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이 로봇들이 건설·유통·병원·공장으로 들어온다···당신은 안전할까?

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윌 스미스 주연의 SF영화 ‘아이로봇(2004)’에는 갖가지 휴머노이드 로봇이 등장한다. 18년 전 영화지만 많은 사람들의 뇌리에는 휴머노이드 ‘로봇의 반란’이란 줄거리가 각인돼 있을 것이다. 2035년 시카고를 배경으로 한 이 영화에서는 많은 이들이 기억하듯이 주인공 스푸너 형사(윌 스미스 분)의 할머니를 돕는 가사 도우미 로봇이 등장한다. 또 많은 사람들의 기억 속에서 가물가물하겠지만 심지어 청소차 뒷문에 쓰레기통을 비우는 미화원 휴머노이드 로봇도 등장한다. 이처럼 우리는 언젠가 다양한 역할을 하는 휴머노이드 로봇을 상상하고 있다.

그런데 그 시점은 상상보다 좀 일찍 올지도 모른다. 최근 연달아 나오는 휴머노이드 로봇의 정밀성이 사람의 능력을 뺨치는 것을 보면 그렇다. 우리는 로봇이 정교성을 보여주기까지 인간의 일을 대신하기 힘들 것이라며 그 도입 시점을 최대한 늦춰 보려고 하는 건지도 모른다.

이제 그 휴머노이드 로봇에 더 정교한 능력이 보태진 것을 보면 인간과 공존할 시점도 멀지 않은 것 같다. 지난 20일 보스턴 다이내믹스가 공개한 동영상 속 아틀라스 로봇의 모습이 그런 정교한 최신 휴머노이드 로봇 개발 성과를 대변하는 듯 하다.

아틀라스는 임시 가설된 건축현장에서 공구박스를 갖다달라는 작업자(사람)의 요청에 따라 높은 곳에 있는 그에게 꽤 무거운 공구박스를 들고가 깡충 뛰면서 던져 준다. 아틀라스는 울퉁불퉁한 곳에서도 안정감있게 걷는 데서 더 나아가 이젠 두 손가락(그리퍼)까지 달고서 꽤 무게가 나가는(4.53kg) 물건을 집어, 걸어서 나를 수 있고, 심지어 이를 안정감있게 던져 줄 수 있다는 것까지 과시했다.

이는 많은 사람들에게 현장 적용이 임박한 휴머노이드 로봇에 대한 궁금증을 자극한다. 인간과 비슷한 무게와 키에 인간이 하는 것과 같은 일을 할 수 있도록 설계된 휴머노이드 로봇 4종(2족보행형 3종과 바퀴형 1종)을 살펴본다.

이 대목에서 또다시 로봇의 사람 일자리 대체 얘기가 나올 수 밖에 없다. 일부는 자신의 직업대체 가능성을 읽었을 것이고, 일각에서는 휴머노이드 로봇 ‘옵티머스’ 시제품 공개시 했던 일론 머스크의 말처럼 이 로봇들을 세계적 노동력 부족과 인구감소 문제 해결책으로 볼 것이다.

하지만 근래 등장한 네 종의 휴머노이드 로봇이 건축, 유통, 제조업계와 병원 등에서 사람을 대신해 할 수 있는 능력을 본다면 그 정교한 능력에 감탄하면서 우려하게 될지도 모른다. “그럼 아틀라스, 옵티머스, 디지트, 할라이드같은 휴머노이드 로봇은 내 일자리를 빼앗을까?”라고 할지 모른다.

아틀라스, 건설현장서 물건 들고 균형잡고 던져서 건네기까지

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세계에서 가장 진보된 로봇 군에 속하는 보스턴 다이내믹스의 아틀라스 로봇이 건축 현장에서 거뜬히 인간 조수 역할을 해 낼 수 있다는 것을 보여주었다.

지금까지 아틀라스는 주로 이동에 초점을 맞추었는데, 이제 상상할 수 있는 모든 종류의 불안정한 지형을 물건을 들고 나르는 것은 물론 던져줄 수 있음을 과시했다.

다양한 바닥상태에서 안정된 2족 보행능력은 물론 지금까지 균형을 잡기 위해 팔을 이리저리 흔들기만 하는 것처럼 보이던 상반신 팔도 작동하기 시작했다. (이전까지는 손도 없었고 팔 끝에 불완전해 보이는 볼이 두 개가 있었다.)

게다가 보스턴 다이내믹스가 마침내 아틀라스에 손을 달아 주었다. 이제 아틀라스는 기존의 걷기 ,춤추기, 공중제비돌기 같은 기능에 더해 물건을 집어 들어 나른 후 건설현장의 높은 곳에서 작업하는 인간에게 물건을 던져줄 수 있게 됐다.

아틀라스 최신 버전의 손(그리퍼)은 손목과 손가락 하나가 움직이는 단순한 클램프 스타일의 손이지만 물건을 집기에 충분하다.

동영상의 목표는 아틀라스가 단순히 가벼운 상자를 드는 것뿐 아니라 아틀라스의 균형을 잃게 할 정도로 무거운 중요 물체를 움직일 수 있다는 것을 보여주는 것이다. 이는 키 1.5m, 무게 89kg인 이 로봇이 큰 판자, 도구로 가득 찬 가방, 그리고 4.53Kg 무게의 바벨과 같은 것들을 거뜬히 옮길 수 있다는 것을 의미한다.

아틀라스는 자신이 든 추가된 질량아 자신의 균형잡기에 어떻게 영향을 미칠지 계산하면서 자신이 집는 물체와 관련해 자신의 위치를 알아내고, 손으로 잡는 계획을 생각해내고, 물체를 들어 올리고 조작해야 한다.

아틀라스는 어설프게 물건을 집어들고 운반하는 것에서 더 나아가 무거운 물건을 나르는 동안 달리고, 뛰고, 회전한다. 이 로봇이 생각보다 복잡한 균형잡는 기술을 거뜬히 소화해 낸다는 의미다.

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보스턴 다이내믹스의 소프트웨어(SW) 엔지니어 로빈 디츠는 동영상에서 “우리가 널빤지와 같은 것을 조작하려고 할 때, 우리는 그게 어디에 있는지, 얼마나 빨리 움직이는지, 그리고 널빤지를 아주 빠르게 180도 회전시키기 위해 어떻게 팔을 움직여야 하는지에 대한 꽤 교육적인 추측을 해야 한다. 그 추정치에서 틀려버리면 끝난다. 바보 같은 짓을 하다가 넘어지는 것이다”라고 설명한다.

어느 순간 아틀라스는 균형을 잃지 않으면서 무거운 공구 상자를 건설현장의 파트너에게 던진다. 이 로봇은 곧 무너질 듯한 불안정한 발판과 즉흥적인 널빤지 길에서도 이 모든 것을 하고 있기 때문에, 땅에서 널빤지와 나무 받침대에 이르기까지 그가 디디는 모든 걸음이 발 아래에서 끊임없이 흔들거리고 있다. 하지만 동영상 속 아틀라스는 거칠고 비틀거리는 건설 현장에서 아주 편안해 보인다.

보스턴 다이내믹스는 비하인드 영상에서 아틀라스 훈련의 비밀인 전체 시뮬레이터를 소개했다. 이는 로봇을 실제로 동작시켜 훈련시키다가 부수지 않도록 동작을 안무하고 무언가를 시도할 수 있도록 해 준다.

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로봇이 걷기 위해 맞닥뜨리는 세계는 항상 변하므로 이 불안정성 속에서 아틀라스가 단지 똑바로 서 있기 위해서는 자율적으로 100만 개의 작은 움직임 결정을 내려야 한다는 것을 의미한다. 하지만 이 임시 건설 작업장 상황으로 설정된 아틀라스 동영상 속의 거시적 행동은 모두가 계획된 움직임이다. 이 시뮬레이터는 보스턴 다이내믹스가 공개 동영상에 나오는 마무리 동작인 2축 공중제비와 같은 모든 종류의 기술을 프로그래밍할 수 있다.

아틀라스는 컬러 카메라와 라이다 모듈이라는 두 개의 센서로만 볼 수 있으며 내용은 컬러 포인트 클라우드(점 집합)로 출력된다. 이것만으로도 아틀라스가 이동하기에는 충분하다. 하지만 안전, 물체 인식 및 탐색을 위한 수많은 카메라를 가지고 있는 공장이나 창고용 박스 운반 로봇 ‘스트레치’(진공흡입식 양손 사용) 및 4족보행 개 로봇 ‘스팟’과는 전혀 다르다.

따라서 비전(시각)은 아틀라스에게서 개선할 수 있는 또다른 영역이다. 보스턴 다이내믹스 블로그에 따르면 이전 동영상 속 아틀라스의 춤추는 모습은 ‘완전한 맹인’ 상태에서 수행된 반면 이번 현장에서 아틀라스의 동작은 직접 세상을 보고 이해할 수 있는 것에 더 초점을 맞추고 있다고 말했다.

보스턴 다이내믹스가 이같은 로봇을 만드는 데 있어 전혀 시행착오가 없었던 것은 아니다. 여러번 하네스 없이 뛰어다니거나 설치해 로봇 몸체 외부 패널이 부서지고 긁히는 과정을 거쳤음을 알 수 있다.

디지트, 상자들고 수신자 계단걸어올라가 집앞까지

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보스턴 다이내믹스의 아틀라스가 ‘마침내’ 물건을 들고 울퉁불퉁한 지면 조건 등에서도 안정적으로 걷는 모습을 선보였지만 이전에도 이미 이와 유사한 로봇을 등장시킨 회사가 있다.

미국 오리건 주립대 다이내믹 로보틱스 랩(Dynamic Robotics Laboratory)에서 분사한 어질리티 로보틱스가 그 주인공이다. 이 회사는 ‘디지트’라는 휴머노이드 로봇을 만들었다.

지난 2019년 포드와 이 회사의 자율주행차에서 소포를 꺼내 배달하는 모습을 시연하면서 처음으로 폭넓은 관심을 받았다.

디지트는 아틀라스처럼 2족 보행 로봇이긴 하지만 좀 다르다. 타조의 걷는 모습에서 영감을 받아 만들었다는 점에서 다리 외관 디자인이 일반 2족 보행로봇과 약간의 차이를 보인다. 손도 손가락 없이 납작한 노(櫓·paddle) 형태의 양손으로 상자를 압박해 들고 가도록 설계됐다.

하지만 이 로봇은 물건을 들고 2족 직립보행을 하면서 계단도 오르내릴 수 있다는 점에서 물류분야에서 활용될 가능성이 높게 점쳐진다. 실제로 디지트는 창고에서 무거운 물건을 옮기고, 최종 배송 목적지에 이르러선 계단을 올라서 수신자 집앞에 물건을 전달할 수 있다. 이는 안전상의 이유(코로나19 감염)로 사람 간 비접촉이 선호되는 다른 작업에도 잠재적으로 관여할 수 있다.

어질리티 로보틱스는 디지트 로봇으로 구동되는 자재 취급 및 물류 시장의 일부를 차지하기 위한 탐색을 가속화하고 있다.

이 회사의 로봇은 어린이들이 보통 로봇이 될 것이라고 상상하는 것과 거의 그대로 만들어졌다. 디지트는 머리, 몸통, 두 다리만 있고 팔은 없던 이 회사 오리지널 로봇인 ‘캐시’에서 진화했다.

일부 로봇, 특히 비전(시각)형 로봇은 매우 정확하고 효율적인 방법으로 한 가지 일만 수행한다. 이와 대조적으로 디지트는 범용 로봇으로서, 다양한 작업을 합리적으로 잘 수행할 수 있도록 설계됐다.

디지트는 기본적으로 일종의 일반 ‘지능’과 함께 제공되는데, 일어설 수 있고, 사물에 부딪히지 않고 환경에서 이동하는 방법을 알고 있으며, 물체를 집어들 수 있다. 그러나 트럭을 운전하는 법은 모른다.

그러나 셸턴 어질리티 로보틱스 최고경영자(CEO)는 이 로봇이 할 수 있는 일반적인 기능은 다재다능하며 다양한 요구사항을 충족시킬 수 있다고 말한다.

그는 “캘리포니아의 들판에서 토마토를 나르는 것과 내 집 현관까지 상자를 나르는 것은 사실 큰 차이가 없다”며 “차별화는 핵심 인체공학 계층보다 해당 응용분야 계층에 있다”고 말한다.

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셸턴 CEO는 조만간 이어질 다른 회사와의 파트너십에 대해 언급했지만, 자세한 내용에 대해서는 함구하고 있다.

그는 “포드가 우리의 유일한 파트너는 아니다. 우리는 자재 처리, 물류, 이런 종류의 응용 분야를 연구하는 사람이라면 누구도 놀라지 않을 것이라고 생각하는 분야에서 일하고 있다”고 말했다.

이 회사는 현재 기존 디지트의 하드웨어 기능 극대화에 나서고 있다.

셸턴 CEO는 이를 아이폰과 앱스토어의 첫 출시에 비유한다. 그는 “혁신은 하드웨어의 이점을 활용한 애플리케이션에 있었다. 그것이 바로 어질리티 로보틱스의 디지트 개발과 배치 부분이다”라고 밝히고 있다.

이 회사는 고객에게 API를 제공하며 로컬, 또는 웹 기반 인터페이스를 사용해 디지트에 명령을 전송하거나 낮은 수준의 코드를 작성할 수 있다.

셸턴 CEO는 잠재적 하드웨어 업그레이드가 무엇인지에 대해 자세히 설명하지 않았지만, 예를 들어 고객이 대량의 메일을 정렬하기 위해 필요한 경우 디지트의 그리퍼에 손가락을 추가하는 사례를 제시했다.

포드가 디지트와 결합해 배송에 발을 들이는 솔루션을 활용한다면 현대차그룹도 주요 경쟁자가 될 수도 있다. 현대차그룹은 2021년 보스턴다이내믹스를 인수했기에 아틀라스와 직접 개발중인 자율차를 결합할 수 있는 잠재력을 가지고 있다.

노르웨이 할로디 로보틱스, 병원 환자이송 물류용 휴머노이드 로봇 개발

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노르웨이 할로디 로보틱스(Halodi Robotics)은 인간의 일상 환경에서 일할 수 있도록 설계된 휴머노이드 로봇을 개발해 업그레이드 중이다.

이 회사는 증가하는 노동력 부족을 완화하고 중요한 인력이 높은 수준의 기술을 필요로 하는 작업에 집중할 수 있도록 하기 위한 바퀴형 휴머노이드 로봇 ‘이브(EVE)’를 개발했다.

휴머노이드 로봇들은 밤에 건물을 순찰하고, 식료품 선반에 물품을 쌓고, 병원에서 물류 업무를 수행하는 것과 같은 일들을 수행할 것이다.

할로이드 로보틱스가 준비중인 휴머노이드 로봇은 동반자 로봇에서부터 시작할 것으로 보인다.

가장 주안을 두는 부분은 안전성이다. 영화 ‘아이로봇’에서 나온 지능적 로봇 수준은 아니지만 실수로라도 인간에게 위해를 가하지 않도록 하는 정교한 안정성이 긴요하다.

할로디 로보틱스 엔지니어들은 생활 주변에서 사용되는 휴머노이드 로봇 사용시 안전을 보장하기 위해 미국 앤시스사의 휴머노이드 로봇 시뮬레이션용 SW를 사용했다.

이들은 휴머노이드 로봇인 ‘이브(EVE)’ 제작에 시뮬레이션 SW를 사용했고, 그 결과 무거운 물건을 들어 올릴 수 있는 강력한 힘을 가지는 동시에 노트북을 회수해 인간 동료에게 건네줄 수 있을 정도로 부드럽게 상호작용하는 로봇 모터를 개발할 수 있었다.

할로디는 이미 지난해 봄 이브에게 노르웨이 순나스 병원의 의료 담당 보조원 역할을 맡겨 물류 작업(환자 이동)을 수행토록 했다.

병원 측은 이브를 조수로 사용하면 간호사가 간단한 물류 작업에 소요되는 약 200시간에서 해방돼 환자 돌보기에 더 많은 시간을 할애할 수 있는 잠재력을 갖게 된다는 것을 확인했다.

할로디 로보틱스 엔지니어들은 시뮬레이션 SW를 사용해 인간의 근육과 같은 생물학적 시스템을 모방한 모터를 개발했는데 이들은 휴머노이드 로봇이 요구하는 고출력과 동시에 낮은 에너지를 사용하는 상호작용도 제공한다. 비밀은 액추에이터에 연결된 매우 가벼운 저속 모터에 의해 매우 높은 토크로 구동되는 합성 섬유실에 있다.

테슬라 옵티머스, 생산공장 단순작업 지원

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테슬라가 지난해 9월 선보인 휴머노이드 로봇인 ‘옵티머스’는 보스턴 다이내믹스의 아틀라스처럼 사람과 닮은 형태에 신체 크기와 무게도 비슷하다.

용도역시 아틀라스가 가설한 임시 건축현장에서 봤듯이 우선은 각종 산업현장에서 사람들을 돕는 것이다.

테슬라는 휴머노이드 로봇이 만들어지면 공장, 사무실, 가정 등 사람들이 사람들을 위해 설계한 곳에서 사람대신 일할 수 있게 될 것이라고 봤다.

머스크는 옵티머스가 일상 업무의 부담을 덜어주기 위해 로봇 집사와 간병인 역할을 하는 것도 구상하고 있음을 숨기지 않았다.

테슬라의 옵티머스는 생체를 모방한 관절을 가진 휴머노이드 로봇이다. 여기에는 테슬라 시스템온칩(SoC) 프로세서가 사용되며 와이파이 및 LTE 통신 기능이 들어갔다. 동력으로 2.3kWh, 52V 배터리가 사용돼 한번 충전시 4~23시간 사용된다. 한손에 9kg씩 총 18kg의 물건을 들 수 있다. 사람의 평균 보행 속도의 2배 정도인 시속 8km로 걷는다. 이 모든 것을 제어하는 것은 테슬라 자동차에도 들어간 완전 자율주행 기술이다.

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옵티머스는 일반 가정으로 들어오기 전에 우선 테슬라 텍사스 기가팩토리에서 자동차와 배터리 제조공장에 먼저 배치될 될 것으로 보인다. 실제로 머스크는 수천 대의 테슬라 로봇이 테슬라 기가 팩토리에 채용될 것이라고 밝혔다. 이는 이 새로운 세대의 범용 로봇을 테스트하고 훈련하기에 완벽한 환경을 갖고 있다.

사전 녹화된 비디오에서 보여진 옵티머스의 모습은 이 로봇이 선반에 있는 상자를 사람들이 있는 책상에 앉아 있는 사무실로 옮기고, 컴퓨터에 앉아 있는 사람 옆에 상자를 조심스럽게 내려 놓는 것을 보여준다. 또한 이 최초의 옵티머스 시제품이 컴퓨터 비전(시각)으로 물체를 식별해 테슬라 공장에서 작은 금속 막대를 집어 들고, 사무실의 식물에 물을 주기 위해 주전자를 들어올리는 모습을 보여주었다.

일론 머스크는 이 로봇 가격이 2만달러(약 2600만원) 미만이 될 것이며 일반 보급 시점까지 3~5년이 걸릴 것으로 봤다.

올해 10월 테슬라가 AI데이에 과연 옵티머스의 어떤 발전된 기능을 보여주게 될지 기대를 모은다.

우리는 2027년 쯤이면 SF영화 아이로봇에서처럼 집안으로 들어온 휴머노이드 로봇 도우미와 미화원을 보게 될까. 과연 건축, 배송, 병원, 공장 등에서 휴머노이드 로봇들이 본격적으로 일하게 될까. 분명한 것은 그 때가 되면 여러 작업 현장에서는 지금보다 사람 작업자를 훨씬 덜 필요로 하게 될 것이라는 점이다.

이재구 기자

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