한국전자통신연구원(ETRI)은 디자인계의 아카데미상이라고 불리는 미국의 ‘IDEA 디자인 어워드 2024’의 사용자경험(UX) 부문에서 이동형 협동로봇(MOBY, 모비)의 티치펜던트 SW가 본상을 받았다고 밝혔다. ETRI는 로봇 전문기업인 뉴로메카와 고려대학교 디자인조형학부 유승헌 교수 연구팀이 공동으로 개발한 모비(MOBY)의 티치펜던트 SW로 이번 성과를 이뤄냈다고 밝혔다. 일반적으로 티치펜던트는 주로 모니터나 마우스를 사용불가한 산업현장이나 특별조작이 불요한 자동화 장비에서 사용자 편의를 위해 키단추와 LCD만을 이용해 작게 구성하는 것을 의미한다. 아울러, 모바일 매니퓰레이터는 자율주행으로 이동이 가능한 모바일 로봇과 작업을 위한 로봇 팔인 매니퓰레이터가 결합된 형태다. 즉 인간의 팔과 유사한 동작을 제공하는 기계적 장치다. 모비(MOBY) 티치펜던트 SW는 그동안 모바일 로봇과 협동로봇에서 각각 수행된 지도, 경로생성 및 교시작업 등을 하나의 SW에서 가능하도록 개발되었다. ETRI 연구진은 올해 협동로봇 및 모바일 로봇 기반 회사에 본 기술을 기술이전했다. 현재는 본격적으로 상용화를 위한 사용자 편의성 고도화와 사업화 지원에 집중하고 있다. 이번 연구성과는 비전문가들도 쉽게 로봇을 사용함으로써 다양한 분야에서 인간과 로봇이 공동으로 작업할 수 있는 환경 조성에 기여를 했다는 평가다.

한국전기연구원(KERI) 스마트3D프린팅연구팀의 표재연 박사팀이 빛을 이용해 나노미터급 미세유리관의 접촉 여부를 판별할 수 있는 획기적인 기술을 개발했다. ‘미세유리관’은 유리관의 끝단을 아주 작게(직경 0.1mm ~ 0.000010mm) 가공한 정밀기구로, 세포를 다루는 생명공학에서부터, 미세 전기도금, 나노 3D프린팅에 이르기까지 다양한 분야의 핵심 도구로 활용되고 있다. 구체적으로, 생명공학에서는 시험관 아기 시술 과정에서 난자에 정자를 주입할 때라던가, 세포의 기작 연구를 위해 세포벽을 침습하는 도구로 사용된다. 전기도금 분야에서는 미세한 영역에만 금속 도금을 형성할 수 있어 정밀 전자회로나 미세 구조물 제작에 활용 가능하며, 유리관을 3D프린팅 노즐로 활용하면 초미세 구조물을 3차원으로 인쇄할 수 있다. 미세유리관을 활용하는 데 있어서 가장 중요한 사안은 섬세하고 정교하게 끝단의 접촉을 구현하여 유리관이 깨지지 않게 하거나, 대상 물체가 손상되지 않도록 하는 것이다. 기존에는 광학현미경으로 관찰하면서 접촉 여부를 확인해 왔지만, 나노미터급의 초미세유리관에 대해서는 해상도의 제약으로 인해 접촉을 구분할 수 없었다. 전류나 진동을 이용해서 접촉을 판별하는 방식도 있으나, 활용할 수 있는 재료(전도체)의 한계, 결과의 간섭 및 변동성 발생 등의 문제가 있었다. 이에 표재연 박사팀이 활용한 접촉판별 방식은 ‘빛’이다. 미세유리관에 빛을 비추면 빛은 관을 타고 아래쪽 끝단까지 전달된다. 이때 끝단이 물체와 닿지 않았을 때는 선명한 빛이 나고, 접촉하는 순간 사라지게 된다. 전등 하나만 비추면 광학현미경 해상도의 한계를 넘어 접촉을 판별할 수 있는 아주 간단한 방식이지만, 나노미터급 영역에서 빛과 물질의 상호작용에 대한 총체적인 이해가 없다면 이끌어낼 수 없는 성과다.

한국전기연구원(KERI)이 기계를 만드는 또 다른 기계인 공작기계(Mother machine)의 핵심인 ‘CNC 시스템용 구동계’ 기술을 국산화 개발하는 데 성공했다. ‘CNC(Computer Numerical Control) 시스템’은 컴퓨터를 통해 수치 정보를 처리하고, 공작기계의 위치와 속도, 회전 등 모든 기능을 자동으로 제어하는 전자모듈로, 컴퓨터로 치면 CPU와도 같은 역할을 한다. 그중 KERI가 맡은 구동계 기술은 CNC 시스템에서 팔다리 역할을 수행하고, 가격 기준으로도 70% 이상을 차지할 정도로 매우 중요하고 어려운 분야로 손꼽힌다. 구동계는 어떤 소재를 깎거나 혹은 어떤 하중이 걸리더라도 모터와 드라이브 등이 일정한 속도와 위치를 유지해야 한다. 또한, 작업 정밀도는 수십 마이크로미터 수준으로, 눈이나 손으로도 확인할 수 없는 오차를 레이저나 3D 스캔장비 등으로 측정해야 한다.

과학기술정보통신부 산하 한국기계연구원(원장 류석현, 이하 기계연) 의료로봇연구실 김기영 책임연구원과 충남대학교병원(원장 조강희, 이하 충남대병원) 이비인후과 장재원 교수 공동연구팀은 상하좌우 방향 조정이 가능한 내시경 겸자* 기구와 안구 위치 추적, 풋페달 기능을 통합한 기관지 내시경 로봇 시스템을 개발하고, 미니 돼지를 이용한 임상실험에서 기관지 내에 삽입된 이물질 제거에 성공했습니다. 연구팀은 의료 분야에 사용되는 얇고 유연한 연성 기관지 내시경*에 카메라 방향을 조절할 수 있는 로봇 기술을 결합한 「기관지 내시경 로봇 시스템」을 개발했습니다. 이 로봇 시스템은 기관지 내시경 카메라를 내시경 로봇과 결합하여, 의료진이 직접 위치를 조정할 수 있도록 다관절 거치대에 고정하는 방식입니다. 또한, 내시경 겸자 그리퍼에 굴곡이 가능한 관절을 부착하고, 관절의 방향을 조정할 수 있는 와이어를 설치했습니다. 이를 통해 그리퍼의 방향과 각도를 조절해 원하는 위치에 이물질을 쉽게 제거할 수 있습니다. 연구팀은 의료진의 안구 움직임을 추적할 수 있는 안구 위치 추적 기술과 의료진이 직접 발로 조작할 수 있는 풋페달 장치 기술도 통합했습니다. 이 기술로 내시경 카메라가 굴곡과 직진, 회전을 통해 이물질이 위치한 방향으로 도달할 수 있으며, 의료진 스스로 조작할 수 있어 투입 인력을 최소화할 수 있습니다.

과학기술정보통신부 산하 한국기계연구원(원장 류석현, 이하 기계연) 가상공학플랫폼연구본부 산업기계DX연구실 이한민 실장 연구팀은 산악 지형이나 물가, 눈길 등 오프로드 무인 차량에 적용되는 「센서 보호모듈」과 「센서 신호 보정 기술」, 「주행 가능 영역 인식 및 주행 제어 기술」 등 오프로드 환경인식 기술을 개발하고, 관련 기술을 유관 기업에 기술이전 했습니다. 기계연이 개발한 오프로드 환경인식 기술 중 「센서 보호·세정 모듈」 기술은 오프로드 자율주행 시 센서 표면에 튈 수 있는 흙탕물이나 진흙 등에 세척액을 분사하고 실시간으로 와이퍼로 닦아내, 오염 발생 전의 수준으로 회복할 수 있는데요. 또한, 주행할 때 발생하기 쉬운 먼지나 눈, 비 등 입자 크기가 작은 신호를 제거하는 「센서 신호 보정」 기술을 통해, 기상 악화 등의 비구조화된 환경 조건에도 오프로드 자율주행을 더 안정적으로 유지할 수 있습니다.

한국전자통신연구원(ETRI)은 공기압을 기반으로 인가되는 방향과 상관없이 매우 정밀하게 압력을 감지할 수 있는 촉각센서 신기술을 개발했다고 밝혔다. ETRI는 ㈜원익로보틱스와 상호협력을 체결하고 관련 성과를 27일부터 사흘간 서울 코엑스에서 개최되는 『스마트공장·자동화산업전(SFAW 2024)』에 공동 전시한다고 밝혔다. ETRI가 소개하는 촉각센서 기술은 사람 손가락과 유사한 강성(모듈러스)과 형상을 갖는 로봇 손가락이다. 단단한 물체부터 변형가능한 부드러운 물체까지 모두 유연하게 다룰 수 있다. 연구진은 본 기술이 기존 3D 형상의 로봇 손가락에 적용되는 압력센서가 물체를 잡는 방향에 따라 왜곡된 신호를 보였던 기술적 한계를 극복했다고 설명했다. 성능·신뢰성 측면에서도 우수해 로봇 손기술의 지능화에 새로운 장을 열었다는 평가다. 연구진은 이번 전방위 촉각센서가 내장된 로봇 손가락 개발로 로봇이 제조, 서비스 분야 등 다양한 분야에서 더욱 복잡하고 섬세한 작업을 수행할 수 있게 될 것으로 기대했다.

한국전자통신연구원(ETRI)은 독일의 국제 디자인 공모전 ‘iF 디자인 어워드 2024’의 사용자경험(UX) 부문에서 자율이동형 협동로봇(모비, MOBY) 의 티치펜던트 SW가 본상을 받았다고 밝혔다. ETRI는 뉴로메카와 고려대학교 디자인조형학부 유승헌 교수 연구팀이 공동으로 개발한 모바일 로봇 기반의 매니퓰레이터 티치펜던트인 ‘모비(MOBY) SW’로 UX 부문에서 실력을 인정받았다. 연구진이 수상한 내용은 자율이동형 협동로봇의 사용자 인터페이스 SW인 티치펜던트 애플리케이션으로, 본 앱은 사용자 친화적이고 직관적인 디자인으로 호평을 받았다. ETRI는 티치펜던트(모비 앱) 전체 UX 설계와 개발을 담당했다. 고려대는 모바일 매니퓰레이터 티치펜던트 앱에 들어가는 UX/UI 디자인을 맡았고, 뉴로메카는 모바일 매니퓰레이터의 하드웨어 및 프레임워크를 개발했다. 모바일 매니퓰레이터란 바퀴형으로 이동이 가능한 모바일 로봇과 작업을 위한 로봇 팔인 매니퓰레이터가 결합된 형태다. 동시에 제어되면서 이동 및 조작 작업을 수행하는 로봇을 말한다. 모비(MOBY) SW는 그동안 로봇에게 작업을 지시하기 위한 기존 티치펜던트 제품들이 모바일로봇과 매니퓰레이터의 교시를 각각 따로 수행하도록 구성되어 사용자들에게 불편했던 점을 크게 개선했다.

한국철도기술연구원(이하 철도연, 원장 한석윤)은 터널이나 지하철도 구간에서 발생하는 화재, 침수 등 각종 재난 상황에 대응하기 위한 ‘고속주행 영상 관제 로봇(이하 주행로봇)’을 개발했다. 주행로봇은 터널 측벽에 부설된 간이 궤도를 고속으로 주행하며 터널 사고현장을 관리하는 시스템이다. 사고 발생 5분 이내로 현장에 도착하여 승객을 가장 가까운 대피통로로 안내한다. 고해상 광학 및 열화상 카메라로 취득한 사고현장의 영상과 음향정보를 철도운영 관제실과 유무선 이중 통신하여 사고에 신속하게 대응한다. 배치 간격은 3km, 주행속도는 시속 20km/h 이상, 스피커와 광선을 이용한 발광 장비로 승객에게 대피 방향을 안내한다. 연구책임자인 이덕희 철도연 책임연구원은 “개발한 피난안내 주행로봇의 특징은 탈착형 로봇 구조로 설치가 매우 간단하고, 내열성이 높은 것”이라며, 앞으로 “인공지능 분석기술을 집중하여 더 똑똑한 로봇으로 기술을 완성하겠다”라고 말했다.

한국원자력연구원 로봇응용연구실 박종원 박사 연구팀은 자체 개발한 고하중 양팔 로봇 ‘암스트롱(ARMstrong)’ 관련 기술을 (주)아이티원(대표이사 김영평)에 이전했다고 15일 밝혔다. 정액기술료 2억 원에 매출액 5%를 경상기술료로 받는 조건이다. 박종원 박사 연구팀은 후쿠시마 원전 사고 이후 2015년부터 사고 대응 및 복구 작업을 위한 다양한 방재 로봇 개발에 힘써왔다. 이 중 ‘암스트롱’이 건설, 발전, 제철 등 위험도가 높은 다양한 산업 현장에서도 충분히 활용할 수 있다고 판단해 관련 업체와 기술 이전을 협의해왔고, 특허 등 기술 이전에 성공했다. 이전한 기술은 로봇의 팔 역할을 하는 매니퓰레이터, 제어 시스템, 원격제어 기술 등 ’16년부터 ’23년까지 꾸준히 출원해 온 발명 특허 5건과 설계도, 프로그램, 운영 기술 등이다. 이는 특정 분야에서 개발한 기술을 다른 분야에 적용한 일종의 스핀오프(spin-off)로 원자력 로봇 기술이 민간 건설 분야에 적용될 최초 사례다.

한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진) 지능로봇연구단 이종원 박사팀은 웨어러블 로봇 MOONWALK-Omni를 착용한 고령자가 북한산 영봉 정상(해발 604미터)에 오르는 웨어러블 로봇 챌린지에 성공했다고 밝혔다. 이번 챌린지는 배터리 교체, 개발자의 개입 없이 로봇의 근력 보조를 받아 등반에 성공한 것으로 실외 복합환경에서 웨어러블 로봇의 상용화 가능성을 높였다. 기존에도 다양한 형태의 웨어러블 로봇이 개발됐지만, 무겁고 큰 부피로 인해 주로 단순한 실내 환경을 가진 병원에서 환자의 재활 과정에 제한적으로 활용되는 수준이었다. 하지만 MOONWALK-Omni는 초경량 웨어러블 근력 보조 로봇으로 사용자의 움직임을 예측하고 부족한 다리 근력을 지원해 고령자의 재활 및 일상 보조를 돕는다. 2kg 대의 장치로 고령자도 타인의 도움 없이 10초 이내에 쉽게 착용할 수 있으며, 골반 양측에 장착된 네 개의 초경량-고출력 구동기가 보행 시 균형을 맞출 수 있도록 보조하고 착용자의 다리근력을 최대 30%까지 강화해 추진력을 높일 수 있다. 로봇에 탑재된 인공지능(AI)은 착용자의 보행상태를 실시간으로 분석해 경사가 완만한 흙길, 험한 바윗길, 가파른 나무계단과 불규칙한 돌계단 등 다양한 보행환경에서도 안전하고 효과적으로 근력을 보조한다. 연구팀은 북한산 웨어러블 로봇 챌린지를 통해 병원보다 복잡한 일상 환경에서 웨어러블 로봇을 이용한 근력 보조 성능과 신뢰성을 검증하는 데 성공했다.