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- 성인크기 `이족로봇` 개발
- 최형식 교수(한국해양대학교 기계공학부)
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mail.hhu.ac.kr - : 한국해양대학교 지능로봇.자동화 실험실
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안녕하십니까?
저희 기계공학연구정보센터에서는 국내 기계공학 연구 분야에 있어서 앞장서 나가시는 교수님과 실험실(Lab)을 방문하여 연구 내용과 실험 장비 및 결과를 취재하고 있습니다. 취재 내용은 웹을 통해 문서 및 동영상으로 제공되고 있습니다.
최근 "전기만드는 신발"과 "인간형 이족 보행 로봇 개발"로 언론에 주목을 받고 계신 한국해양대학교 기계정보공학부 최형식 교수님과 인터뷰 하고 지도하시는 지능로봇 및 자동화 실험실을 취재하겠습니다.
인터뷰에 앞서 흔쾌히 인터뷰 요청에 응해주신 교수님께 센터의 이름을 빌어 감사의 말씀을 드립니다.
인터뷰 진행은 센터에서 준비한 질문을 드리고 교수님께서 답변 하시는 방법으로 진행하겠습니다.
1. [배경] 최근 언론을 통해 알려진 개발품 ``신발용 운동량 계측 시스템 및 발전 시스템``을 개발하게 된 동기와 이용에 대한 소개를 해주십시오.
A. 네, 반갑습니다. 그리고 저희 실험실을 방문해주셔서 감사드리고요. 저희가 신발 운동량 계측 시스템과 발전 시스템은 서로 다른 것인데 근본적으로는 신발을 이용한 것이라는 점만 같습니다. 이것을 개발하게 된 배경은 우선 저희가 신발 운동량 계측 시스템부터 말씀을 드리면 저희가 신발 회사와 같이 연구개발을 하게 되었는데요, 그때부터 신발에 관심을 가지게 되었고, 이 신발이 외국에서는 전자화 되어 가고 있는데 저희도 이것을 해 봐야겠다고 생각 하여 관심을 가지게 되었습니다.
그 중에서도 신발을 이용해서 가장 실용에 가까운 것은 사람들이 웰빙에 관련해서 건강 등에 관심이 많아서 자신의 건강정보를 얻을 수 있게 하는 것, 즉, 운동을 했을 때 운동량이 어느 정도 되는가 하는 것이 가장 실용적일 것 같아서 그러한 테마를 연구의 목적으로 삼았고요. 그리고 신발을 이용한 발전 시스템은 기본적으로 신발과 관련된 일을 하다보니깐 우리가 하고 있는 것 중에서 신발을 신고 쓰는 소모에너지가 무지하게 많다는 사실을 알았습니다. 그런데 단순히 밥만 먹고 에너지를 소모 하는데 그것을 부가적으로 이용할 수 있지 않을까, 그 운동에너지를 전기 에너지로 바꾸는데 관심을 가지게 되었습니다. 그리고 압전소자, 즉 압전 소자라 하면은 변형을 일으키면 전기를 발전하는 시스템인데요 그것을 또 어떻게 활용할 것인가 하는 것도 저희 테마에 있어서 공통관심으로 되어 있기에 그것을 합쳐서 압전 소자를 이용해서 신발을 발전하는 시스템에 관심을 가지고 연구를 하게 된 것입니다.
2. [연구방향] 이러한 시스템의 개발을 통해 앞으로 계획하고 있는 연구 진행방향을 설명 부탁드립니다.
A. 네, 저희가 신발 운동량 계측 시스템은 기본적으로 가속도 센서를 활용하고 있는 것입니다. 가속도 센서를 신발 내에 전자회로를 소형으로 꾸미고 장착을 해서 사람이 얼마나 걸었을 때 운동량을 측정하는 것이 궁극적인 목표인데요, 이 연구를 하다보니 이 작업의 정확도를 높이는 연구도 더 필요하고요, 예를 들면 이것이 미국에서는 이미 상품화가 되어 있다고 합니다. 그래서 저희들도 그러한 미국수준 까지 기술을 끌어올리는 연구를 해야 하고, 또 이 가속도 센서를 활용해서 연구를 하는 것들이 여러 가지가 있다는 것을 알게 되었습니다. 예를 들면 저희 실험실에서 소형 잠수정을 만드는데 그것이 얼마큼 움직였는가를 계측하는 곳에도 사용할 수도 있고요, 관성항법이라고 하는데, 여기서 나오는 데이터베이스를 활용해서 거기에 적용하는 연구를 하고 있습니다.
3. [연구] 교수님께서는 다양한 주제에 관해서 연구를 깊이 해 오셨는데 그 중에서 가장 관심 있는 분야에 대해서 설명해 주십시오.
(Biped Robot, 3D simulator, AUV, 4 Axis Multi-joint Robot, Inverted Pendulum, Motion Controller, Micro-controller, Software, Control Algorithm 중에서)
A. 저희도 몇 가지 연구를 다양하게 했습니다마는 저희가 가장 애착을 가지고 하고 있는 것은 이족보행로봇입니다. 어, 지금까지 한 6년 정도 하고 있고, 대형이족보행로봇은 국내 최초로 보행에 성공했다는 자부심도 있는 그런 로봇입니다. 지금으로선 일본, 독일에 이어서 나라별로 치면 우리나라가 대형이족보행로봇이 3번째가 될 수 있는데요. 이것에 대한 개선 연구를 쭉 해왔고, 지금까지도 저희가 30회 이상 뜯고 고치는 보수작업을 해왔습니다. 그러나 아직도 그것을 좀더 인간에 적합하게 성능개선 시키기 위해서 계속 보수와 성능 개선 등이 남아 있습니다. 그 외 좀더 인간답게 걷고, 더 빠르게 걷고, 계단을 오르내리고, 경사를 오르내리고 하는 그러한 연구들, 제어에 관련된 연구들이 많이 남아 있으며 이러한 연구들에 관심이 있습니다.
4. [국외연구] 앞 선 연구에 대해서 국외에서 진행 중인 상황과 국내 상황을 비교해 주십시오.
A. 예, 물론 이것은 저희가 해왔던 대형 이족보행로봇에 관한 것인데요, 이것은 사실 아주 복합적인 연구개발이 되겠습니다. 기본적으로 기계 설계부터 컨트롤에 해당되는 전기전자, 제어 알고리듬까지 복합적으로 들어가는 것인데요, 이미 일본에서는 매체를 통해서 많이 알려졌다시피 혼다의 아시모 로봇이라는 아주 세계가 놀랄만한 이족 보행로봇을 만들었죠. 그것은 대형은 아니고 어린이들 크기, 120cm 정도의 중소형에 해당되는 그런 로봇입니다. 그런데 저희가 추구하는 것은 그것보다는 훨씬 큰 90kg, 키는 170cm 정도 되는 대형로봇이고요, 저희가 거기에 가장 초점을 맞추고 있는 것은 관절 구동기에 관한 것입니다.
일본에서 했던 것과 다른 형태의 4절 링크 방식의 독특한 관절 이동기를 사용하고 있는데요, 이것의 장점은 기존에 있는 감속기와 모터를 이용한 것 보다 큰 힘을 낼 수 있는 장점이 있습니다. 그래서 궁극적으로 저희가 이것을 이용해서 산업체에서 이용할 수 있는 그런 실용적인 관점에서 관심을 두고 연구를 하고 있습니다.
그리고 일본 외에 독일에서 대형에 가까운 로봇을 개발했고, 그 외에는 저희가 정보를 듣지 못하고 있습니다. 국내에서는 저희보다 조금 늦게 시작했지만 KAIST에서 중소형에 해당되는 로봇을 개발해서 상당히 진행이 많이 된 것으로 알고 있습니다. 하지만 저희와는 차별화가 되어있습니다. 저희는 중대형을 개발방향을 잡고 있고 거기서는 중소형으로 진행을 하고 있습니다.
5. [정책] 국내 기계공학을 포함한 공학의 발전을 위해서 국가에서 어떠한 노력을 해야 한다고 생각하시는지요?
A. 음, 저희가 국가에 바라는 것은요, 대학의 많은 교수나 연구자들이 연구는 하고 싶은데 못하고 있는 경우가 참 많습니다. 예를 들면 저희도 이 이족 보행로봇을 6년간 개발을 했었는데 그동안 정작 거기에 연구비를 받은 것은 한 50~60% 밖에 되지 않습니다. 나머지는 자비도 들이고, 다른데서 받은 것이죠. 그래서 사실 연구를 하려고 하지만 그 연구비를 저희에게만 줄 수 없는 것이고, 나누다 보니깐 그런 문제들이 발생하는 것 같은데 궁극적으로 연구비의 증액이 있었으면 합니다.
그리고 두 번째는 그러한 연구비들이 효율적으로 분배가 되었으면 합니다. 어떤 학교에서는 다양하게 많은 연구를 하고 있는데 거기에 연구비가 몰리는 경향이 있고, 어떤 쪽은 특정 소외된 연구를 하지만 상당한 가능성을 가지고 있는 연구들이 있습니다. 그런 쪽에서는 장기적으로, 지금처럼 1,2 년 주는 그런 연구비 보다는 5년 내지 10년의 장기적인 연구비를 지원을 해서 그쪽분야에서는 세계최고가 될 수 있는 그런 연구가 될 수 있도록 그렇게 지원을 하는 효율적인 연구비의 지원이나 분배방식이 되었으면 하는 바램입니다.
6. [에피소드] 지금까지의 다양한 연구 작업 중 기억나는 에피소드가 있으시면 들려주십시오.
A. 이것도 저희가 이족보행로봇을 하면서 겪었던 것 중에 하나인데요. 저희가 이런 연구를 할때 처음에 일본에서 세계최초로 이족으로 걷는 로봇을 만들었다는 발표를 듣고 아주 충격을 받았습니다. 그래서 저희도 한번 해보자. 이족 보행로봇은 기본적으로 기계와 전자의 만남, 아주 대표적인 것입니다. 전자적인 것만 있어서도 안 되고, 기계적인 것만 있어서도 안 되는 그러한 대표적인 모델이 될 것같아서 시작하게 되었습니다. 그래서 제일 처음에 이 다리 부분에 구동기에 관한 설계를 했는데 그것이 너무 어려웠습니다.
그래서 그것을 두어 달 고민을 하다가 저희가 해석을 해본 결과 4절 링크와 같은 기계적인 해석을 해보면 될 것 같다는 가장 기본적인 생각을 가지고 하나의 다리를 완성을 했는데 그때 사용한 것이 볼나사 입니다. 그런데 거기에 대한 아무런 정보가 없었기 때문에 볼나사만을 가지고 다리 한쪽을 완성을 했죠, 그런데 기본적으로 볼나사는 볼나사와 가이드가 하나의 세트로 있어야만 제대로 기능을 하는데 저희는 가이드 없이 볼나사만을 가지고 제작을 했더니 거의 작동이 안됐습니다. 그이후로 저희가 거기에 관한 문헌들을 찾고 조사를 해서 가이드를 달아서 다시 설계를 해서 만들었죠. 그를 통해 상당히 큰 힘을 내는 것을 저희가 확인할 수 있었고, 그리고 그걸 이용해서 또 다른 다리를 하나 만들고 그래서 두 쪽을 합하니깐 하나의 다리가 되고, 또 어디서 연구비를 구해서 본체를 올리고 또 연구비를 얻어서 팔을 만들고 하는 등의 점진적인 연구를 했던 것이 저희들 연구 중에 가장 기억에 남는 것이고요. 그리고 저희가 이것을 통해서 교훈을 얻게 된 것은요, 정말 아무것도 없는 상황에서 의지를 가지고 하면을 이루어지는구나 하는 그런 큰 교훈을 저 뿐만 아니라 저희 실험실을 졸업한 모든 졸업생들이 다 가졌던 그런 소중한 경험이 되었습니다.
7. [철학] 교수님의 지금까지 삶 속에서 아주 소중하다고 생각해 오신 것이 있으시다면 무엇인지 듣고 싶습니다.
A. 어, 저는 인생에 있어서 중요하다고 생각하는 것이 ``뿌린 데로 거두리라`` 는 그런 격언입니다. 무엇이던지 방향을 제대로 잡아서 열심히 하면은 항상 그 대가는 있다고 생각합니다. 제가 이 해양대학에 와서 정말 다른 큰 대학보다도 연구 환경이나 학생들의 환경에 있어서 부족함에도 방향을 잘 잡아서 열심히 하니깐 좋은 결과들이 나오고 있는 것 같습니다. 다른 일들도 마찬가지고, 특히 연구와 강의 이러한 쪽에서는 좋은 마음을 가지고 열심히 하면은 결과가 좋게 나온다고 확신을 가지고 있습니다. 감사합니다.
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걷기만해도 충전 ‘신발 발전기’ 개발 동아일보 [사회] 2004.08.20 (금) 오후 8:38 성인크기 ``이족로봇`` 개발 전자신문 [IT] 2003.05.24 (토) 오전 9:00 인터뷰 진행: 이재용(metric@metric.or.kr)
촬영,편집: 박경원(serveace@metric.or.kr)
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