生技硏 조정산 박사 개발 ‘진풍2’ 미국 軍정찰용 ‘빅도그’ 이어 세계 두번째 유압식 로봇개
美MIT 김상배 교수 제작 ‘치타’ 소음없이 최대 시속 48㎞ 가능 발 닿을 때 충격 에너지 재활용
지난달 14일 경기도 안산의 한국생산기술연구원 유압로봇실험실. 조정산 박사의 신호에 따라 강철 몸통을 가진 로봇이 다리 네 개로 언덕을 오르기 시작했다. 스키장의 상급자 코스를 능가하는 35도 경사에다 군데군데 시멘트 블록까지 흩어져 있었지만 로봇은 흔들림 없이 한 발 한 발 전진했다. 한쪽 다리가 흔들리는 블록을 짚어도 세 다리로 균형을 잡았다. 생산기술연구원이 개발한 네발 보행 로봇 ‘진풍 2’이다. 조 박사는 “진돗개와 풍산개의 앞 글자를 딴 이름”이라며 “머지않아 재난 현장을 누비며 조난자를 찾는 데 활용할 수 있을 것”이라고 말했다.
개의 해를 맞아 한국 과학자들이 만든 강철 로봇개 ‘아이언도그(iron dog)’들이 세상을 놀라게 할 준비를 하고 있다. 바닥이 울퉁불퉁한 곳에서는 바퀴나 무한궤도, 두 발 로봇보다 네 발 로봇이 훨씬 유리하다. 아이언도그는 재난 현장이나 전장(戰場)에서 사람을 대신해 위험한 작업을 하고 적진을 정찰할 수 있다. 평상시에는 가정에서 애완견처럼 주인에게 신문을 물어오고 조깅도 같이 할 수 있다. 택배 업무도 가능하다.
◇재난 현장 누비며 구조작업 가능
생산기술연구원이 개발한 진풍 2는 유압식 구동장치를 달고 있다. 기름의 압력으로 작동하는 유압식은 땅을 파는 굴착기같이 강력한 힘이 필요한 건설기계에 주로 쓰인다. 2005년 미국 보스턴 다이내믹스의 로봇개 ‘빅도그(BigDog)’에 이어 2013년 생기연이 한화·현대로템 등과 세계 두 번째로 유압식 로봇개를 개발했다. 조정산 박사는 “진풍 1은 60㎏ 짐을 질 수 있었지만 진풍 2는 100㎏까지 가능하다”고 말했다. 걸음걸이도 훨씬 자연스러워졌다. 조정산 박사는 “과거엔 수직 이동과 수평 이동을 조합해 동작을 만들었다”며 “지금은 수평과 수직 부분을 아예 분리해 훨씬 간단하게 동작시킬 수 있다”고 말했다.
아이언도그는 당초 군사용으로 개발됐다, 하지만 빅도그나 진풍 모두 아직까지 군대에 가지 못했다. 엔진 소음이 심하고 연료 소모도 많아 군사작전에 쓰기 힘들었다. 생기연 연구진은 대신 재난 현장으로 눈을 돌렸다. 이를 위해 올 8월에는 진풍의 머리에 로봇팔을 장착할 계획이다. 이날 연구실 한쪽에서 한 연구원이 기계 장치를 팔에 끼고 움직이자 로봇팔이 동작을 그대로 따라 했다. 박상덕 생기연 로봇그룹 수석연구원은 “진풍 2는 사고가 난 공장에서 사람의 동작을 따라 로봇팔로 밸브를 잠글 수 있을 것”이라고 말했다.
진풍에 들어간 기술은 다른 곳에도 쓸 수 있다. 생기연은 한양대·수산중공업 등과 함께 굴착기 몸통에 진풍에 들어가는 로봇팔 두 개를 단 재난 대응용 원격조종 로봇도 개발하고 있다. 조 박사는 “나중에는 무한궤도 대신 진풍의 네 다리를 달 수도 있다”고 말했다. 시장조사기관 골드스타인 리서치에 따르면 전 세계 굴착기 시장은 2016년 387억달러(41조3500억원)에서 2024년 647억달러(69조1300억원) 규모로 성장할 것으로 예측된다. 이 중 일부만 로봇으로 변신해도 수조원의 신시장을 개척할 수 있다.
◇1m 점프 가능한 로봇개도 나와
재난 현장에서는 힘이 먼저이지만, 평상시에는 민첩성이 생명이다. 이 분야에서는 미국 매사추세츠 공과대(MIT) 김상배 교수가 단연 세계 선두 주자이다. 김 교수는 2013년 소음 없이 달리는 아이언도그 ‘치타’를 개발했다. 초속 6m로 달리면서 장애물도 뛰어넘는다. 김 교수는 “전기모터식 로봇은 배터리가 상용화의 걸림돌이었는데, 발이 땅에 닿을 때 발생하는 충격에너지를 재활용해 에너지 효율이 20배나 향상됐다”고 말했다. 미국 보스턴 다이내믹스도 김 교수를 따라 아이언도그 개발 전략을 수정했다. 2015년 나온 ‘스폿’은 가솔린엔진으로 구동되는 전기모터를 달았으며, 이듬해 나온 ‘스폿미니’부터는 아예 배터리로 전기모터를 작동시키고 있다.
김 교수는 현재 네이버 등의 지원을 받아 치타 3을 개발하고 있다. 김 교수는 “치타 3은 다리에 닿는 압력으로 계단의 경사 등을 파악해 카메라나 레이저 센서에 들어가는 비용을 크게 줄였다”고 말했다. 한 발을 들어 엘리베이터 버튼을 누르거나 1m 높이까지 점프도 할 수 있다.
과학자들은 곧 아이언도그의 상용화가 시작될 것으로 예측하고 있다. 중국에서는 지난해 말 연구와 애완용 ‘라이카고’가 대당 2만~3만달러(약 3200만원)에 출시됐다. 스위스 취리히 연방공대도 같은 시기 당장이라도 가스나 정유 공장의 사고 현장에 투입할 수 있는 로봇 ‘애니말’을 선보였다. 김상배 교수도 최근 미국의 원전 사고 현장에 치타 3을 투입할 수 있는지 문의를 받았다고 했다. 김 교수는 “어디에 쓸지만 결정되면 상용화는 1년 내에 가능하다”고 말했다.
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