 통신선 보수 로봇

등의 다양한 로봇이 연구 개발되

고 있으며, 2004년 4월부터는

일본 총무성에서 네트워크 기반

로봇 개발을 ATR을 주도로 수행

중에 있다.

유럽연합에서는 로봇산업을 차

세 핵심전략산업으로 선정하여

기존의 간호보조, 노약자, 장애자

재활분야의 강점을 IT기술 접목

을 통한 다양한 지능형 서비스

로봇 분야로 확 하기 위해 범유

럽 차원에서 연구개발을 추진하

고 있다. EU Information

Society(IST)에서 추진하고 있는

5th Framework Program에서

는 Demining, FET Neuro-IT,

FET General, Cognitive

Vision, GROWTH 등의 분야에

해 총 1억 2,000만 유로 정도

의 funding이 이루어졌으며,

2004년부터 4년간 실시되는

6th Framework Program에서

는 COGNIRON(Cognitive

Robot Companion), Neuro-

botics, I-SWARM(Intelligent

Small World Autonomous

Robots for Micro-Mani-

pulation), EURON(European

Robotics Network) 등 4개 프

로젝트에 연간 약 2,200만 유로

의 연구개발 자금을 사용할 계획

에 있다.

IT와 RT를 융합한URC의 개념

IT 차세 신성장 동력 기획보

고서에 따르면 지능형 서비스 로

봇을 Ubiquitous Robotic

Companion(이하 URC)으로 명

명하고 비즈니스 모델에 입각한

산업 활성화와 기술개발을 추진

하도록 되어 있다. 여기서, URC

란“언제 어디서나 나와 함께 하

며 나에게 필요한 서비스를 제공

하는 로봇”으로 정의되는 바, 기

존의 로봇 개념에 네트워크를 부

가한 URC 개념을 도입함으로써

다양한 고도의 기능이나 서비스

제공이 가능하고 mobility와

human interface가 획기적으로

향상되어, 사용자 측면에서는 보

다 저렴한 가격으로 다양한 서비

스와 즐거움을 제공받을 수 있는

가능성이 크게 확 될 것으로 기

된다. URC의 범위에는, 네트

워크 인프라에 연결되어 있고

intelligence를 갖추고 있어야

하되 mobility 측면에서 기구적

이동(hardware mobility)뿐 아

니라 software 전이(software

mobility)까지도 포함하는 것을

고려하고 있다.

지금까지의 로봇을 독립형 로

봇이라고 한다면, 독립형 로봇의

경우 모든 기능을 자체적으로 구

현함에 따라 기술적 제약성 및

비용상의 문제를 안고 있었으나,

네트워크를 통해 로봇에서 요구

되는 기능을 외부에서 분담하여

기술적 제약성을 완화하고 또한

로봇 자체의 가격을 낮춰 기존의

독립형 로봇이 갖고 있는 문제를

해결하고자 하는 것이 URC의 목

표라고 할 수 있다. 즉, URC는

그림 2에서 나타난 바와 같이 기

존의 로봇에 네트워크를 부가함


67 기계저널 CK

67 기계저널 CK



으로써 로봇은 다양한 고도의 기

능이나 서비스를 제공할 수 있도

록 하고, 네트워크를 통한 이동성

(mobility)과 사용자 인터페이스

를 고도로 향상시키는 것을 목표

로 하고 있다. 또한 네트워크를

활용하여 각종 서비스 시나리오

에 따른 응용 소프트웨어나 컨텐

츠를 손쉽게 제공하여 로봇이 제

공하는 서비스의 범위를 확장하

고 로봇의 가용성을 높이는 효과

를 기 할 수 있다. 이와 같이

URC는 기존의 로봇 기술에 IT

기술을 접목함으로써 보다 자유

로운 형태와 광범위한 이동성을

갖추고 보다 인간 친화적인 인터

페이스를 확보할 수 있어 향후

인간중심의 로봇산업으로 발전할

가능성을 제시하고 있다.

ETRI의 URC 핵심기술 개발 현황

URC 인프라시스템

URC 인프라시스템 기술은

URC 실시간 서비스 및 연결성

보장을 위한 유무선 네트워크 시

스템 통합 설계 및 구현기술, 로

봇과 서버간의 제어 및 보안체계

구축을 위한 URC 프로토콜 기

술, 동시 400명 이상의 사용자에

한 URC 서비스의 QoS 보장

을 위한 고가용성 클러스터링 서

버 기술, 언제나 어디서나 사용자

와 상호작용하며 로봇과 다양한

단말기로 전이되어 다양한 서비

스를 제공하는 새로운 개념의 소

프트웨어 로봇 기술 등 크게 네

분야로 분류된다. 특히, ETRI에

서는 소프트웨어 로봇과 시스템

통합에 초점을 맞추어, 지능형 로

봇 사업화의 전 단계로서 국내

16개의 기업으로 구성된 5종류의

하드웨어 로봇(세 종류의 가정용

정보 컨텐츠 로봇과 두 종류의

우체국용 공공 도우미 로봇) 개발

을 위한 산업체 컨소시움과 협력

하여 2005년 10월부터 64개의

주택과 2개소의 우체국에서

URC 서비스 시범사업을 전개한

바 있다. 시범사업에 제공된 가정

용 서비스의 주된 내용을 보면

무인경비, 원격조정 및 화상 모니

터링, 구연∙구술 서비스, 이동

화상전화기, 비서서비스, 음성통

합 리모콘 등이며 이외의 다양한

서비스 발굴이 시도되고 있다.

URC 내장형 컴포넌트

URC 내장형 컴포넌트란 로봇

플랫폼을 구성하는 정형화된 각

종 핵심 전자식 하드웨어와 소프

트웨어 모듈을 의미한다. 내장형

컴포넌트 기술은 로봇의 지능적

인 주행과 조작 등 작업제어를

담당하는 소프트웨어 컴포넌트로

서의 지능형 작업제어기술, 인간

과 로봇 간에 시각이나 음성을

통한 자연스런 상호작용을 다루

는 인간로봇상호작용기술, 로봇

내외부의 자율분산 컴퓨팅을 지

원하는 미들웨어를 구축하고 로

봇 행위 선택에서의 인공지능 기

법을 활용하는 로봇 소프트웨어

아키텍처 기술, 로봇전용 핵심 칩

과 SoC IP 및 핵심 하드웨어 모

듈을 총괄하는 로봇 하드웨어 컴

포넌트 기술 등 네 분야로 분류

되며, ETRI에서는 각각의 기술

분야에 한 개씩 팀을 지정하여

기술 개발을 수행하고 있다. 지능

형 작업제어분야의 최 이슈는

자기위치파악과 지도작성을 동시그림 2 URC(Ubiquitous Robot Companion)의 개념

유유비비쿼쿼터터스스네네트트워워크크

교교통통수수단단

사사무무실실

가가사사도도우우미미

HHoommee NNeettwwoorrkk 환환경경

백백화화점점,, 병병원원

IITT 도도우우미미로로봇봇이이 내내 앞앞에에 있있는는 것것처처럼럼

느느끼끼게게 해해주주는는 도도우우미미

68 기계저널 CK

68 기계저널 CK


에 해결하도록 고안된 SLAM

(Simultaneous Localization

and Mapping)으로 표되는

이동로봇의 자율주행 알고리듬이

며, 인간로봇 상호작용분야에서는

상과 음성을 이용하여 부르면

돌아보고 주인을 알아보며 쫓아

다니면서 자연스럽게 교감하는

제반 기술을 담당하고 있다. 로봇

소프트웨어 아키텍처 분야는 다

양한 형태의 로봇에 하여 로봇

의 프로그래밍을 손쉽게 할 수

있도록 하는 미들웨어 및 각종

소프트웨어 컴포넌트를 지칭하는

것으로, 세계적으로 가장 먼저 표

준화를 시도하고 있는 분야이기

도 하다. 로봇 하드웨어 컴포넌트

분야는 로봇을 구성하는 범용 프

로세서와 시각/청각 등의 멀티모

달 인터페이스 및 실시간 네트워

크 기반의 모션제어를 담당하는

전자식 하드웨어 핵심 칩 및 모

듈, SoC IP를 담당하며, ETRI가

타 기관에 비해 경쟁력을 갖고

있는 분야이기도 하다. 이러한 내

장형 컴포넌트 기술은 2007년부

터 예상하는 URC 서비스 확 사

업에 활용될 로봇 플랫폼에 핵심

적으로 활용될 기술로서, 현재로

서는 컴포넌트의 정형화 및 독창

적 IP 확보가 중요한 사업추진전

략이 된다. 따라서, ETRI에서는

현재 국내외 유수 연구기관과 협

력하여 핵심기술 개발에 주력하

고 있으며, 2004년 9월부터

URC 기술협력포럼을 창립하여

내장형 컴포넌트의 정형화를 주

도하고 있다.

맺음말

세계 각국은 다양한 지능형 서

비스 로봇 분야에 해서 시장성

보다는 상징성에 주안점을 두고

국가 중점과제로 원천기술을 지

원하거나 기업의 기술력 과시를

위한 플랫폼 개발에 주력하고 있

으나, 산업화 및 중화 방안에

한 제시는 아직 미흡한 상태에

있었다. 그러나 디지털 기술의 융

복합화와 유비쿼터스 네트워크의

발전으로 표되는 최신의 정보

통신 기술이 로봇의 비용 감소와

유용성 증 에 획기적으로 기여

하게 되면서, 지능형 서비스 로봇

은 급격한 시장 성장을 이룰 것

으로 기 되어 세계적인 성장동

력 산업으로 자리잡아 가고 있다.

차세 신성장동력으로서의

‘IT 기반 지능형 서비스 로봇’의

핵심 이슈는 기술개발이 아닌

‘산업화’로, 시장 가능성을 예측

하고 본격적으로 산업화를 모색

하는 것이 필요하다. 즉, IT 기반

지능형 서비스 로봇을 차세 성

장동력원으로 육성 발전시키기

위해서는 산업화 장애요인의 극

복 방안에 한 구체적인 논의의

진행이 필요한 바, 지금까지 기술

개발 위주로 이루어져 온 로봇

사업을 축적된 기술의 시장성 확

보, Killer Application 도출,

Business Model의 개발을 통

해 본격적인 차세 국가 성장

산업으로 육성하는 것이 필요한?

시기이다.

이러한 노력의 일환으로 현재

정보통신부에서는‘IT 기반 지능

형 서비스 로봇’으로서 URC 사

업을 2004년부터 착수하 다.

URC에서는 단품 로봇에 포함하

기 어려운 기능이나 서비스를 네

트워크를 통해 제공함으로써 사

용자의 Usability를 향상시키고

궁극적으로 Benefit을 확 시킬

수 있도록 하 다. 더불어 모든

기능을 Mobile 플랫폼에 포함하

여 로봇 자체 내에서 해결하는

신에 네트워크를 통해 외부에

기능을 분담시킴으로써 플랫폼

가격의 인하를 가능하게 하여 중

요한 산업화 장애 요인인 Cost

문제를 해결할 수 있게 하 다.

2006년 말부터 1,000여 가구의

가정을 상으로 계획하고 있는

100만 원 의 가정용 국민로봇

사업과 맞물려 진행되는 URC 사

업은 성장 잠재력이 큰 지능형

서비스 로봇 시장 창출에 선도적

역할을 하여 국민소득 2만 불 시

의 주역이 될 것으로 기 한다.

참고문헌

[1] 정보통신연구진흥원, “IT

차세 성장동력 기획보고서(지능

형서비스로봇),”2003. 12.

[2] 산업자원부, 차세 로봇

기반 기술개발 기획연구 보고서,

2001. 10.

[3] 일간공업신문, 로봇기술의

동향, 과제와 전망, 2001. 11.


69 기계저널 CK

69 기계저널 CK



13.

[4] 한국과학기술기획평가원/

과학기술부, 국가기술지도 (인공

지능 및 지능로봇기술), 2002.

11.

[5] 한국전자통신연구원, “디지

털생명체 기술개발을 위한 선행

기획연구보고서”, 2003. 11.

[6] 일본의 유비퀴터스 네트워

크 기술의 장래 전망에 관한 조

사연구회, 유비퀴터스 네트워크의

실현을 향하여, 2002. 6.

[7] Robotics in Japan (a

collection of groups and

projects), http://transit-

port.net/Lists/Robotics.in.Ja

pan.html.

[8] Sixth Framework Pro-

gramme of the European

Commission (FP6), http://

www.cordis.lu/fp6.

기계용어해설

전기적 검출(Electrical Detection)

바이오 칩에서 검출하고자 하는 DNA나 protein을 전기적 신호를 이용해 검출한 방법으로서 두 전극 사이에 검출된

DNA를 배열한 후 골드 나노 입자와 같은 적극성 좋은 시료를 반응시킨 상 DNA를 결합시켜 전기신호를 측정하는

방법을 말한다. Target에 형광물질을 첨가해 UV를 통해 발광을 관찰하는 형광법이 시간과 시료의 양이 많이 필요하고

장비의 규모가 큰 반면 정기적 검출법은 휴 성, 경제성, 일회성 등에서 장점을 가진다.

중력류(Gravity Current)

상하부, 혹은 좌우의 도차에 의해서 야기되는 유동의 수평적 이동이 일어나게 되는 유동현상을 말한다. 즉, 고

도의 유체가 아래쪽에서 형성이 되고 저 도의 유체가 상부에서 흐르게 되는 메커니즘이다. 일반적인 도차에 의한

유동과는 달리, 중력류는 수평적 도차에 의해 유동이 생긴다. 또한, 부력에 의한 유동의 생성과도 달리, 유동이 진

행함에 따라 생기는 수평방향으로 형성되는 수평적 압력구배에 의해 야기되는 유동이다. 이러한 유동은 자연계에서

쉽게 찾아볼 수 있으며, 화산폭발 시의 용암의 흐름, 바다에서의 기름의 유출, 건물 붕괴 시 먼지의 흐름, 눈사태 등

이 이에 해당된다.

선회강도(Swirl Strength)

프선회강도는 와(vortices)의 존재를 표현하는 유용한 방법 중 하나로서, 국소 속도구배텐서(local velocity

gradient tensor)의 고유치(complex eigenvalue) 중에서 허수부(imaginary portion)로 정의한다.

설계점(Design Point)

열동력 시스템에서의 최적 성능 조건으로 정의되며, 일반적으로 해당 기기의 사양이란 이 조건에서의 성능을 말한다.

탈설계(Off-design)

열동력 시스템에서의 설계점에서 벗어난 운전 역에서의 성능 조건으로 정의된다. 일반적으로 탈설계 상태란 부분

부하 운전 상태 등을 의미한다.

다점식 피토관(Annubar 또는 Averaging Pitot Tube)

굴뚝에서 배출되는 오염물질의 유량을 감시하기 위한 굴뚝용 유량계로서 굴뚝 내부 단면의 여러 가지 지점에서 전

압과 정압을 측정하고 차압을 구하여 유속을 예측한다.

교정(Calibration)

측정장치의 측정량이 얼마나 정확한지를 알기 위하여 국가표준장치로부터 소급이 되는 측정장치의 측정량과 비교하

고 이에 의해 발생하는 편차를 보정하는 것을 의미한다.

테마 획 - ksme.or.krksme.or.kr/upload/board/7테마기획.pdf · 배수준으로성장하며,...

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