유로보틱스의 자율보행 제어기가 탑재된 사족보행로봇 '드림워커'





유로보틱스 연구팀이 자율보행 제어기가 탑재된 사족보행로봇 '드림워커'를 테스트하고 있다.





유로보틱스의 자율보행 제어기가 탑재된 사족보행로봇 '드림워커'가 나무 계단을 올라서고 있다.





유로보틱스의 자율보행 제어기가 탑재된 사족보행로봇 '드림워커'가 나무 계단을 오르고 있다.
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공경철 KAIST 교수 연구팀이 개발한 하반신 완전마비 장애인의 보행을 위한 웨어러블 로봇.





황보제민 KAIST 국민주택기금 전세자금 교수 연구팀이 개발한 사족보행로봇 '라이보2'로, 세계 최초로 마라톤 풀 코스를 완주했다.


미래형로봇, 대전 KAIST
지난달 24일 대전 KAIST KI 빌딩 3층 미래도시로봇연구실(URL) 자율보행 로봇 테스트장. 나무로 만든 계단들이 무질서하게 놓여 있었고, 그 중간에는 발 직장인월변 로 밟으면 물컹 거리는 재질의 스펀지가 드문 드문 깔려 있었다. 구석에는 비탈진 경사면이 설치돼 있었고, 울퉁불퉁한 바닥이 줄줄이 이어져 있었다. 그 안에서 사람이 중심을 잡고 걷기 어려울 정도로 보행 환경이 좋지 않았다. 마치 재난 피해를 입은 현장을 고스란히 재현해 놓은 듯 했다.
테스트장 옆에는 네 개의 다리가 달린 강아지 모양의 사 4대보험 가입서류 족보행로봇이 웅크리고 있었다. 로봇과 조종기 전원을 켜자 사족보행로봇이 '윙∼'하는 특유의 기계음과 함께 몸을 일으켜 세웠다. 조종기 조작에 따라 사족보행로봇은 두 개의 다리를 나무 계단에 내딛고 재빠르게 올라서더니 이내 한 계단씩 움직여 갔다.
마지막 계단에 올라선 사족보행로봇은 울퉁불퉁한 지면으로 옮겨갔고, 뒤뚱뒤뚱 걸으며 앞으로 나 자금조달비용지수 아갔다. 비탈진 경사면에 다다르자 잠시 멈춰서더니 곧장 다시 발걸음을 뚜벅뚜벅 내디디며 넘어지지 않으려는 듯 조심스럽게 조금씩 걸어갔다. 평평한 바닥에서는 이전보다 눈에 띄게 걸음이 안정적이었고, 빠른 걸음으로 걷기도 했다.
◇세계 최강 '자율 보행로봇 기술력'…'AI 심층강화학습' 적용
명현 KAIST 교수 연구팀이 개발한 사족보행로봇 '드림워커'는 첫 인상부터 강인해 보였고, 자율 보행에 거침이 없었다. 지난 2023년 국제로봇자동화학술대회(ICRA)가 주최한 '사족로봇 자율보행 경진대회'에서 미국 MIT대팀을 무려 186점이라는 압도적인 차이로 우승을 거머쥔 것이 우연이 아니었음을 보여주기에 충분했다. 드림워커의 핵심은 AI 심층 강화학습에 기반한 자율 보행로봇 제어기인 '드림워크'에 있었다.
드림워크 기술을 적용한 로봇은 '드림워커'로 불린다. 라이다와 카메라, 소형 컴퓨터 시스템 등으로 구성된 드림워크는 시각·촉각센서 도움 없이 눈을 감고도 보행을 가능케 한다. 드림워크 제어기는 다양한 환경의 시뮬레이션 데이터를 보행 로봇의 각 모터에 적절한 제어 명령으로 전달해 빠르게 계산해 준다.
제어기는 로봇에 탑재해 작동하도록 하는 별도의 튜닝 과정 없이 다양한 보행 로봇에 손쉽게 적용할 수 있는 장점이 있다. 여러 형태의 로봇에 드림워크 제어기만 탑재하면 보행이 가능하고, 주변 지형을 보지 않고 시뮬레이션에서 학습한 다양한 환경을 상상해 지형 정보에 알맞는 제어 명령을 각 모터에 전달해 보행을 돕는다. 이 때문에 실험실뿐 아니라 과속방지턱, 나무뿌리나 자갈이 많은 환경 등 비정형 환경에서 초속 0.3m의 느린 속도부터 초속 1m의 다소 빠른 속도까지 안정적인 보행이 가능하다.
◇드림워크 개발 주역 '유로보틱스' 창업… KAIST 로봇창업 메카 '주목'
세계 최고 성능을 자랑하는 드림워크 기술이 실험실을 박차고 나와 상용화 무대에 섰다. 명 교수와 함께 드림워크 개발을 주도한 3명의 박사 연구원들은 지난해 8월 자율보행 로봇 AI 플랫폼 기업 '유로보틱스'를 창업했다.
유로보틱스의 핵심 경쟁력은 심층 강화학습만으로 공간지능과 이동지능을 모두 갖춰 주변 환경을 해석해 추정된 상황을 바탕으로 로봇을 제어하는 소프트웨어 기술에 있다. 모든 학습은 시뮬레이션을 통해 이뤄지고, 개인 PC에서 1시간 이내 학습만으로 적용할 수 있다. 현재 2.5㎏에 달하는 자율보행 로봇 플랫폼을 1㎏ 이내로 경량화하고, 경제성을 높이기 위해 로봇 하드웨어 기업과 협업을 확대하고 있다.
오민호 유로보틱스 CTO은 "드림워크는 사람이 자다가 깨어서 깜깜한 상태에서 화장실이나 주방을 갈 때 시각적 도움 없이 보행이 가능한 것에 영감을 얻어 심층 강화학습 기반의 알고리즘을 구현한 게 특징"이라며 "비정형 자기위치추정 및 매핑(SLAM) 기술과 소규모 데이터 셋을 활용해 사전 정보가 없는 환경에서도 자율보행이 가능하다"고 설명했다.
드림워크는 라이다와 카메라 역할을 하는 눈을 감고도 스스로 위험한 길을 파악해 안전한 경로로 보행한다. 바퀴가 있는 로봇에 탑재하거나 챗GPT와 같은 대형언어모델(LLM)을 이용하면 로봇의 보행 형태를 자유자재로 바꿀 수도 있다.
이 회사는 앞으로 자율보행을 통해 등산하고, 백화점 쇼핑을 하는 로봇을 선보여 일상 속으로 자율보행 로봇 기술을 적용해 나갈 계획이다.
유병호 유로보틱스 대표는 "정교한 명령이나 사람의 수동 조작이 필요없이 로봇의 자율보행을 지원해 건설, 재난, 산악 등 특수한 환경에 투입하기 위한 수요가 커지고 있다"며 "우리의 궁극적인 목표는 반려견 수준의 자율보행 능력을 갖는 수준까지 기술력을 고도화해 나갈 계획"이라고 말했다.
유로보틱스 외에도 KAIST는 연구실에서 창출된 기술을 바탕으로 로봇 창업에 활발하게 나서고 있다. 특히 AI 기술과 접목을 통해 보다 인간화된 로봇 상용화를 위해 교원과 학생 창업기업이 속속 탄생하고 있다. 지난해 삼성전자 자회사로 편입된 국내 휴노이드 로봇의 산파 역할을 한 오준호 교수 연구팀의 '레인보우로보틱스'를 필두로 공경철 교수 연구팀의 하반신 완전마비 장애인의 보행과 일상 생활을 돕는 웨어러블 로봇 기술을 기반으로 창업한 '엔젤로보틱스', 세계 최초로 마라톤 풀 코스를 완주한 황보제민 교수 연구팀의 보행로봇 '라이보' 기술로 설립된 '라이온로보틱스' 등이 국내를 대표하는 차세대 로봇 스타트업으로 활약하고 있다.
◇불붙은 휴머노이드 로봇 시장…글로벌 빅테크의 혁신 경연장
최근 들어 로봇에 AI가 접목되면서 로봇시장이 새로운 신성장 산업으로 각광받고 있다. KAIST의 유로보틱스처럼 실험실에서 이뤄지던 로봇 연구가 속속 세상으로 나오면서 딥테크 스타트업을 중심으로 로봇 산업 생태계가 본격적으로 개화하고 있다. 그 중에서도 인간과 가까워지는 휴머노이드 로봇이 미래 로봇의 새 먹거리로 급부상하고 있다.
테슬라, 구글, 마이크로소프트, 오픈AI 등 글로벌 빅테크들이 경쟁적으로 휴머노이드 로봇 시장에 뛰어들어 치열한 경쟁을 벌이고 있다. 가장 먼저 테슬라는 휴머노이드 로봇 시장에서 '옵티머스'를 공개한 데 이어 차량 생산현장에 투입하겠다는 계획을 통해 앞서가고 있다. 구글은 로봇 스타트업 앱트로닉에 대규모 투자를 통해 휴머노이드 로봇 시장에 뛰어 들었다. MS와 엔비디아는 휴머노이드 로봇 '피규어 AI'에 공동 투자했고, 오픈AI는 1X, 피규어AI, 피지컬인텔리전스 등에 투자해 가세했다.
엔비디아는 CES 2025에서 휴머노이드 로봇 개발 플랫폼 '코스모스'를 공개했고, 테슬라는 내년 옵티머스 양산을 목표로 제품 고도화에 집중하고 있다. 오픈AI도 자체 개발한 AI 모델과 센서를 탑재한 휴머노이드 로봇 개발에 나서고 있다. BMW, 현대자동차 등 글로벌 자동차 제조사는 AI 탑재 휴머노이드를 생산라인에 투입하는 등 제조와 물류업계에 획기적 변화가 예고되고 있다.
이 가운데 최근 피규어AI가 공개한 로봇용 AI 모델 '헬릭스'의 영상이휴머노이드 로봇 기술이 얼마나 빨리 발전하고 있는지를 보여줬다는 점에서 화제를 모았다. 영상에서는 두 대의 휴머노이드 로봇이 사용자의 명령에 따라 각종 식료품과 식자재를 마치 사람처럼 자연스럽게 냉장고를 열어 안쪽에 정리하는 모습이 담겼다. 또한 로봇 한 대가 사과를 집어 건네자 다른 로봇이 그릇을 가져다 사과를 담은 뒤 선반 쪽에 갖다 놓는 장면도 있었다. 이 과정에서 두 로봇은 마치 의사 소통하듯 서로 눈을 마주치기까지 했다.
전문가들은 글로벌 빅테크와 자동차 기업들이 휴머노이드 로봇에 대한 대규모 투자와 AI 기술의 급속한 발전에 힘입어 올해를 기점으로 상용화 시대에 본격 진입할 것이라는 전망을 내놓는 등 앞으로 기술 선점을 위한 경쟁이 한층 뜨거워질 것으로 예상된다.
대전/글·사진=이준기기자 bongchu@dt.co.kr