3. 연구중에 어떤 극복해야 할 문제가 있었고 이를 어떻게 해결하셨는지?

연구 중 가장 힘들었던 부분은 로봇이라는 공학적인 분야와 생물학, 유체역학 등 타분야를 접목해야 했던 부분이 가장 힘들었고 지금도 못한 부분들이 많이 있습니다. 각 분야의 깊이있는 연구결과가 뒷받침 되어야 하고, 모두의 관 심사를 풀어내야 했기 때문에 다양한 관점의 많은 토론을 통해서 핵심적인 내용을 이야기 해야 했습니다. 토론이 계속 되면 될 수록 더욱 깊은 의문점이 생겨나게 되고 현재 이야기할 수 있는 내용을 완벽히 아우를 수 있도록 연구 목표를 한정해야 한단계 나아갈 수 있다는 것을 느꼈습니다. 중요한 것은 현재 얼마나 이해를 하고 있으며 그것을 설명할 수 있어야 한다는 것이었습니다. 그리고 새롭게 생겨난 많은 의문들은 다음 연구의 좋은 주제가 될 수 있을 것입니다.

연구 분야 특성상 힘든점은 여러 가지 새로운 소재에 대한 정보의 부족으로 필요한 특성은 모두 실험으로 확인해야 한다는 것입니다. 오래동안 사용된 재료의 경우 많은 다양한 조건에서의 실험적 특성들에 대한 데이터가 있지만, 신소재의 경우 조건에 따라 특성이 많이 변하여 원하는 성능이 안나올 때 막막한 경우가 많습니다.
연구 중 로보틱스뿐만 아니라 생물학, 유체역학, 재료 전공하시는 분들의 깊이있는 조언과 자료를 제공받아 공부하고 로봇에 접목할 방법을 찾아 많은 실험을 통해서 로봇 디자인을 완성 할 수 있었습니다.

4. 연구를 진행했던 소속기관 또는 연구소, 지도교수에 대해 소개 부탁 드립니다.

저는 학부, 대학원을 서울대학교 공과대학 기계항공공학부에서 보냈습니다. 군대 2년을 제외한 10년간 같은 학교에서 지내면서 다양한 장단점이 있겠지만, 최대한 장점을 살리려고 노력했던 것 같습니다. 학부를 졸업한 시점에 연 구에 아무런 감도 없어 진학을 고민을 하고 있을때, 운 좋게 대학원 지도 교수님이신 조규진 교수님 께서 부임하셨고 연구실의 창단 맴버로 대학원을 시작 하게되었습니다.(http://biorobotics.snu.ac.kr). 대부분의 사람들이 초창기 랩에 들어간다는 자체를 미친짓이라 하였습니다. 특히 많은 노하우가 필요한 로봇을 공부하겠다는 학생이 아직 연구실 방도 없는 곳에 지원을 한다고 말렸습니다. 하지만 한 논문에 완전히 빠져 있었던 저에게는 아무것도 귀에 들어오지 않고, 빨리 랩을 정비해서 만들어 보고 싶은 생각으로 가득차 있었습니다.

처음 연구실 정비를 하고 연구 주제를 정하고 연구를 수행해 나갈때 조규진 교수님께서는 자유도가 아주 많은 분이셨습니다. 대학원 신입생이었던 저는 다양한 프로젝트 미팅에 같이 참여할 수 있었고, 다른 연구실에 찾아가 장비 를 빌려 쓰면서 어떤 아이디어든 해보고 확인해 나가는 시간을 오래 가졌습니다. 효율적인 시간은 아니었지만 조금씩 하버드의 연구 수준에 따라가고 있다고 느꼈습니다. 6년 뒤 하버드 Microrobotics 연구실과 협업이 가능할 정도 로 노하우가 쌓인 원동력이 그러한 자유도가 아닐까 생각합니다. 로보틱스 분야의 특성상 다양한 기술의 접목이 중요한데 이에 노출 될 수 있었던 것이 로봇 디자인를 좀 더 편하게 만들어 주었던 것 같습니다.

현재 조규진 교수님의 Biorobotics 연구실은 소프트 로봇 분야 (https://youtu.be/WOGBnNaiEkA),  생체 모방 로봇 분야 (https://youtu.be/kekOiptWL6U), 재활 로봇 분야 (https://youtu.be/oNEFXcWRIG8? list=PLl1z0EED6TxNFpd3woCC4Jz_KuifWTXIi) 등 다양한 분야에서 큰 자유도를 유지하며 연구를 진행하고 있습니다.

박사 학위 후 좀더 많은 연구 경험을 해보기 위해 소금쟁이 로봇 개발에 같이 참여 했던 하버드 Microrobotics 연구실인 Rob Wood 교수님의 연구실 (http://micro.seas.harvard.edu) 로 포닥을 지원하였고, 현재 2년 가까이 생체 모방 디자인과 접어서 만드는 로봇 연구에 매진하고 있습니다. 하버드 Rob Wood 교수님 연구실은 Robobee (https://youtu.be/b9FDkJZCMuE) 라는 초소형 날개짓 비행체로 많이 알려진 연구실로(컨트롤 파워선을 연결하긴했지만) 3cm 남짓한 크기의 벌을 닮은 로봇이 날개를 퍼덕이며 비행에 성공 한걸로 유명합니다. 이 연구실 또한 로보틱스 분야의 특성을 최대한 살리기 위해 다양한 분야별로 연구하고 있습니다. 압전소자, 전자기, 정전기, 스마트 재료 등의 다양한 구동기(Actuator) 연구, 적층을 기본으로하는 제작 공 정 (Popup MEMS, https://youtu.be/VxSs1kGZQqc), 소프트 로봇 (https://youtu.be/dgHQ15zjkhY), 생태학 등의 다양한 분야에 저를 포함하여 20 여명의 박사후 연구원, 13 명의 대학원생, 다수의 엔지니어 스텝 들이 유기적으로 협동하여 연구를 진행하고 있습니다.

*하버드 Rob Wood 교수님 연구실의 Robobee (https://youtu.be/b9FDkJZCMuE)

*Pop-up Fabrication of the Harvard Monolithic Bee(Mobee)

*3D Printed soft Jumping robot

5. 연구활동 하시면서 평소 느끼신 점 또는 자부심, 보람

제 연구 분야의 역사가 오래되지 않아서 아직 생소하게 생각하시는 분들이 공과대학 내에서도 많습니다. 그래서 장점이나 가능성이 증명되지 않은 분야이기 때문에 하루하루 연구 내용이 노하우로 쌓이고, 기반기술이 많이 필요한 분야입니다. 자부심이라고 한다면 이렇게 초기의 기반 기술을 쌓아나간다는 것이 가장 큰 부분이 아닐까 생각합니다. 그리고 이러한 조그마한 한걸음이 분야 전반에 큰 영향을 끼치는 결과로 나왔을 때, 그리고 여러 다른 연구자가 인정해 줄때 보람을 크게 느낍니다.

6. 이 분야로 진학하려는 후배 (또는 유학 준비생)에게 도움이 되는 말씀을 해 주신다면?

최근 금속 및 단단한 재료에서 벗어나 유연하고 좀더 자유도가 높은 재료를 이용한 로봇의 설계 및 제어가 학계 전반에 급격히 활성화 되고 있는 것을 느끼고 있습니다. 따라서 설계 및 제조 공정 또한 기존의 기계 제작과는 많이 다르게 접근하게 되어 학부 과정에서 배운 내용을 기반으로 새로운 아이디어를 적용할 기회가 많아지고 있습니다. 아직 기반이 없는 상태에서 기초적인 데이터베이스부터 차근차근 쌓아나가는 분야이기 때문에 순간순간의 아이디 어가 큰 역할을 할 수 있는 분야라 생각합니다. 창의적인 접근과 오랜 시간의 시행 착오를 거치면 세계를 선도할 수 있는 결과를 얻을 수 있을 것이라 말씀드리고 싶습니다.

7. 연구활동과 관련된 앞으로의 계획이 있으시다면?

대략적으로 두가지 프로젝트를 진행하고 있으며, 그 중 하나는 Printable Programable Machine (http://ppm.csail.mit.edu/projects) 이라는 프로젝트로 프린팅이나 접어서 만드는 로봇 설계 및 제작이며, MIT와 UPENN 과 공동 연 구를 하고 있습니다. 앞서 나온 자동을 접혀서 조립이되는 로봇이 좋은 예가 되겠습니다. (https://youtu.be/ZTr9Lt7-JoQ) 그리고 누구나 손쉽게 접어서 로봇을 만들 수 있으면서 기어가고, 잡고, 드론과 결합하여 날라다니는 컨셉의 로봇이 있습니다. (https://youtu.be/m9Aa8BevJwg)

*Self-Folding Robot Assembles Autonomously

*The Picobug : a mesoscale robot that can run, fly, and grasp

그리고 다른 한가지는 생물학, 재료공학, 로보틱스 등의 다양한 분야의 연구실이 Duke, Harvard, Stanford, UC. Irvine, Maryland U., U. Mass 등 다양한 학교 협력을 통해 작년 부터 시작된 프로젝트입니다. 주제는 특별히 빠른 그리 고 큰 Power(W)를 가진 생물과 기계 또는 로봇의 원리와 특성을 규명하는 연구를 하버드팀 연구원으로 참여하고 있습니다. 아직 결과로 보여드릴만 한것이 없네요. 올해 안에 좋은 내용 보여 드릴 수 있도록 하겠습니다. 대부분이 공동 연구인것이 특징입니다.

기존 로봇의 한계를 다른 방식으로 해결해 나가는 시도를 계속해 나가고 싶고, 언젠가는 지금 연구하는 로봇 기술이 일상 생활 속에 로봇이라는 이름이 아닐지라도 널리 사용 될 수 있도록 하고 싶습니다. 그렇게 하기위해서 수만년 진화를 거친 생물, 자연에서 배우는 시도 또한 계속해 나갈 계획입니다.

8. 본인이 영향을 받은 다른 연구자나 논문이 있다면?

Prof. Ronald Fearing (UC. Berkeley), Prof. Robert Wood.
[1] Wood RJ, Avadhanula SS, Sahai RR, Steltz EE, Fearing RS. Microrobot Design Using Fiber Reinforced Composites. ASME. J. Mech. Des. 2008;130(5):052304-052304-11. doi:10.1115/1.2885509.

- Smart Composite Microstructure (SCM) 이라는 개념을 잘 설명해 주고 있는 논문으로 처음 읽고 큰 영감을 얻은 논문이고 저자 이신 두 교수님은 현재도 제가 많이 배우고 있는 분들입니다.

Prof. Mark Cutkosky(Stanford), Prof. Sangbae Kim (MIT)
[2] S. Kim, M. Spenko, S. Trujillo, B. Heyneman, D. Santos and M. R. Cutkosky, "Smooth Vertical Surface Climbing With Directional Adhesion," in IEEE Transactions on Robotics, vol. 24, no. 1, pp. 65- 74, Feb. 2008. doi: 10.1109/TRO.2007.909786

- 생체 모방 디자인의 대표적인 논문으로 한국분이신 김상배 교수님(현 MIT)의 대표 논문이라 할 수 있을 것 같습니다. 다양한 특성의 재료를 적제 적소에 사용하여 Shape Deposition Manufacturing (SDM) 공정의 장점을 잘 살린 논문으로 인상 깊은 논문이고, 저자이신 두 교수님 또한 큰 배움을 주시고 계십니다.

Prof. Robert Full (UC. Berkeley)
- 생물학을 하시지만 기계 공학적 개념을 생물에서 찾아 내시는 연구을 하셔서, 로봇 디자인에 영감을 계속 주시고 계십니다.
조규진 교수님을 포함하여 새로운 제조 공정과 생체 모방 디자인의 접목을 잘 보여주고 있는 위 연구실과 인상 깊었던 논문들에서 큰 영향을 받았다고 할 수 있을 것 같습니다.