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유압로봇시스템 전문기업 케이엔알시스템은 태권도의 고장 무주군에 조성되는 ‘무주 태권브이랜드’에 들어설 12m 높이의 동작형 '로봇 태권브이'를 자체기술로 제작 완료했다고 17일 밝혔다.

로봇 태권브이는 키 12m에 몸무게는 2만kg에 달한다. 상체와 하체는 각각 4.8m, 7.2m다. 주먹은 1m에 발폭과 길이가 각각 1.9m, 2.7m 크기다. 총 34개의 독립관절로 태권도 품새를 직접 동작한다. 동작 가운데 가장 고난이도 기술은 옆차기와 돌려차기인데 이 과정에서 균형 유지가 가장 난관이었다는 설명이다.

키 12m, 몸무게 2만kg의 로봇이 한쪽 다리를 머리 높이 이상으로 들어올리면서 몸통을 회전하면 고정된 다른 한쪽 다리에 가해지는 하중이 강해 전복의 위험이 있었다. 케이엔알시스템 개발진은 고강성 프레임 설계와 유압시스템 기반의 강력한 구동장치를 도입해 문제를 해결했다.

로봇 태권브이의 자유롭고 역동적인 움직임을 위해 회사 측은 총 34개의 대형관절을 구현했다. 각 관절은 고출력 유압 액추에이터와 서보밸브를 통해 제어되는 구조다. 전기모터로는 구현하기 어려운 고강도 파워와 안정성을 제공함으로써 발차기나 몸통회전 등 고부하 동작을 가능케했다는 설명이다.

34개의 관절엔 각각 액추에이터와 서보밸브가 사용됐다. 각 액추에이터마다 탑재된 서보밸브로 로봇을 정밀 제어한다. 특히 유압 액추에이터, 서보밸브 등 전체 부품의 약 70% 이상을 케이엔알시스템이 직접 설계 및 제작했다. 사용된 부품의 80% 이상이 자체 국산화한 제품들이다.

여기에 각 동작 데이터를 분석해 로봇 관절 각도로 변환하는 ‘AI 동작 맞춤화(Motion Retargeting) 기술’을 적용해 각 품새의 준비 자세부터 마무리까지 세부적인 동작도 모두 구현했다고 강조했다. 실제 로봇과 똑같은 가상 로봇을 컴퓨터에 구현하는 ‘디지털 트윈’ 기술도 활용했다. 가상 환경에서 모든 품새 동작의 충돌 여부를 비롯해 구조적 하중 등을 사전 시뮬레이션을 통해 미리 검증하고 최적화함으로써 실제 구현 과정에서 발행할 수 있는 위험요소를 최소화했다.

로봇 태권브이 제작 프로젝트는 무주군의 의뢰로 시작해 총 4년의 제작기간과 약 78억원의 사업비가 투입됐다. 2021년 7월 설계를 시작해 로봇 제작 및 시스템 통합, 로봇 구동 시연을 마쳤다. 다시 분해돼 무주군으로 운송 후 내년 초 조립 및 시운전을 거칠 예정이다. 로봇 태권브이가 전시될 복합문화공간 ‘태권브이랜드’는 내년 7월 24일께 오픈할 것으로 보인다.

케이엔알시스템 관계자는 “로봇 태권브이가 보여줄 고난이도 동작 등은 대한민국 로봇공학의 기술력과 가능성을 입증하는 사례”라며 “단순히 ‘크다는 것을 넘어, 실제 태권도 동작을 구현하고 정교하게 제어하는 능력은 K-로봇이 세계시장에서 차별화될 수 있는 무기가 될 것으로 본다"고 말했다.

성상우 기자 info@thebell.co.kr

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