'젊은 로봇 공학자' (21) 안호석 오클랜드대 교수

'젊은 로봇공학자(Young Robot Engineer)' 코너는 한국로봇학회와 로봇신문이 공동으로 기획한 시리즈물로 미래 한국 로봇산업을 이끌어 갈 젊은 로봇 공학자를 발굴해 소개하는데 있다.

21번째 인터뷰는 뉴질랜드 오클랜드대 안호석 교수다. 안 교수는 1980년생으로 2005년 성균관대 정보통신공학과를 졸업하고 2010년 서울대에서 전기전자컴퓨터공학으로 박사학위를 받았다. 2001년 1월부터 2008년 12월까지 삼성전자 삼성소프트웨어멤버십에서 리서치 엔지니어(인턴), 2010년 9월부터 2012년 5월까지 한국생산기술연구소 안드로이드 로보틱스 랩 선임연구원을 거쳐, 2012년부터 1년간 일본 국제전기통신기초기술연구소(ATR International) 지능형 로봇 및 커뮤니케이션랩에서 리서치 사이언티스트로 근무했다. 2013년 6월부터 2015년 6월까지 2년여간 뉴질랜드 오클랜드대 로보틱스연구그룹에서 박사후 연구원으로 근무하다, 2015년부터 오클랜드대 조교수, 2018년부터 부교수로 근무중이다. 

2001년부터 수 많은 국제로봇대회에 참가해 수상 경험을 가지고 있으며, 2007년 IEEE RO-MAN 로봇 디자인대회 특별상(Honorary Mention Award), 2007년 IEEE 국제 지능형 로봇 소프트웨어 대회 금상(1등상), 2009년 서울대 벤처경연대회 1등상 등 30여개의 상을 수상했다. 2016년 IEEE Outstanding Leadership Award, 2017년 국제소셜로봇컨퍼런스(ICSR2017) Best Interactive Session Award 등 14개 논문상을 수상하는 등 활발한 활동을 펼치고 있다. 2016년~2019년 4년 연속 마르퀴즈 후즈후(Marquis Who’s Who)에 등재되었다. 

주요 연구 및 관심분야는 소셜 로봇 시스템, 지능형 서비스 로봇 시스템, 소프트웨어 아키텍쳐 분야이다. 

Q. 현재 뉴질랜드의 오클랜드대학교에 계신데 학교 소개부터 부탁 드립니다.

오클랜드대학교는 뉴질랜드의 핵심경제도시인 오클랜드의 도심에 위치하고 있고, 뉴질랜드에서 가장 우수한 학생들이 모이는 대학교이며, 다양한 국가의 학생들이 공부를 하고 있는 멀티내셔널 대학교이기도 합니다. 

제가 소속되어 있는 CARES(Centre for Automation and Robotic Engineering Science)는 다학제융합연구그룹으로 2010년에 설립된 연구센터입니다. 로봇공학, 컴퓨터공학, 신호처리 등 공대 뿐만 아니라 의대, 약대, 간호대, 농대, 심리학과, 노인학과, 생명공학과 등에서 다양한 연구를 하는 40여명의 교수 및 스텝들과 200명 이상의 학생연구원들이 헬스케어, 농업자동화, 소셜인터렉션 관련 연구를 하고 있습니다. 또한 오클랜드 대학교에서 기술 상업화를 위해 유니서비시스(UniServices)의 CARES 전담팀에 있는 다양한 분야의 비즈니스 전문가들이 특허, 국내외 파트너 및 펀딩 등 CARES의 기술 관리를 담당해주고 있어서 연구자들이 연구에 집중할 수 있습니다. 저는 CARES 파운딩 멤버(founding member)로써 현재 부센터장으로 센터의 전반적인 운영을 담당하고 있습니다.

▲ The University of Auckland CARES 스텝들과 함께

Q. 오클랜드대 부교수로 계신데 최근 하고 계신 로봇연구가 있으시다면 소개 부탁드립니다.

뉴질랜드는 세계적인 복지 시스템을 가지고 있고, 핵심은 헬스케어입니다. 어린이들은 대부분의 질병은 무료로 치료가 가능하고, 뉴질랜드 내에서 다친 경우에는 단기 방문자까지도 무료로 치료해줄 정도로 헬스케어 프로그램이 잘 되어 있습니다. 다양한 연구 펀딩 프로그램도 있어서 헬스케어 시스템 연구를 하기에 아주 좋은 환경입니다. 저는 의대 약대 간호대 스텝들과 함께 어르신들이나 특정 질환을 가진 환자들을 대상으로 건강 상태를 관리해주는 헬스케어 지원로봇(Assistive Healthcare Robot)을 연구하고 있습니다. 저희 연구센터에서는 실환경에서 사용 가능한 시스템을 주로 연구하고 있는데, 헬스케어 로봇 시스템 역시 실제 병원이나 양로원, 실버타운에 거주하고 있는 실제 사용자들을 위해 연구 및 개발하고 있습니다. 실험 초기부터 실 사용자들 및 현지 스텝들과 함께 시스템을 디자인함으로써, 사용자들이 본인의 생활 환경 안에서 로봇을 보다 편리하게 사용할 수 있도록 연구하고 있습니다.

이를 위해서는 다양한 환경이나 서비스를 고려해야 하기에, 기술 개발부터 사용자 분석까지 체계적인 플랜이 필요합니다. 연구 목표가 결정되면, 먼저 적합한 실환경을 찾고, 사용자들이 로봇을 받아들일 수 있는지에 대한 수용가능성(Acceptability)을 체크하고, 저희 시스템이 실 사용자들게 도움이 될지에 대한 실행가능성(Feasibility)을 테스트합니다. 그 이후에야 본격적인 연구 및 실험을 진행합니다. 저는 어르신들도 불편함과 거부감 없이 사용 가능한 헬스케어 관리 로봇과 COPD(폐색성 폐질환)나 치매 등 특정 질환을 가진 환자들에게 적합한 로봇을 연구하고 있습니다.

▲ 한국생산기술원 시절 개발했던 EveR4

여기에는 또 다른 중요한 기능이 필요한데, 바로 소셜 인터렉션 연구입니다. 로봇과 얼마나 자주, 그리고 오랫동안 소통하느냐에 따라서 치료 효과가 달라지기 때문에, 소셜 인터렉션 연구는 헬스케어 로봇 어플리케이션에 반드시 필요한 연구 중 하나입니다. 저는 특히 사람들이 잘 이해하고 받아들일 수 있는 로봇의 얼굴 표정이나 행동 표현, 그리고 대화 기술을 연구하고 있습니다. 그리고 상황에 따라 로봇이 적절한 대응을 해줄 수 있도록 판단 기술도 관심을 가지고 연구하고 있습니다.

3. 성균관대 정보통신공학과를 졸업하고 서울대에서 전기전자컴퓨터공학으로 박사학위를 받으셨는데 박사 학위 논문이 Robot Emotion System with Generative Probability Model 인데 어떤 내용인지 간단한 소개 부탁 드립니다.

학부생 때는 로봇이 잘 움직이도록 만드는 것에 집중했고 다양한 로봇대회 출품해서 수상을 했습니다. 그리고 로봇을 만들수록 좀 더 똑똑한 로봇을 만들고 싶다는 생각이 들었습니다. 그래서 대학원에 진학해서 인공지능을 공부했습니다. 당시에는 머신러닝, 뉴럴네트워크 등을 이용해서 영상처리 연구를 많이 했는데, 이런 센싱/인지(Sensing/Perception) 과정은 로봇 시스템에서는 가장 앞 단계에 해당합니다. 정보를 얻어서 로봇 제어에 사용하는데, 정보를 많이 얻는다고 로봇이 똑똑해질 수는 없었습니다. 아무리 좋은 정보가 있어도 로봇이 어떻게 판단하느냐(Decision making)에 따라 로봇이 똑똑해질 수도 있고, 멍청해질 수도 있다는 걸 알게 되었습니다. 당시 인지(Perception) 분야는 많은 연구자들이 관심을 가지고 연구하던 분야였기에, 저는 박사과정동안 로봇 시스템의 뒷 단계인 로봇의 판단 및 행동 생성 방법에 집중했습니다. 특히 머지않아 로봇이 일상생활 속으로 들어온다는 예측 하에 감정 기반의 Human-Robot Interaction을 연구했습니다.

소니의 아이보(AIBO)라는 로봇이 있었는데, 특히 일본의 어르신들에게 큰 인기를 끌다가 단종이 되었습니다. 처음에는 재롱도 부리고 잘 따르는 듯 보였는데, 1년이 지나도 2년이 지나도 항상 같은 반응만 하는 것에 사람들이 실증이 난거죠. 특히 공들여서 키웠는데, 처음보는 사람이든 주인이든 똑같이 반응하니 정이 떨어지는거죠. 그래서 사용자와 로봇의 상호관계에 따라서 로봇의 감정 및 행동 생성이 달라질 수 있도록 학습방법을 포함한 모델을 디자인했습니다. 로봇의 감정 모델은 인간의 성격 모델로 알려진 FFM(Five-Factor Model, Big 5)을 사용했고, 복수의 감정을 GMM(Gaussian Mixture Model) 기반의 확률 분포(Probability Distribution)로 모델링했습니다. 이로써 사람처럼 하나의 감정이 아닌 다양한 감정을 가질 수 있고, 각 감정의 상태나 크기를 다양하게 정의할 수 있게 되었습니다. 

그리고 현재 감정 상태 값을 계산하기 위해 FFM의 측정 방법 중 하나인 NEO-PI-R 방법을 다이내믹스(Dynamics) 모델로 정의했습니다. 감정 상태를 다양한 로봇에서 표현하기 위해 최적화 알고리즘 중 하나인 시뮬레이티드 어닐링(simulated annealing:모의 담금질) 방법으로 최적의 감성 행동 모션 조합을 생성했습니다. 졸업 후, 한국생산기술원의 우수기술 특허화사업을 통해 일본과 미국 특허도 출원했습니다. 현재 이 방법을 대화 행동 생성에 확장 적용하는 방법과 딥러닝을 이용한 End to End 모델링을 연구하고 있습니다.

Q. 주요 관심분야 및 연구분야가 소셜 로봇 시스템 및 지능형 서비스 로봇으로 알고 있습니다. 소셜 로봇과 지능형 서비스 로봇의 최신 기술 동향이라고 하면 어떤 것이 있을까요?

▲ 한국생산기술원 시절 개발했던 EveR4와 함께

서비스 로봇은 대상과 목적에 따라 연구가 달라질 수 있는데, 저는 일상생활 서비스 로봇에 관심이 있습니다. 앞에서 말씀드렸듯이 머지않아 로봇이 사람들의 일상에 들어올 수 있기에 로봇이 사람들과 잘 어울려야 하고, 이를 위해서는 로봇이 인간의 소셜 스킬을 배워야 합니다. 그래서 저는 소셜 인터렉션 기술을 서비스 로봇에 적용해야 한다고 생각합니다.

요즘 많이 사용하는 스마트 스피커는 사람들에게 필요한 정보를 기존보다 편리하게 제공하긴 하지만, 보통은 도구로 생각하지 반려견처럼 동반자라고 생각하지는 않습니다. 사람들의 기분이나 상황 등을 종합적으로 고려해서 의도를 파악한다던가 공감능력을 가짐으로써 고차원적인 정보나 대응을 제공할 수 있어야 소셜 서비스 로봇이라고 생각합니다. 감정을 인식하거나, 감정을 담은 텍스트를 생성하고 표현하는 기술, 사람들의 기분이나 상황, 행동 등의 퍼스널 히스토리(personal history)를 DB화하고, 이를 통해 사람에게 적절한 대응을 생성해주는 기술 등이 최근에 연구자들이 관심을 가지고 있는 분야입니다.

Q. 뉴질랜드는 농업용 로봇이나 착유 로봇(Milking Robot) 등이 앞서 있다고 알고 있는데 뉴질랜드 로봇산업은 전반적으로 어떻고 어떤 특징이 있는지 소개해 주시면 감사하겠습니다.

뉴질랜드는 청정국가라는 이미지답게 낙농, 목축, 농업 등 1차 산업이 상당히 발전되어 있습니다. 대농지와 대농장이기에 한국과는 약간 다른 환경이고, 농주들도 자본력이 풍부하기에 구매력 또한 높아 농업용 로봇 산업이 발전할 수 있는 환경입니다. 2000년대 초반까지는 해외 자동화 시스템을 구입해 사용해왔는데, 특히 유럽에서 착유 로봇을 구매했습니다. 하지만 뉴질랜드에서의 농업 자동화 수요 증가 및 기술 보편화로 인하여 뉴질랜드 정부에서도 농업용 로봇 산업에 상당한 관심을 가지고 연구에 투자하고 있고, 저희 연구센터에서도 뉴질랜드 정부의 지원을 받아 지난 4-5년간 과수원 로봇 연구를 해왔습니다.

▲ 뉴질랜드 CARES에서 개발한 키위 수확 로봇

과수원 환경은 크게 사과 농장 같은 개방형 환경과 포도 농장 같은 지붕형 환경으로 나눌 수 있는데, 저희는 두 환경 모두에 적용 가능한 모듈형 농업 로봇 시스템을 연구했습니다. 특히 뉴질랜드의 대표 과일인 키위 농장에서 봄에는 꽃에 수분을 스프레이해주고, 가을에는 과일을 수확하는 로봇을 개발했습니다. 현재 프로젝트는 완료된 상태로 뉴질랜드의 한 로봇 업체에서 사업화를 하고 있습니다. 그리고 작년말부터 뉴질랜드 와인 산업을 위한 프로젝트를 진행하고 있습니다. 키위와 사과 수분 및 수확 기술을 포도 농장에 맞도록 연구하고 있습니다. 향후 5년간 포도의 수분 및 수확 뿐만 아니라 가지치기도 로봇이 자동으로 수행할 수 있도록 연구하고 있습니다.

그리고 세계적으로 중요도가 높아진 스마트팜 자동화 시스템도 연구하고 있습니다. 스마트팜의 환경 컨트롤은 물론 식물의 생장 모니터링, 그리고 수분 및 수확 기술도 적용할 계획입니다.

Q. 로봇을 하시게 된 동기와 로봇을 연구하면서 가장 어려운 점은 무엇인지요?

학부생 때, 친구들과 로봇축구가 하고 싶어서 기회를 찾고 있었습니다. 그리고 성균관대 국태용 교수님과 대학원 선배들이 도와주셔서 시작했는데, 휴학을 하고 동아리방에서 먹고 자고 할 정도로 푹 빠져서 5년 정도 했습니다. 대회에 나가서 경쟁하고 상 받는 재미로 하다 보니 어느새 홈 오토메이션 로봇, 상점 서비스 로봇, 모듈화 로봇 등 점점 큰 로봇을 만들게 되었습니다. 그리고 대학원에서 연구를 하면서 본격적인 로봇 연구자의 길로 들어서게 되었습니다.

▲ 대학생/대학원생 시절 개발했던 로봇들

소셜 서비스 로봇은 하드웨어만 잘 만든다고 되는 것도 아니고, 소프트웨어만 잘 한다고 되는 것도 아닙니다. 하드웨어와 소프트웨어가 기본이고, 디자인이나 네트워크, 그리고 사람과 서비스에 대해서도 공부를 해야 합니다. 당연히 혼자서는 할 수 없는 일이고, 다양한 전문가들과의 협력이 필수입니다. 저는 학부생때는 하드웨어, 대학원생때는 소프트웨어와 인간공학을 공부 할 수 있었지만, 여전히 모르는 분야가 많습니다. 지금은 여러 전문가들과 협력하면서 기술적인 문제를 하나씩 해결해가고 있지만, 로봇 대중화를 위해서는 앞으로도 많은 문제들이 해결되어야 하고, 이 과정에서 수없이 많은 시행착오들을 거쳐야 할거라고 생각합니다.

Q. 한국의 대학이나 연구기관 등과 원하는 협력분야가 있다면...

저희 그룹이 유독 한국 연구자들과 좋은 관계를 유지하고 있습니다. 십여년간 헬스케어 로봇 연구를 ETRI와 유진로봇, 로보케어, 이화여대, 광주과기원, 포항공대, 성균관대 등과 함께 진행하고 있고, 몇 년 전부터는 소셜 서비스 로봇 연구도 KIST, ETRI, KITECH 뿐만 아니라 한양대, 이화여대, 서울대, 성균관대 등과 연구하고 있습니다. 뉴질랜드는 서양의 시스템 및 제도를 기반으로 하고 있지만, 다국적 국가답게 많은 동양인들도 서포트하고 있습니다. 한국의 로봇 기술이 유럽이나 미국 등 서양 시장으로 가기 전, 테스트나 개선할 수 있는 좋은 환경입니다. 헬스케어나 복지, 소셜 인터렉션 등의 분야는 기술적으로도 앞서 있구요. 그래서 많은 한국 연구자들과 공동연구를 진행하고 있고, 앞으로도 다양한 연구를 함께할 계획입니다.

하지만, 농업 로봇 분야에서는 저희가 일본이나 미국, 유럽과는 협력하고 있는데, 한국과는 아직 진행하고 있는 연구가 없습니다. 특히 스마트팜 분야는 저희 농업 로봇 기술을 잘 적용할 수 있고, 뉴질랜드 정부에서도 큰 관심을 가지고 있습니다. 다행히 최근 한국에 계신 농업 로봇 관련 연구자 분들과 대화를 시작했고, 뉴질랜드 대사관 및 무역관에서도 한국 정부 관계자들과 논의를 하고 있기에, 앞으로 실질적인 공동연구가 시작되었으면 하는 바램입니다.

Q. 연구자로서 앞으로의 꿈과 목표가 있다면?

저는 앞으로 로봇이 우리 일상생활로 들어오는 속도가 점점 빨라질 거라고 생각합니다. 이 과정에서 영화에서 나오는 인륜이나 사회적인 여러 가지 문제점이 생길 수도 있고, 기술적인 기대감과 현실 사이에서도 큰 간격이 있을 거라고 생각합니다. 로봇이 인간처럼 되어야 하지만 동시에 인간이 되면 안되는 딜레마가 있는 거죠. 저는 일상생활에서 사람들이 로봇을 사용하면서 생기는 간격을 기술적으로 좁혀갈 수 있도록 연구를 하고자 합니다. 특히 로봇이 희노애락을 느끼고 표현하면서 공감 능력을 가질 수 있도록 여러 가지를 공부하고 연구하겠습니다.

Q. 로봇공학자가 되려는 학생들이 늘어나고 있습니다. 그러기 위해서는 어떤 준비와 노력이 필요한지 후배들에게 조언을 해주신다면?

▲ 일본 ATR 연구원 시절 개발했던 ASIMO와 함께

요즘 4차 산업혁명 시대를 맞아 인공지능과 소프트웨어에 대한 관심이 높아졌습니다. 특히 어린 학생들은 코딩 열풍이라고 할 정도로 프로그래밍 공부를 많이 하고 있는데, 가끔 상담을 요청하는 학생들에게 저는 “빌더도 좋지만, 그 보다는 건축가가 되면 좋겠다” 라고 얘기합니다. 코딩 기술은 중요하지만 소프트웨어를 만드는 수단일 뿐이고, 알고리즘이나 디자인 패턴 등도 공부해서 전체적인 시스템을 볼 수 있는 능력을 키웠으면 좋겠습니다. 그리고 로봇을 하려면 회로나 전자부품 등의 원리 등 하드웨어 관련 지식도 함께 공부했으면 좋겠습니다. 그리고 자신감을 가지고 국내외 로봇 대회에 참가해서 여러 가지를 느낄 수 있는 기회를 적극적으로 찾았으면 합니다.

요즘 대학생들이나 대학원생들은 인공지능 기반 모델들을 쉽게 만들 수 있는 툴을 활용해서 연구를 많이 하고 있는데요. 모델에 대한 이해 없이 파라미터만 바꿔서 성능이 좋은 모델을 디자인했다고 하는 학생들이 많습니다. 인공지능은 최근에 붐이 일긴 했지만, 상당히 오랜 기간동안 발전된 분야이고, 뉴럴네트워크 같은 이론들도 함께 공부를 해서 인공지능 시대를 이끌어 갈 수 있으면 좋겠습니다.

Q. 국내 로봇산업 발전을 위한 조언을 해 주신다면...

한국은 세계적으로 로봇 선진국 중 하나입니다. 일본이나 독일이 기초기술에 기반을 둔 로봇 강국이라면, 한국은 어플리케이션에 중점을 둔 로봇 강국이라고 생각합니다. 당연한 얘기지만, 기초기술은 단기간에 성장할 수 없기에, 지금부터 차근차근 투자한다면 언젠가는 한국도 뿌리까지 튼튼한 로봇 강국이 되리라 생각합니다. 우리에게 강점인 어플리케이션은 시장에 따라 흔들리기도 하고, 성장하기도 하기 때문에 해당 시장의 전문가들과 긴밀한 협력이 필요한 것 같습니다. 특히 해외 시장으로 진출하기 위해서는 해외 전문가들과의 협력이 절대적으로 중요한 것 같습니다. 저도 국외에 있으면서 한국의 로봇산업 발전을 위해 노력하겠습니다.

Q. 연구에 주로 영향을 받은 교수님이나 연구자가 계시다면...

학부생때는 성균관대 국태용 교수님께 로봇의 기초에 대해 많이 배웠습니다. 많은 말씀을 해주시기 보다는 학생들이 생각하고 직접 해보면서 배울 수 있게 기회를 주시고, 조언을 해주셨습니다. 대학원생때는 지도교수님이신 서울대 최진영 교수님과 이범희 교수님께 많은 가르침을 받았습니다. 최진영 교수님께는 인공지능에 대한 전반적인 이해, 그리고 프로젝트 진행을 배웠고, 지금도 많은 도움이 되고 있습니다. 이범희 교수님은 제게 로봇에 대한 열정을 심어주신 분입니다. 지금 함께 일하고 있는 CARES 센터장님이신 브루스 맥도널드(Bruce MacDonald) 교수님께도 실제적인 문제해결 방법을 배우고 있습니다.

또한 연구자로써 그리고 선생으로써는 자기 관리나 인성에 대한 부분이 중요한 것 같습니다. 대학원생 시절, 최진영 교수님께서 여러 가지로 다듬어지지 않았던 저를 다듬어주시고, 특히 자기 관리나 마음가짐에 대한 가르침을 주신 덕분에 지금 제가 연구자로써 그리고 선생으로써 여기까지 올 수 있었던 것 같습니다. 앞으로도 여러 선생님들의 가르침을 기억하면서 하루하루 즐겁게 연구하고 싶습니다.