보고 듣고 생각하고 행동하는 기계, 로봇

로봇 하면 영화나 드라마에서 나왔던 이미지를 떠올리거나 공장에서 조립을 하는 기계를 생각하는 분들이 대부분일 것입니다. 로봇공학자이며 한국과학기술원(이하 KAIST) 전기 및 전자공학부의 교수로 재직 중인 김종환 교수에게 로봇이란 무엇인지 정의를 물어보았습니다. "로봇이란 3가지 기능을 갖춘 머신을 말합니다. 첫 번째는 센싱, 즉 센서의 작동으로 물체 또는 소리, 빛, 압력, 온도 등을 탐지하고 관측하고 계측하는 일이 가능해야 합니다. 두 번째는 센싱을 통해 들어온 이미지를 토대로 생각하는 작업이 가능해야 하고, 세 번째는 이 생각의 결과를 토대로 이동을 하거나 작업을 해야 합니다. 이러한 기능을 갖춘 머신을 3가지 기능의 앞 글자를 따서 STA(Sensing-Thinking-Action) 머신이라고 하는데, 이를 로봇이라고 말합니다." 로봇공학자는 바로 이런 로봇의 설계, SW 구조, 센서 융합, 지능기술, 제어 등에 대한 기술을 연구하는 사람을 말합니다. 로봇은 어느 한 가지 분야가 아닌 다양한 분야가 결합되어 만들어지는데요, 전기 및 전자공학, 컴퓨터공학, 기계공학 등의 기술이 다양하게 융합되어 있어요. 최근에는 강아지나 사람 등 생물이 가지고 있는 유전자 정보를 활용하는 디지털 DNA의 로봇도 활발하게 연구함에 따라 생체공학과 접목도 시도되고 있습니다.

지난 반세기 동안 눈부시게 변화한 로봇의 발전 속도

"지난 반세기 동안 로봇의 발전 속도는 점점 빨라지고 있습니다. 사회가 고도화되면서 로봇의 필요성도 점점 더 많아지고 있죠." 김종환 교수의 말에 따르면 1960년도에 산업용 로봇으로 시작되면서 사람보다 빠르고 정밀하고 튼튼하게 제작되어 제조 및 자동화 산업에서 많은 역할을 해 왔습니다. 1세대 산업용 로봇에서 시작된 로봇은 향후 5세대까지 발전해 나갈 것입니다. 궁극적으로는 느끼고, 추론하고, 생각하며 욕구와 의지를 표현할 수 있는 로봇을 개발하는 것이지요. 김종환 교수가 말하는 분류법을 보면 1세대 로봇은 산업용 로봇으로 산업 현장에서 인간을 대신하여 단순 반복 정밀 작업을 진행했습니다. 2세대 로봇은 지능형 로봇입니다. 가장 단순한 형태로 우리가 지금 많이 사용하고 있는 로봇청소기가 여기에 속합니다. 3세대 로봇은 유비쿼터스 로봇인데요, 로봇에 통신기능을 장착해 음성인식, 음성합성 등 인공지능 기능이 구현된 서버와 통신하여 서비스를 제공하는 로봇을 말합니다. 다시 얘기하면, 뇌에 해당하는 가상 로봇들을 서버에 따로 두고 네트워크를 통해 실제 로봇에게 명령을 내림으로써 언제 어디서나 사용이 가능할 수 있게 만든 것입니다. 4세대 로봇은 유전자 로봇으로, 디지털 DNA를 갖는 인공 생명체로서의 로봇을 말합니다. 디지털 DNA에는 그 로봇의 성향 정보가 있어 어떤 자극을 주었을 때 그 성향에 따라 느긋하거나 명랑하게 또는 예민하게 등의 반응을 보이는 로봇을 말하죠. 5세대 로봇은 바이오 로봇입니다. 바이오 로봇은 사이보그와 안드로이드 두 방향으로 연구하고 있습니다. 사이보그는 '로봇과 같은 사람'으로, 여기에는 인류가 고통과 장애로부터 도움을 받을 수 있는 기술이 개발되고 있죠. 생체의 어느 부분이 기능을 하지 않을 때 전자-기계부로 대체할 수 있는 것입니다. 이와는 달리 '사람과 같은 로봇'이 안드로이드 로봇인데요, 안드로이드는 사람의 오감에 해당하는 센서와 인간의 뇌와 같은 인공지능을 갖추어 사람과 같은 행동을 보이는 로봇으로 현재 활발한 연구가 진행 중입니다

미래 산업의 꽃, 로봇공학

김종환 교수는 로봇공학을 '미래 산업의 꽃'이라고 표현합니다. 로봇은 우리가 생활하는데 필요한 모든 분야에서 삶의 질을 향상시킬 수 있다는 것인데요, 오늘날에도 다양한 산업 분야에서 로봇의 활약은 두드러지고 있습니다. "사람들은 로봇으로 인해 직업을 잃을 것이라고 걱정합니다. 하지만 제 생각에는 로봇 때문에 없어지는 일도 있겠지만 로봇으로 인해서 생기는 직업도 많을 것이라 생각합니다." 김종환 교수는 쉬운 예로 '산업의 발달로 만들어진 일자리'에 대해서 언급했는데요, 예전에는 인기가 있었던 직업인 타이피스트나 전화 교환원 같은 경우 PC와 스마트폰의 발달로 사라졌지만, 그로 인해 웹캠 등 컴퓨터 부품 관련 산업, PC를 이용한 다양한 멀티미디어 직업이 새로 생겼고, 스마트폰 앱 개발자 등 새로운 직업이 생길 수 있었다고 말합니다. "로봇도 마찬가지예요. 하나의 산업이 발전하면 그와 관련된 새로운 일자리는 생기게 마련입니다. 저는 언젠가는 우리가 스마트폰을 소유한 것처럼 로봇도 저렴한 가격에 각자 소유할 수 있는 시대가 올 거라고 봅니다. 그때가 되면 관련 직종이 많이 생기겠죠. 4차 산업혁명이라고 해서 미래를 미리 두려워할 필요는 없습니다." 김종환 교수의 말처럼 초창기 로봇 생산 비용에 비해 로봇에 사용되는 전기 기계의 부품이나 소프트웨어의 비용은 점차 낮아지고 있습니다. 점차 가격이 현실화되면 오늘날의 PC나 스마트폰처럼 로봇이 보편화되는 일도 머지않은 것처럼 보입니다. "로봇은 인간의 일자리를 빼앗는 것이 아니라 인간을 돕기 위해 탄생한 것입니다. 인간이 하기 힘든 일을 대신하는 거죠. 따라서 우리가 로봇에 대해 긍정적으로 생각한다면 새로운 일자리 산업은 창출될 수 있습니다."

다양한 전공의 청년들이 도전해야 할 분야

현재 김종환 교수는 로봇의 인간화를 꿈꾸는 AI 기술을 개발하는 데 한창입니다. 여기서 AI란 로봇지능기술연구를 말하는데요, 입력으로 들어오는 다양한 데이터에서 정보를 얻고 이런 정보를 체계적으로 정리한 지식을 메모리에 저장하여, 이들을 잘 활용할 수 있는 능력, 즉 지능기술 개발에 대한 것을 말합니다. 쉽게 말해 로봇이 인간처럼 생각할 수 있는 '로봇전용 뇌'를 연구하는 것이라고 생각하면 될 것 같습니다. "AI의 핵심은 기억을 장기적으로 보관할 수 있는 메모리의 설계입니다. 작업의 순서를 기억하는 일화기억, 컵과 카메라 등의 사물의 의미를 담은 의미기억, 계산 없이 사용할 수 있게걷고, 말하고, 물건을 잡는 등의 행동 궤적을 저장한 절차기억, 좋았던 기억과 슬펐던 기억등을 담은 감성기억 등의 통합 설계입니다. 하지만 기억만 하는 게 아니고 상황에 따라 이를 연상하고 연결지어 활용을 할 수 있게 만들어야 하죠." 김종환 교수는 이러한 AI 로봇을 연구하기 위해서는 로봇공학에 필요한 전자공학, 전산공학, 기계공학 등의 공학 분야 외에도 인문, 사회, 예술의 복합적인 소양이 필요하다고 말합니다. "스마트폰 앱이 다양하게 나오듯이 앞으로는 간호로봇, 대화로봇 등 다양한 로봇이 나올 것입니다. 이럴 때 창의성 있는 새로운 로봇의 개발을 위해 다양한 분야의 지식을 가진 청년들이 협업하는 것이 필요합니다." KAIST는 작년 12월 미래부에서 진행하는 네 개의 AI 플래그십 대형 과제들 중에서 두 개를 따기도 했는데요, 이 중에서 김종환 교수는 AI 로봇의 핵심 분야인 기계지능학습 과제로 연구책임을 맡게 되었습니다. 그만큼 국가에서도 AI를 중요한 미래 연구 과제로 본다는 것인데요, 사회가 고령화되어 로봇의 도움이 더욱 필요해지고 있는 이때에 점점 더 발전하게 될분야가 바로 AI를 기반으로 하는 로봇공학이기 때문입니다. KAIST 공과대학은 2016년 세계 공과대 순위에서 14위로 선정되기도 했는데요, 그만큼 기대하는 바가 큽니다. PC와 스마트폰의 발달은 사람들이 언제 어느 때나 정보를 얻을 수 있는 환경을 만들었습 니다. 로봇 역시 더욱 발달하게 되면 우리 삶에 더 많은 영향을 미치게 될 것입니다. 영화나 TV에서만 보았던 꿈의 기술인 로봇이 우리 곁에 더 친근하게 다가올 날이 머지않을 것 같습니다. 꿈을 현실로 만들기 위해 더욱 노력하는 로봇공학자의 도전에 응원을 보냅니다.