[창간 7주년 기획]로봇R&D현장을 가다 ② 한국생산기술연구원 융합기술연구소 로봇응용연구부문

로봇신문은 창간 7주년을 맞아 로봇 R&D를 선도하는 연구기관을 찾아 연구 개발 현황과 미래 비전을 소개하는 기획물 '로봇 R&D 현장을 가다'를 선보입니다. 점차 확대될 것으로 예상되는 미래 로봇 시장을 겨냥한 연구 기관의 R&D에 대한 뜨거운 의지는 한국로봇산업의 밝은 미래를 활짝 열어주는 길잡이이자 횃불과 같습니다. 두번째로 로봇신문이 찾아간 곳은 국내 로봇 원천기술 확보와 실용화를 주도하는 국내 대표적인 로봇연구 기관인 한국생산기술연구원 융합생산기술연구소 산하 ‘로봇응용연구부문'입니다.(편집자)

▲한국생산기술연구원 융합생산기술연구소 모습

한국생산기술연구원(원장 이낙규)은 산업계, 그 중에서도 특히 중소·중견기업 지원을 위해 설립된 실용화 중심 연구기관으로 뿌리산업기술연구소(인천), 융합생산기술연구소(안산), 청정생산시스템연구소(천안) 등 3개 연구소와 서남, 동남, 대경, 강원, 울산, 전북, 제주 등 7개 지역본부를 활용해 중소·중견기업에 대한 현장 밀착지원을 강화하고 있다.

한국생산기술연구원에서 로봇 연구개발을 주도하고 있는 곳은 ‘융합생산기술연구소’ 산하 ‘로봇응용연구부문(부문장 지상훈 박사)‘이다. 융합생산기술연구소는 융·복합 생산기술 개발·지원의 컨트롤 타워로 기술의 융·복합화를 통한 섬유, 로봇, 웰니스 등을 개발·실용화 하는데 중점을 두고 있으며 융합 생산기술 개발 및 지원을 위한 조직을 운영하고 있다. 산하에는 국가산업융합지원센터, 국가엔지니어링기술지원센터, 패키징 기술센터 등 3개 센터와 로봇응용연구부문, 공정플랫폼연구부문, 섬유융합연구부문, 휴먼융합연구부문 등으로 4개 연구 부문이 있다.

 

▲로봇응용연구부문 지상훈 부문장

로봇응용연구부문은 2003년 처음 정부에서 로봇산업이 신성장동력으로 선정되면서 허브로봇센터라는 이름으로 만들어져 벌써 17년의 역사와 전통을 자랑하고 있다. 그동안 로봇부문 지능형로봇산업을 운영하는 중심 역할을 수행하며 로봇 연구개발 이외에도 R&D 기획 및 수립, 과제 평가, 기반구축 사업 등 전방위적 차원에서 로봇 분야의 발전과 활성화를 위해 기여해 왔다. 

올해 1월 조직개편으로 기존 로봇그룹이 로봇 응용 연구부문으로 이름이 바뀌었다. 현재 63명의 인력이 소속되어 연구개발을 하고 있는데 이중 연구원이 41명, 학생이 22명이다. 연구원중에는 박사급이 24명으로 전체의 58%를 차지하고 있다.

로봇응용연구부문을 이끌고 있는 지상훈 부문장은 서울대에서 제어계측공학으로 학사, 전기공학으로 석사를 마치고 1997년부터 2002년까지 고등기술연구원에서 연구원으로 근무했다. 이후 2007년 서울대에서 전기컴퓨터공학으로 박사 학위를 받았다. 졸업 후 2007~2008년 두산인프라코아에서 차장으로 근무하다 지난 2008년 부터 한국생산기술연구원에서 수석연구원으로 일하고 있다. 주요 연구 분야는 제조 로봇, 로봇 지능, 로봇 소프트웨어 플랫폼 등이다. 

로봇응용연구부문의 역할은 중소중견기업을 위한 로봇실용화 기술 개발 및 기술 이전으로 인간-로봇 시너지 기술을 활용한 산업연계형 로봇 실용화 기술 개발과 차세대 로봇 기술 개발을 통한 세계 일류 로봇기술 전문 연구그룹을 달성하는데 있다.

로봇응용연구부문의 대상 범위는 제조 환경과 생활 환경에서 인간 중심 서비스 관점에서의 로봇 기술이고 성숙도는 현재 산업 지원과 5년 후 신산업 제품이 될 수준의 기술이다.

로봇 응용 연구부문에서는 제조로봇 응용연구팀, 전문 서비스 로봇 응용 연구팀, 인간지원 로봇 응용연구팀을 운영중에 있다.

▲제조로봇 응용연구팀 남경태 팀장

중소제조 로봇 솔루션 연구개발을 주도하고 있는 제조로봇 응용연구팀(팀장 남경태 박사)에서는 국제표준대응 제조로봇 제어기, 정밀제조로봇기구, 로봇/모터 정밀제어, 비전/인공지능 기반 로봇작업 지능, 이동식 협동조작 로봇 등의 연구를 하고 있다.

이 팀에서는 로봇공정 표준모델을 개발하고 있다. 2011년부터 2018년까지 131개 파트너 사의 수작업 공정에 대한 로봇공정화 컨설팅을 수행했고, 용접, 절단, 연마 등 96개소에 로봇 공정화를 구축했다. 2019년부터 산업부 ‘로봇활용 표준공정모델’ 개발에도 참여하고 있다.

국제표준기반 제조로봇 제어기도 개발하고 있다. 주변 설비와 로봇을 통합 제어하는 소프트모션 로봇 제어기로 로봇 미들웨어 연동 지원이 가능하다. 하위 로봇 제어기를 공통 운용하는 상위 로봇제어기다.

▲중소제조 기업을 위해 로봇활용 표준공정모델 개발에 나서고 있다.

인간-로봇 협력을 위한 생산시스템 기술도 개발하고 있다. 작업공간 제약 극복 이동-조작 로봇플랫폼 기술, 인공지능기반 안전 이동조작 로봇작업 기술, 유연자동화 로봇가공기 플랫폼 기술이 그것이다.

이외에도 실제 제조환경에서 기계지능을 활용한 로봇 판단지능 기술, 인공지능을 활용한 로봇 자율 조립 기술을 개발해 중소제조기업의 제조 경쟁력을 높이는데 일조하고 있다.

 

▲전문서비스로봇 응용연구팀 장인훈 팀장

극한·비정형 환경에서의 전문 서비스 제공을 위한 로봇 솔루션 개발을 주도하고 있는 전문서비스로봇 응용연구팀(팀장 장인훈 박사)에서는 원격실감 로봇제어, 의료/재활 로봇. 웨어러블 로봇, 소프트 로봇, 소셜 HRI 등을 연구하고 있다.

이 팀에서는 감정, 얼굴방향 동시인식, 감정 기반 소셜 로봇 인터랙션, 단위행동기반 행동인식, 설치가 용이한 지능형 다관절 식사 보조 로봇, 사용자 의도 파악과 같은 딥러닝 기반 휴먼-로봇 인터랙션 기술을 개발하고 있다.

또 인공지능 기술과 로봇기술을 활용한 스마트팜 작업 자동화 기술도 개발하고 있다. 딥러닝 기반 토마토 숙도 자동판별 및 트래킹 기술, 방제로봇 기술, 이송 및 작업자 협업로봇 기술, SLAM과 토마토 인식기술 융합 토마토 맵 생성기술, 영농일지 자동생성 및 실시간 작업관리 기술을 개발하고 있다. 

 

▲설치가 용이한 지능형 다관절 식사 보조 로봇

특히 딥러닝 기술을 활용해 토마토 숙도를 높은 정확도로 판별하는 스마트팜 기술을 활용하면 현장에서도 쉽지 않았던 토마토 숙도를 평균 96% 정확하게 판별할 수 있어 생산성을 높이고 노동력 투입을 크게 줄일 수 있다.

 

▲딥러닝 기반 토마토 숙도 자동판별 및 트래킹 기술

원전 시설 유지보수 로봇과 필드로봇 솔루션도 개발하고 있다. 원전 내 시설 유지보수를 위한 원격제어 기술을 개발해 인공지능 기술과 공유 원격 제어 기술을 융합하여 작업 용이성 및 피로도 감소를 구현하는 것이 목표다. 필드로봇 분야에서는 재난 상황 및 건설 현장과 같은 비정형 환경에서 중량물을 핸들링하고 고난도 작업수행을 위한 유압 로봇 솔루션을 개발하고 있다.

 

▲의료 시술 훈련용 안드로이드

고령화 사회를 대비한 의료·재활로봇도 빼놓을 수 없는 연구분야이다. 의료 시술 훈련용 안드로이드, 착용형 재활로봇으로 상지 재활 로봇과 보행 보조 로봇, 당뇨 발, 전립선 촉진 같은 의료 기계 및 진단 장비, AI 기반 보행 분석 및 보조기기, 움직임 측정 스마트 작업복, 소프트 로봇 센싱 및 액추에이션 개발도 진행하고 있다.

▲인간지원로봇 응용연구팀 배지훈 팀장

인지기반 로봇작업 지능 및 인간지원 로봇기술개발 연구를 주도하고 있는 인간지원로봇 응용연구팀(팀장 배지훈 박사)은 물체 파지조작-핸들링, 3차원 작업-이동환경 인지, 자율이동, 다족로봇, 유압 구동기 기반 로봇제어 등을 연구하고 있다.

이 팀에서는 인간생활 지원을 위한 조립로봇 기술 및 소프트 로봇기술 개발과 관련해 인간과 흡사한 로봇 팔과 손, 그리고 이들의 협력 제어를 이용하여 다양한 조립 작업을 구현하는 기술을 개발하고 있다. 또한 인간-로봇 공존형 케어로봇 개발을 위한 소프트 로보틱스 기술도 개발하고 있다.

광역주행 프레임워크, 3차원 환경인식 기술, 이동식 협동로봇과 같은 자율이동 서비스 기술도 개발하고 있다.

▲물체 파지조작-핸들링

로봇응용연구부문은 이들 3개팀 외에도 초연결 협동제조 셀 기술 교류회(지상훈), 인공지능 및 로봇기술을 활용한 스마트 팜 기술 (장인훈), 물류로봇 기술 심층 교류회 (배지훈), 의료시술 훈련기 기술 교류회(안범모)와 같은 4개 기술교류회를 운영하고 있다.

▲직전 그룹장을 역임한 이동욱 박사

로봇응용연구부문에는 국내 유명한 로봇 전문가들이 많이 포진하고 있다. 작년까지 로봇그룹장을 역임하고 안드로이드, 인공지능, 감성로봇, 인간로봇상호작용(HRI)을 담당하고 있는 이동욱 박사, 2014년 로봇연구실용화그룹장을 역임하였고 4족 보행로봇, 비행로봇, 웨어러블 로봇을 연구하고 있는 박상덕 박사, 초대 로봇 PD를 역임하였고 초정밀로봇, 자동화시스템 모션제어, 산업용 네트워크를 연구하고 있는 이상무 박사, 전문서비스 로봇, 웨어러블 로봇, 의료 서비스 로봇, 국방로봇을 연구하고 있는 장재호 박사, 텔레오퍼레이션, 햅틱스, HRI, 생체 모방 로봇, 산업용 로봇, 우주 로봇, 생체 신호 센서를 연구하고 있는 양기훈 박사, 제조공정 로봇자동화시스템 도입/활용 컨설팅 분야를 담당하고 있는 이재선 박사, 유압로봇 설계 및 제어, 보행로봇제어, 전자제어 시스템 연구를 담당하고 있는 조정산 박사 등을 꼽을 수 있다. 

<지상훈 로봇응용연구부문장 인터뷰>

▲ 최근에 하고 있는 연구에 대해 소개 부탁 드립니다.

다양한 일을 하고 있는데 중요한 것을 꼽자면 내년도 산업부 산업혁신 과제 중 물류 관련하여 2개 과제가 있는데 하차와 픽앤 플레이스 챌린지입니다. 챌린지 관련하여 저희가 로봇 도면에서 어떻게 하면 로봇 작업을 자동으로 생성할 수 있느냐에 관심이 많아 지능체계부터 시작해서 개발하고 있습니다. 또 하나는 주행 관련해서 시맨틱 맵이라고 어떤 식으로 지도를 이용해 로봇 서비스를 제공할 것이냐 하는 의미기반 지도 연구를 하고 있습니다. 로봇이 다양한 서비스를 할 수 있게 지도에 많은 내용을 담아 놓는게 중요한데 그 많은 내용을 어떻게 담아 놓는냐가 중요합니다. 이 두 개가 현재 제가 개발하고 있는 중요 파트이고, 그 다음으로는 하차 로봇 시스템입니다. 물류가 오면 로봇이 가서 하나 하나 빼는게 아니라 컨베이어 벨트가 따라 들어가 한번에 쏟아 내는 식의 하차 시스템인데 그런 시스템 만드는 일을 하고 있습니다. 

▲로봇 부문장으로서 꼭 하고 싶은 일이 있다면

국내에 국책 대형 연구소가 여섯군데 있는데 모두 중요한 역할을 하고 있다고 생각합니다. 저희가 중소기업 기술지원도 하지만 결국 국가로봇연구소로서의 기본적인 역할이 있다고 봅니다. 기업이나 학교가 메우지 못하는 중간 기술들을 국가연구소가 책임을 갖고 개발해야 한다고 생각합니다. 그래서 생기원 로봇연구부문이 어떤 역할을 할 것인지를 명확하게 세우는게 제가 해보고 싶은 일입니다. 생기원 로봇팀이 생긴지가 벌써 15년이 지났고 우리나라가 로봇에 대한 투자를 한지도 18년이 되었습니다. 지금쯤 다음 세대를 위해 한 번 정도는 정리를 해 주어야 한다는 생각입니다. 정부 주도가 아닌 연구소 차원에서 로드맵 작업을 하는 것이 기술 테마를 잡는 일보다 저는 더 중요하다고 생각해 한번 해보고 싶습니다.

▲로봇핸드 파지 조작

▲로봇그룹에서 로봇응용연구부문으로 이름을 바꾼 것은 앞으로 로봇을 개발하는 것도 중요하지만 다양한 응용연구에 더 중점을 두겠다는 의미가 있는 것 같은데요...

생기원이 대학과 똑같을 수 없다는 것이 원장님의 생각입니다. 그래서 일반적인 로보틱스가 아니라 어플라이드 로보틱스 예를들면, 실제 적응이 가능한 로봇을 해보자는 의미에서 두가지 테마를 가져가고 있습니다. 하나는  현재 기업들이 필요한 기술들을 만들어 제공해 주는 일이고, 또 하나는 먼미래가 아닌 3년에서 5년안에 로봇회사나 현장에서 필요한 로봇 기술을 개발하는 일입니다.

 

▲ 감정기반 소셜 로봇 인터랙션

▲로봇 부문에서 기술 이전이나 사업화 성과가 많이 있나요?

생기원 내 로봇부문이 작년에 기술 이전 실적이 탑일정도로 많이 했습니다. 왜냐하면 저희가 기업에서 가장 밀접한 영역을 타깃으로 하고 있기 때문입니다. 현재 다양한 사례도 많이 있고, 중소기업 뿐만아니라 대기업과도 같이 협력하는 그림을 그리고 있습니다.