지난달 22일, 서태원 기계공학부 교수가 이끄는 로봇설계공학연구실이 대한기계학회 동역학제어로봇 부문에서 우수논문상을 수상했다. 이번 연구는 줄을 타고 외벽을 이동하는 4족 보행 로봇이 무게 중심 제어를 통해 장애물을 안정적으로 극복할 수 있음을 실험으로 입증했다.

우수 논문으로 선정된 <비정형 외벽 환경에서 로프 구동 기반 휠테그 등반 로봇의 적응 제어 전략>의 제1저자 안사훈(융합기계공학과 석·박사통합과정) 씨와 지도 담당 서 교수를 만나 자세한 이야기를 들었다.

서 교수 연구팀은 건물 외벽 청소 중 자주 발생하는 안전사고를 방지하기 위해 로봇 개발에 나섰다. 이들이 개발한 로봇은 사람이 접근하기 어려운 비정형 외벽 환경에서 작업할 수 있도록 설계된 4족 보행 로봇으로, 줄을 감아 이동하는 장치를 탑재해 외벽을 오르내리며 작업 수행이 가능하다. 안 씨는 "위험도가 커지고 있는 비정형 작업환경에 대응하기 위해, 기존의 로프 구동 방식에 휠레그 장치를 추가해 비정형 환경에서도 작동 가능한 로봇을 개발했다"고 밝혔다.  

변화하는 외벽 기울기나 예상치 못한 장애물로 인해 로봇의 무게 중심이 쏠릴 경우, 불안정한 상황이 발생할 수 있다. 이를 방지하기 위해, 로봇이 무게 중심을 실시간으로 조절하도록 설계하는 것이 핵심이다. 안 씨는 "로봇이 센서를 활용해 주변 상황을 인지하고 자동으로 무게 중심을 조절할 수 있도록 알고리즘을 구성했다"며 "이는 사람이 넘어지려 할 때, 반대쪽으로 몸을 기울이는 원리와 유사하다"고 설명했다.

서 교수 연구팀이 개발한 건담 토토사이트은 경사진 외벽에서 줄에 매달린 상태로 작동하기 때문에, 일반 4족 보행 건담 토토사이트이 수행할 수 없는 동작을 구현할 수 있다. 사람이 외벽에서 직접 작업할 경우 시간, 날씨, 조도 등 여러 변수에 제약을 받지만, 건담 토토사이트은 전력선만 연결하면 환경에 관계없이 지속적인 작업이 가능하다. 이는 기존 건담 토토사이트 기술의 한계를 넘어선다는 점에서 기술적으로 의미 있는 확장이라 볼 수 있다.

기존 줄을 이용한 로봇은 철 와이어를 기반으로 작동했다. 그러나 서 교수 연구팀은 실제 현장에서 사용하는 나일론 로프와 밧줄을 활용해 로봇을 개발했다. 안 씨는 "나일론 로프와 밧줄과 같은 소재들은 시간에 따라 성질이 바뀌고, 불확실성이 커 연구에 난항이 있었다"며 "수많은 실험을 반복하며 환경 요소들을 집중적으로 분석해 로봇이 안정적으로 작동할 수 있도록 정교화했다"고 밝혔다. 

그는 제어·설계 등 다양한 분야의 연구원, 전문가들과 협업하는 과정 속에서 팀장으로서 적극적으로 의견을 조율하며 협력체계를 구축했다. 안 씨는 "이번 연구 성과가 팀원 모두의 헌신이 있었기에 가능했다"며 "밤낮없이 함께 노력한 모든 연구원들과의 공동 성과임을 기억해줬으면 좋겠다"고 말했다. 

서 교수 연구팀은 4족 보행 로봇을 서울 고척돔에 적용하는 것을 목표로 서울시설공단과 MOU를 체결했다. 이들은 고척돔에서의 현장 적용 가능성을 확인한 뒤, 적용 대상을 다른 건물로 확대할 계획이다.  

서 교수는 "처음부터 새롭게 로봇을 설계하고 실험하는 연구인 만큼, 기술적 과제뿐 아니라 제도적으로 정립되지 않은 현실적인 문제들에 직면하고 있다"며 "정밀한 테스트를 통해 기술적인 완성도를 높이고, 신뢰성을 확보하기 위한 후속 연구가 필요하다"고 말했다.   

최근 휴머노이드 형태의 로봇이나 파운데이션 모델 기반의 소프트웨어 기술이 주목받고 있다. 이에 서 교수는 모든 로봇이 반드시 사람 형태일 필요는 없으며, 군사용이나 산업용 등 다양한 응용 분야에 적합한 메커니즘을 개발하는 것이 중요하다고 설명했다. "로봇은 사람이 수행하기 어려운 일을 대체할 때 가치를 발휘한다"고 말하는 그는 실용 중심의 로봇 연구가 더욱 활성화되기를 기대한다는 바람을 전했다.  

한편 한양대 로봇설계공학연구실은 최근 발전소 내부를 검사할 수 있는 검사용 로봇 개발 프로젝트를 시작했으며, 토마토나 딸기와 같은 과실을 섬세하게 조작할 수 있는 그리퍼 연구를 준비 중이다.  

최근 로봇에 대한 사회적 관심이 높아지고 있는 가운데, 서 교수는 "학생들이 학점에 얽매이지 말고 로봇공학 분야에서 하고 싶은 활동을 적극적으로 펼치길 바란다"고 조언했다.

안 씨는 "로봇공학은 영화, 종합예술처럼 여러 분야의 지식이 융합된 학문이기에 특정 분야에만 국한되지 않고 폭넓게 관심을 가지는 자세가 중요하다"고 말했다. 그는 "여러 분야의 전문가들과 협업하는 일이 잦은 만큼, 원활한 소통 능력과 유연한 태도도 필수적이다"며 "열린 마음으로 다양한 관점을 수용할 수 있는 연구자가 되길 바란다"고 조언했다.