1장: Concepts of robot

  21세기를 맞아 전 세계에서는 지능형 로봇의 연구가 활발하게 진행되고 있다. 지능형 로봇은 인간이 하기 힘든 위험한 일이나 매우 세심한 일, 혹은 지루한 단순 반복 작업을 대체하기 위해 각종 산업 현장에 분포하고 있다. 특히 로봇의 성능 향상 및 가격의 하락을 통하여 우리들의 일상에도 점차 파고들고 있다.
  그렇다면 우리가 자주 쓰는 이 로봇이라는 단어는 어떻게 만들어지게 된 것일까. 로봇이라는 말은 체코어로 ‘일한다(robota)’라는 뜻에서 유래하여, 1920년 체코슬로바키아의 작가 K.챠페크가 희곡 <<로섬의 인조인간:Rossum’s Universal Robots>>으로 관심을 갖게 되었다. 희곡에서의 로봇은 모든 정신적 노동이나 육체적 노동을 인간과 똑같이 할 수 있지만, 인간적 정서나 영혼을 가지지 못하는 모습을 그리고 있다.
현재의 로봇의 정의는 좀 더 포괄적이지만 애매모호하다. 군용 로봇처럼 위험한 환경 아래에서 원격으로 조종되는 것도 로봇이라고 표현하기도 하지만, 자동차나 기차처럼 인간에 의해 직접적으로 조종되는 것은 로봇이라고 표현하지 않는다. 그러나 이러한 자동차나 기차가 스스로 하얀 선을 따라가거나 주차를 알아서 할 수 있는 등 자동화된 움직임을 보인다면 로봇이라고 부르기도 한다. 어느 것이 로봇이고 어느 것이 로봇이 아닌지 명확하지는 않지만, 일반적으로는 기계의 생김새와 동작을 보고 로봇인지 아닌지를 정하는 것이 보편적이다.
  근대에 들어서 로봇에 관심이 커지게 되자 몇몇 회사나 공공기관에서는 인간형 로봇을 제작하는데 착수하게 된다. 1920년대의 로봇들은 보통 인간과 유사한 상태로 제작되게 되었다. 20세기에 들어서 과학기술의 진보를 통하여 다양한 로봇들을 제작하게 되었는데, 특히 1927년에 미국의 R.J.웬즐리에 의해 만들어진 ‘텔레복스(Televox)’나 영국의 리처즈가 만든 ‘에릭(Eric)’등은 기계기술과 전기기술을 응용하여 만들어졌으며, 전화의 응답을 할 수 있을 정도로 정교한 형태를 지니고 있었다.
  그러나, 인간의 형태를 가진 로봇들은 태생적으로 기술 및 기능적 한계를 지니고 있었다. 그러한 이유로 로봇의 형태는 점점 특정 환경 혹은 특정 작업에 알맞은 형태로 변화되었다. 대표적인 것은 자동차공장 등 산업 현장에서 사용되고 있는 로봇팔을 예로 들 수 있다.
 

  위와 같은 로봇 팔은 나사를 조이거나 어떤 물체를 접착시키는 일과 같은 제작 공정에 반드시 필요하지만 특별한 기술이 필요 없는 반복적 일에 사용된다. 이러한 로봇팔은 곳곳의 산업 현장에서 인건비 절감 및 작업 효율 증대, 그리고 완성품의 불량률을 줄이는 데 일조하고 있다. 이러한 로봇 팔들은 아무리 힘든 일과 많은 일을 시키더라도 한 번의 프로그래밍 만으로 동작 하나하나를 항상 같게 제어할 수 있는 것이 장점이다. 그러나 로봇 팔은 인간의 팔만큼 강인하지 않으므로 항상 정비와 제어에 세심한 관심이 필요하다. 제조업에서 노동자 대신 기술자가 필요하게 되는 것도 로봇 팔들에 의한 생산 라인의 변화에서 생기는 것이다. 그 외에 로봇 팔들 말고도 용접 및 선반(lathe)등에 다양한 산업용 로봇들이 활동하고 있다.
  산업 로봇 말고도 사람이 하기 힘든 위험한 일을 대신해 주는 군용로봇이 있다. 그 중 폭발물제거 로봇과 지뢰제거 로봇은 이미 실전에서도 널리 사용되고 있는 대표적인 로봇이기도 하다.


  군용 로봇은 인간의 목숨이 위협받을 수 있는 공간에 인간 대신 활동을 함으로써 소중한 생명을 지키고 안전한 작전 수행을 하는데 도움을 준다.
  위험한 장소에서 인간이 할 일을 대신해주는 다른 로봇이 있다. 바로 경비 로봇이다. 데닝 모빌 로보틱스(Denning Mobil Robotics)에서 개발한 죄수 감시형 로봇은 길이 1.22m, 무게 91kg크기의 중형 로봇이며, 밤에 감옥 등의 복도를 약 시속 5마일로 이동하면서 순찰할 수 있다. 처음에는 감옥에서 사용할 의도로 설계되지는 않았지만, 인간의 냄새 감지나 화면 및 소리 전송 능력이 탁월하여 죄수 폭동 등과 같은 위험한 상황에서 임무를 수행할 수 있도록 설계되었다.
  우리나라에서는 ㈜이그린어지(전 디유하이텍)에서 개발한 오프로라는 로봇이 있다. 오프로는 2006 독일월드컵에서 훌리건 등 난폭한 관객의 제지 및 감시에 사용되었으며, 주위 위험물을 탐지하는데 이용되었다.


  로봇은 지구뿐만이 아니라 드넓은 우주 공간에서 활동하기도 한다. 아직까지는 미지의 공간으로 남겨진 우주는 생명을 위협하는 요소가 산재해 있기 때문에, 극한의 상황에서도 임무 수행을 할 수 있는 특수한 로봇들이 활동하고 있다. 우주 공간에는 이미 수 많은 로봇들이 활동하고 있는데, 그 중 대표적인 로봇으로는 화성탐사로봇 스피릿이 있다. 스피릿은 화성이라는 극한의 환경에서 탐사, 채집, 착굴 등 다양한 임무를 수행해 왔으며, 태양전지를 에너지원으로 활동하고 있다. 본래 수명을 3개월 가량으로 예상했으나, 태양전지 위에 쌓인 모래먼지를 화성의 폭풍이 계속해서 거둬가면서 5년이 지난 지금도 활동하고 있다.


  인간을 대신하여 위험한 곳에서 활동하는 로봇 외에도 인간이 하기 힘든 세밀한 동작을 위해 만들어진 로봇들도 있다. 그건 바로 의료용 로봇이다. 의료용 로봇은 인간이 하기 힘든 심장 수술이나 뇌수술 등 민감하고 특수한 부분의 수술을 돕는다. 마치 우리가 반찬을 집을 때 젓가락을 이용하여 잡는 것처럼 말이다.
 

  이처럼 로봇은 다양한 용도로 사용되고, 그 사용처가 점점 넓어지고 있다. 그렇다면 이러한 의료용, 산업용 외에 가정용 로봇도 있지 않을까? 지금까지 개발되고, 사용되어 왔던 많은 로봇들은 그 가격이나 쓰임새가 일반 가정에서 사용할 수 있을 만한 수준은 아니었다. 그러나, 자신이 해야할 일을 다른 이에게 맡기고 싶어하는 사람은 언제나 있어왔고, 그것을 위해 사람을 고용하기엔 그 비용이나 효용성에서 문제가 있기 마련이었다. 그런 많은 수요를 뒷받침 하듯 가정용 로봇도 로봇의 발전에 발맞춰 재빠르게 개발되었다.


  가정용 로봇은 산업용 로봇과 다르게 가격이 로봇의 판매와 직결되기 때문에 많은 로봇 업체들이 성능 외에 부품과 구성, 그리고 효율적 알고리즘에 대해 관심을 가지게 되는 직접적인 요인이 되었다. 또한, 산업용 로봇보다 훨씬 다양한 사람을 대상으로 판매하기 때문에, 디자인과 형태가 중요해 지게 되었다. 그렇기 때문에 산업용 로봇에서는 큰 문제가 되지 않았던 인간과 동떨어진 모습이 배제되었다. 그러한 점 때문에, 가정용 로봇은 좀 더 다양한 모습을 갖게 되었다.
  수 십년동안 발전되고, 축적된 기술을 통해, 사람들은 다시 휴머노이드 로봇을 갈망하게 되었다. 그리하여 개발된 로봇으로는 일본의 아시모와 한국의 휴보 등이 있다. 이러한 로봇들은 인간의 감각기관 능력을 갖고 있는 각각의 센서를 통하여 인간과 비슷하게 느끼고, 행동하며 그 모습 또한 인간과 가장 비슷하도록 설계된 것이 특징이다. 특히 일본의 아시모 같은 경우는 이미 6세정도의 지능과 운동능력을 갖고 있다고 연구진들이 장담하고 있는 수준에 이르렀다. 이미 로봇은 인간의 일을 대신 하는 것에 그치지 않고 인간과 닮아 가는 수준까지 발전한 것이다.
 

  로봇을 만드는 것 말고도 인간을 섬세하게 묘사하기 위한 연구도 한창 진행 중이다. 헐 대학(Hull Univ.)의 한 연구소에서는 인공 근육을 개발하였다. 이 인공근육은 화학 성분의 영향에 따라 중합체가 수축과 확장을 하도록 만들어져 있다. 이러한 방식을 통해 인공 근육이 인간이 물건을 쥐는 힘과 비슷한 힘을 갖도록 설계한 것이 특징이다. 일본의 한 연구소에서는 화학성분이 아닌 전기 신호를 이용하였는데, 두 연구소 모두 자극을 통해 근육을 원하는 형태로 변형시키는 데에 성공하였다.
 

  이 외에도 로봇을 제어하는 방식에 있어서 이미 정해진 프로그램을 통해 제어하는 방법, 확률과 통계를 이용한 제어, 그리고 뇌파를 이용한 직접적인 제어 방법 등, 로봇의 제어와 사용에 있어서도 다양한 방법이 연구 중에 있다.
아마도, 로봇은 앞으로 더욱 발전해 나갈 것이다. 어쩌면 일본의 “아톰”도 꿈이 아닌 현실로 다가올 수도 있을 것이다. 당장 미래의 한국 로봇은 어떤 모습을 하고 있을 지 생각해 보자.

본 연구는 Microsoft Research Asia (MSRA)의 지원으로 수행되었습니다.