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새 학년이 됐는데, 친한 친구 둘이 모두 떠났어. 한 명은 전학 가고, 한 명은 다른 반이 됐지. 코봇이나 찌빠 같은 로봇 친구가 있다면 떠나지 않고 항상 내 곁에서 도와 주고, 나쁜 애들도 혼내 주는 친구가 될 텐데. 그런 로봇을 만들 수 없을까? 그래, 나누리 박사에게 부탁해 보자.
“나누리 박사님 도와 줘요!”
“뭐야, 난 제자도 함부로 받지 않을 정도로 바쁘다고. 내 대신 코봇에게 물어봐”
“내가 도와 줄게. 음…, 로봇이라면 뭐니 해도 만화나 영화가 최고지. 만화와 영화 속 로봇을 찾아 떠나 볼까? 출발!”
로봇 꿈 키운 만화와 영화
국내 최고의 로봇 과학자인 박상덕 박사, 오준호 교수, 유범재 박사도 어릴 때 로봇 만화와 영화를 보며 컸대. 네가 원하는 로봇을 만드는 데 세 분이 도와 주실 거야.
로봇 만화 붐을 일으킨 태권브이
우리나라 로봇 만화 역사는 꽤 오래 됐어. 1955년에 로봇 만화 ‘로벗트’가 처음 나왔거든. 그리고 1976년 ‘로보트 태권브이’가 로봇 만화 붐을 일으켰지. ‘철이’라는 주인공이 조종한 태권브이는 태권도로 악당 로봇을 물리쳤어.
‘어린이과학동아’에도 인기 로봇 만화가 있어. ‘내 친구 코봇’이야. 코봇은 배우면서 능력을 키워가는 학습로봇이지. 주인공 누리와 함께 악당도 물리치며 독자들의 사랑을 듬뿍 받았단다. 최근에 ‘코봇의 우주대모험’으로 다시 돌아왔지. 1974년부터 20년간 연재되며 사랑받았던 ‘로봇 찌빠’는 2009년에 TV 만화영화로 다시 태어났어.
엄마 어렸을 적에 봤던 외국 로봇
일본 만화로는 처음 TV에서 방영한 ‘우주소년 아톰’과 ‘마징가제트’를 당시 어린이인 여러분의 아빠 엄마는 우리나라 만화로 알고 지냈어. 그땐 일본 만화라는 걸 밝히지 못했거든. 천재 과학자 텐마 박사가 교통사고로 아들을 잃고 아들과 닮은 로봇소년을 만든 게 아톰이야.
로봇 영화도 어린이들을 사로잡았지. 시작은 1984년 ‘터미네이터’야. 로봇과 인공지능 컴퓨터 때문에 인류가 위기에 빠지는데 터미네이터 로봇이 도와 줘. 또 평소 자동차로 있다 싸울 때 로봇으로 변하는 ‘트랜스포머’, 로봇 장치를 입는 ‘아이언맨’ 같이 많은 영화에 로봇이 나왔어.
만화·영화 속 로봇은 크게 네 종류로 나눌 수 있어. ‘거대조종로봇’은 태권브이 같이 크고 사람이 타서 조종해. 스스로 생각할 줄 아는 인간형 ‘인공지능로봇’은 사람과 크기와 모양이 비슷하단다. 트랜스포머 같은 ‘변신로봇’은 자유자재로 모습을 바꾸고, ‘교감형로봇’은 사람과 정신이나 감정을 나누면서 작동해. 어떤 로봇을 만들고 싶니?
타고 다닐 수 있는 거대조종로봇
태권브이처럼 큰 로봇을 타고 다니며 뽐내고 싶다고? 거대 조종로봇이라면 몇 걸음 만에 학교에 가고, 집에도 올 수 있지. 또 나쁜 애들이나 악당도 혼내줄 수 있으니 일석이조야.
만화·영화 속 정의를 지킨다
태권브이와 로보트킹, 건담은 사람이 타고 조종하는 거대조종로봇이야. 태권브이는 키가 56m나 될 정도로 어마어마하지. 로보트킹은 3단으로 변신할 수도 있고, 18m 정도인 건담은 최근에 새 시리즈가 방영될 정도로 인기가 꾸준한 로봇이야.
기술❶ 동력원은 핵융합
과학자들이 태권브이의 키 56m를 토대로 몸무게를 계산했더니 1400t이 나왔어. 대형비행기 3대 무게지. 팔 하나만 100t이 넘어 팔을 살짝 드는데도 엄청난 에너지가 필요해. 사람이 음식을 먹고, 자동차에 기름을 넣듯 로봇도 동력원이 있어야 해.
태권브이처럼 수천 톤이나 나가는 로봇이 움직이려면 어떨까? 핵잠수함에 쓰는 원자력이나 핵융합에너지 정도는 있어야 할거야. 그런데 원자력은 적 로봇의 무기를 맞아 파괴되면 방사능이 유출되는 피해가 생길수 있어. 과학자들은 핵융합에너지가 태권브이의 동력원이 될 거라고 생각해. 핵융합에 사용되는 중수소와 삼중수소 5g으로 석유 5만 에 해당하는 엄청난 에너지를 만들 수 있거든.
기술❷ 꼭 필요한 네 가지 로봇기술
거대조종로봇을 비롯해 로봇이라면 꼭 필요한 게 있어. 중요한 것만 꼽으면 동력원, 모터, 입출력장치, 재료 네 가지야. 움직일 때 필요한
에너지인 동력원은 이 중에서도 특히 중요해. 그리고 사람이나 동물처럼 자연스럽게 움직이려면 사람 근육과 같은 장치가 필요하지. 기계에서는 이것을 모터나 액추에이터 또는 구동기라고 한단다. 또 정보나 명령을 받고 내보내는 입출력장치가 있어야 해. 컴퓨터가 마우스 같은 입력 장치와 모니터 같은 출력 장치로 다양한 일을 하는 것과 같은 원리야. 마지막으로 튼튼하고 가벼운 합금과 같은 재료가 있어야 한단다. 이들이 제대로 갖춰져야 비로소 만화·영화 속 로봇에 도전할 수 있어.
실현된다면? 아바타의 ‘메크’
영화 ‘아바타’에는 사람이 타고 조종하는 ‘메크’라는 로봇이 나와. 박상덕 박사는 ‘메크 정도라면 현재 기술로도 만들 수 있다’고 했어. 실제로 일본의 농기구 회사인 사카키바라-키카이가 메크와 모양이 비슷한 ‘랜드워커’라는 로봇을 만들어 5억 원에 판매하고 있지. 재미로 로봇을 만들다가 판매까지 하게 됐대. 사진은 아이들이 탈 수 있게 만든 ‘키즈워커’야.
안돼! 난다는 건 허무맹랑?
로봇 과학자들은 만화 속 거대로봇이 하늘을 나는 기술이 가장 현실적이지 못하다고 해. 하늘을 날려면 뜨는 힘인 양력을 충분히 받을 수 있어야 해. 그런데 사람처럼 생긴 로봇은 양력을 받기에 좋지 않은 모양이거든. 로켓의 도움을 받더라도 충격 없이 착륙하기가 쉽지 않고, 비용이 많이 드는 문제가 있지.!
잠깐! 태권브이가 걸으면 시속 115㎞
그러면 태권브이가 사람처럼 걸으면 얼마나 빠를까? 키가 1m 75㎝ 정도인 사람 보폭이 50㎝라면 56m인 태권브이의 보폭은 16m가 나와.
1초에 32m를 가는 셈이지. 이 속도는 무려 시속 115㎞나 돼. 1시간에 115㎞를 간다는 얘기야.
거대조종로봇은 워낙 커서 도로를 다 망가뜨릴 수 있어. 게다가 한 번 움직일 때마다 돈도 많이 드는데….
사람처럼 생각하는 인공지능로봇
너무 커서 실속 없는 거대조종로봇보다 너랑 비슷한 친구 로봇이 좋겠다고? 말도 잘 듣고 네 맘도 알아주는 로봇 말이지? 좋아. 그렇다면 인공지능로봇을 만들어 주지. 참, 사람과 비슷한 크기에 모습도 닮은 로봇을 인간형로봇(휴머노이드)이라고 해.
만화·영화 속 똑똑한 내 친구
사람을 닮아 친구 같은 인공지능로봇에는 찌빠, 코봇, 아톰이 있어. 찌빠는 사람처럼 먹는 걸 좋아하고, 코를 전기콘센트에 꽂아 에너지를 얻지. 코봇은 스스로 배우며 능력을 향상시킬 줄 아는 대표적인 인공지능로봇이고. 아톰은 착한 사람과 그렇지 않은 사람을 구분할 줄 알며 60개 나라의 말을 할 수 있어. 게다가 힘도 말 10만 마리만큼 세지.
기술❶ 스스로 생각하고 판단하는 인공지능
일본의 ‘아시모’나 KIST의 ‘마루’ 같은 인공지능로봇은 상황에 따라 다른 행동을 해. 하지만 사람이 미리 알려 준 행동 중에서 맞는 걸 찾아 하는 수준이야. 그렇다고 너무 실망하진 마. 사람 뇌 같은 ‘인공두뇌’가 나올지 모르거든. 스위스 로잔공과대학교의 헨리 마크람 교수팀이 슈퍼컴퓨터로 가상현실 속에 ‘인공두뇌’를 만들고 있어. 연구진은 인공두뇌에 정보를 넣고 학습시키면 사람같이 지능과 감정을 가질 거래.
게다가 사람보다 더 뛰어난 인공지능도 있어. 지난해 2월 퀴즈대결에서 IBM에서 만든 슈퍼컴퓨터 ‘왓슨’이 퀴즈 달인 2명을 이기고 우승했어. 최다 연승왕 제닝스 씨와 누적상금왕 루터 씨를 이긴 거야. 컴퓨터는 1997년에 체스 1위를 이겨 사람보다 뛰어남을 보여 줬었지. 컴퓨터의 뛰어난 기억력 과 계산력, 추론 덕분이란다. 하지만 컴퓨터는 추상화, 상상, 감정 같은 지능이 약해. 로봇이 사람처럼 생각하려면 아직도 넘어야 할 산이 많은 거야.
기술❷ 작게 더 작게
로봇 몸에는 사람 뇌 같은 역할을 하는 컴퓨터를 비롯해, 팔과 다리, 손가락 등 각 부분을 조절하는데 필요한 컴퓨터가 많이 들어가. 또 로봇이 사람처럼 움직이고, 보고, 들으려면 수많은 센서가 필요해. 사람의 피부와 눈, 코, 귀에 분포한 각종 감각세포가 정보를 수집하듯 로봇도 온몸에 부착된 센서로 정보를 수집하거든.
그런데 인간형로봇은 덩치가 작아 상대적으로 큰 센서와 컴퓨터를 많이 넣기 어려워. 컴퓨터와 센서를 작게 만드는 기술이 나와야 인간형 인공지능로봇을 제대로 만들 수 있는 셈이야. 관절이나 근육도 작게 만들 수 있어야 하고 말이지.
실현된다면? 아이로봇
3명의 로봇과학자는 아이로봇을 만화·영화 속 로봇 중에서 가장 현실적인 로봇이라고 했어. 아이로봇은 중앙에 있는 대형컴퓨터가 각 로봇에게 필요한 지능과 정보를 무선으로 제공해. 대형컴퓨터가 명령한 대로 아이로봇이 움직이는 거지. 생김새나 인공지능 같은 여러 특징이 현재의 로봇 공학기술을 잘 반영했다고 평가받았어. 유범재 박사는 ‘2030년 정도면 아이로봇을 만날 수 있을 것’이라고 예상했단다.
잠깐! 3살 어린이보다 느린 인간형로봇
두발로 걷는 인간형로봇 P2는 1995년에 처음 등장했어. P2는 ‘아시모’로 한 단계 발전해 계단도 오르내리고 달리며, 오케스트라 지휘도 할 줄 알지. 우리나라는 2004년 KAIST의 오준호 교수팀이 두발로 걷는 ‘휴보’를 개발했어. ‘휴보2’로 업그레이드 된 뒤 세계에서 세 번째로 달리는 로봇이 됐지. 이처럼 인간형로봇은 최근에서야 살짝 뛰기 시작한 수준이야. 3살 어린이보다 느린 수준이지.
자유자재로 모양을 바꾸는 변신로봇
원하는 만큼 따라오지 못하는 인공지능로봇보다 변신로봇이 낫겠다고? 변신로봇이 멋지긴 하지. 평소에는 자동차나 자전거처럼 편하게 이용하다가 위험에 처했을 때 멋진 로봇으로 변신해 악당을 물리치니까!
만화·영화 속 그때그때 달라
평상시는 자동차나 다른 모양이었다가 필요할 때 큰 로봇으로 바뀌는 변신로봇은 영화 ‘트랜스포머’와 TV 만화영화 ‘로보카 폴리’에서 볼 수 있어. 트랜스포머의 범블비와 옵티머스 프라임은 지구인을 지켜 주는 정의로운 로봇으로 평상시는 자동차와 트럭으로 변해. 로보카 폴리에서 폴리는 경찰차로 경찰 임무를 수행하면서 마을 도로의 안전을 책임지는 로봇이야.
기술❶ 움직이는 로봇 근육
사람보다 3~5배 정도 키가 큰 트랜스포머의 범블비 같은 변신로봇은 팔 하나가 100㎏이 넘어. 이렇게 큰 로봇은 어떻게 움직일까?
인간형로봇 관절에 주로 쓰는 전기식모터는 힘이 약해서 몇 ㎏도 들 수 없어. 기름과 압력을 이용해 수백㎏ 정도를 들 수 있는 유압모터는 어떨까? 물총과 비슷한 원리로 작동하는 유압모터라면 변신로봇이 팔을 들수 있을지 몰라. 하지만 더 무거운 걸 들거나 큰 힘을 쓰기에는 한계가 있어.
사람의 팔은 자기 무게의 수십 배에 달하는 무게도 들 수 있단다. 동물에게는 유연하고 힘 센 근육이 있기 때문이지. 변신로봇에게도 사람 같은 근육을 만들어 준다면 사람처럼 몸을 자연스럽게 움직일 수 있을 거야
.기술❷ 변하는 재료, 정교한 설계
장난감 변신로봇은 모양만 바뀌지만 영화 ‘트랜스포머’에 나온 로봇은 몸 안에 있는 기능까지 변하지. 로봇과학자들은 로봇의 팔이 자동차 문이 된다면 팔에 적합한 기능과 문에 적합한 기능이 달라 실제는 모양까지도 바뀌어야 한대. 모양까지 변할 수 있는 재료가 나와야 진정한 변신로봇을 만들 수 있다는 얘기야. 현재도 일정한 온도가 되면 모양이 바뀌는 형상기억합금이 있지만 조금만 변해.
정교한 설계 기술도 필요해. 종이접기로 개구리를 접을 때도 순서가 있잖아. 변신로봇도 로봇에서 자동차, 자동차에서 로봇으로 변신하려면 정교한 설계도가 필요한 거야. 작은 부품 하나라도 방해하면 로봇이나 자동차로 바뀔 수 없거든.
실현된다면? 하늘을 날기 위한 변신
사람이나 동물을 닮은 로봇은 날기 어려워. 하지만 로봇이 비행기처럼 날개를 펴는 모양으로 변신한다면 뜨려는 힘인 양력을 많이 받을 수 있어. 날기 위해서라면 로봇이 변신할 필요가 생길지 몰라. 나중에 변신로봇이 나온다면 아마도 날려고 변신하는 로봇일거야.
안돼! 가장 쓸모없는 로봇
실제로 자동차 모습에서 범블비 로봇으로 변하는 키 6.7m, 무게 4.5t의 모형(사진)을 만들었더니 20억원이나 들었어. 그런데 모양만 바뀌는 수준이야. 자동차나 로봇으론 쓸 수 없어. 제대로 변신하는 로봇을 만들려면 수백억 원이 더 필요해. 정교하고 뛰어난 기술을 쓸수록 돈이 많이 들거든. 그런데 누가 변신로봇을 원할까?
로봇 과학자들은 가장 필요 없는 로봇으로 변신로봇을 꼽았어. 변신로봇이 호기심을 자극해 장난감으로는 좋아도 실제 로봇으로는 쓰임새가 ‘꽝’이라는 얘기야.
사람과 하나 되는 교감형로봇
엄마에게 받은 용돈이 얼마 없다고? 그래서 교감형로봇을 만들어달라고? 네 생각대로 움직이고, 로봇과 네가 똑같이 느낄 수 있는 교감형로봇 말이지. 내가 봐도 이게 딱인 것 같아. 크기도 작았으면 좋겠다고? 그렇다면 입는 로봇이 제격이지. 이번에는 확실하게 만들어 줄게.
만화·영화 속 나와 같다면
생각과 감각을 주고받을 수 있는 교감형로봇에는 영혼기병 라젠카, 에반겔리온, 아이언맨이 있어. 라젠카는 황실기사의 영혼이 깃든 로봇으로 우리나라 장군의 옷을 토대로 디자인했어. 그룹 ‘넥스트’가 부른 주제가도 큰 인기를 끌었지. 신세기 에반겔리온은 건담과 함께 일본 로봇 만화를 대표할 정도로 인기가 높고 마니아도 많아.
기술❶ 뇌 신호를 읽는 기술
영화 ‘써로게이트’에서는 자신과 똑같이 생긴 로봇을 뇌로 원격조종해. 이런 로봇이 교감형로봇이야, 영화 ‘아바타’에서도 비슷한 방법으로 아바타가 주인공의 분신이 됐지.
뇌로 로봇을 조종하려면 생각으로 물체를 움직일 수 있어야 해. 이런 기술을 뇌-기계 인터페이스(BMI) 기술이라고 하지. 사람 뇌와 컴퓨터가 서로 정보를 나누는 거야. 최근에 한림대학교 신형철 교수팀은 BMI로 살아있는 강아지가 말을 하게 했고, 독일에서는 휠체어를 조종했고, 일본에서는 로봇팔을 움직였지. 하지만 아직까지는 뇌 신호를 읽어 로봇을 살짝 움직이는 수준이야.
뇌공학 전문가인 정재승 KAIST 바이오 및 뇌공학과 교수는 10∼20년 뒤에 생각만으로 기계를 정교하게 움직이는 기술이 크게 발전할 거라고 예상했어.
기술❷ 감각까지 교감
사람이 느낀 걸 로봇에게 전달하는 것 뿐 아니라 로봇이 느낀 감각을 사람도 알 수 있어야 해. 서로 감각을 주고받아야 진정한 ‘교감’을 하는 거지. 현재 뇌-기계 인터페이스(BMI) 없이 로봇이 사람을 따라할 수 있어. 속도와 방향을 느끼는 관성센서, 광학식 모션캡처 장비로 사람 움직임을 전기신호로 바꿔 로봇에 보낼 수 있거든. 또 사람 피부 역할을 하는 촉각센서나 기울임을 느낄 수 있는 자이로센서로 기계가 감각을 느끼게 만들 수도 있어.
KIST에서 개발한 로봇 ‘마루3’은 사람을 따라서 동작하고, 일본의 ‘텔레사르5’ 로봇은 어떤 물체를 잡았을 때 ‘차갑다’, ‘뜨겁다’는 감각까지 사람이 느낄 수 있게 해. 하지만 로봇이 느낀 감각을 사람이 똑같이 느끼게 할 순 없어. 아직 사람의 신경체계를 다 이해하진 못했거든.
실현된다면? 실제 모습은 ‘입는 로봇’
라젠카 같은 교감형로봇은 현재 기술을 고려하면 당분간 만나기 어려워. 하지만 아이언맨 같은 입는(웨어러블) 로봇은 특별하게 뇌 신호를 주고받지 않아도 자기 생각대로 움직이게 할 수 있어. 로봇과학자들은 입는 로봇을 당장 실현할 수 있는 교감형로봇이라고 생각해. 그런데 입는 로봇에서 충격을 받았을 때 충격은 흡수하면서도 미세한 충격이라도 접촉했다는 느낌은 알 수 있는 장치가 필요해. 그래야 입는 로봇이라도 진정한 교감이 이뤄지는 거지.
잠깐! 가장 만들고 싶은 아이언맨
로봇과학자들이 만들고 싶고 만들 수 있다고 말한 로봇은 아이언맨에 나오는 입는 로봇이야. 아이언맨에서 주인공이 입는 옷처럼 만들어진 로봇을 착용하면 힘도 세지고 날 수도 있어.
또 겉에 입은 금속이 아주 튼튼해 웬만한 총탄이나 포탄에도 끄떡없지. 게다가 인공지능이 필요 없어, 에너지원만 해결된다면 만들 수 있다고 해.
“이게 무슨 입는 로봇?”
“뭐가 어때서. 애써서 아이언맨에 나온 입는 로봇을 만든 건데!”
“주전자를 머리에 쓰고, 큰 철판통을 …, 이건 깡통로봇이잖아!”
“어, 깡통로봇 알고 있었어? 그…, 그랬구나…. 그럼 난 이만~!”
국내 대표 로봇연구기관의 로봇 과학자들이 말하는 만화·영화 속 로봇
국내 대표 로봇연구센터인 KAIST 휴머노이드연구센터, KIST의 인체감응솔루션연구단, 한국생산기술연구원의 실용로봇연구그룹의 로봇 과학자 15명에게 ‘만화·영화 속 로봇’을 언제쯤 만날 수 있을지 물어 봤어.
그랬더니 인간형 인공지능로봇을 가장 먼저 만들어질 로봇(47%, 7명)과 가장 늦게 만들어질 로봇(33%, 5명)으로 선택했어. 인공지능로봇에 대한 수준을 어느 정도까지로 보느냐에 따라 다르게 생각한 것 같아. 또 변신로봇이 가장 만들기 어렵고(40%, 6명), 교감형로봇을 가장 만들고 싶으며(33%, 5명), 인공지능로봇을 가장 갖고 싶어했지(40%, 6명). 로봇 과학자들은 자기 생각대로 움직이는 교감형로봇과 친구 같은 인공지능로봇에 관심이 많은가 봐.
만화·영화 속 로봇을 만나려면 얼마나 기다려야 할까? 로봇 과학자들은 거대조종로봇을 만나려면 평균 17년, 인공지능로봇은 평균 35년, 변신로봇은 평균 24년, 교감형 로봇은 평균 29년이 걸릴 거라고 예상했어. 참! 73%(11명) 는 로봇 과학자가 되는데 만화 속 로봇에 영향을 받았대.
“나누리 박사님 도와 줘요!”
“뭐야, 난 제자도 함부로 받지 않을 정도로 바쁘다고. 내 대신 코봇에게 물어봐”
“내가 도와 줄게. 음…, 로봇이라면 뭐니 해도 만화나 영화가 최고지. 만화와 영화 속 로봇을 찾아 떠나 볼까? 출발!”
국내 최고의 로봇 과학자인 박상덕 박사, 오준호 교수, 유범재 박사도 어릴 때 로봇 만화와 영화를 보며 컸대. 네가 원하는 로봇을 만드는 데 세 분이 도와 주실 거야.
로봇 만화 붐을 일으킨 태권브이
우리나라 로봇 만화 역사는 꽤 오래 됐어. 1955년에 로봇 만화 ‘로벗트’가 처음 나왔거든. 그리고 1976년 ‘로보트 태권브이’가 로봇 만화 붐을 일으켰지. ‘철이’라는 주인공이 조종한 태권브이는 태권도로 악당 로봇을 물리쳤어.
‘어린이과학동아’에도 인기 로봇 만화가 있어. ‘내 친구 코봇’이야. 코봇은 배우면서 능력을 키워가는 학습로봇이지. 주인공 누리와 함께 악당도 물리치며 독자들의 사랑을 듬뿍 받았단다. 최근에 ‘코봇의 우주대모험’으로 다시 돌아왔지. 1974년부터 20년간 연재되며 사랑받았던 ‘로봇 찌빠’는 2009년에 TV 만화영화로 다시 태어났어.
엄마 어렸을 적에 봤던 외국 로봇
일본 만화로는 처음 TV에서 방영한 ‘우주소년 아톰’과 ‘마징가제트’를 당시 어린이인 여러분의 아빠 엄마는 우리나라 만화로 알고 지냈어. 그땐 일본 만화라는 걸 밝히지 못했거든. 천재 과학자 텐마 박사가 교통사고로 아들을 잃고 아들과 닮은 로봇소년을 만든 게 아톰이야.
로봇 영화도 어린이들을 사로잡았지. 시작은 1984년 ‘터미네이터’야. 로봇과 인공지능 컴퓨터 때문에 인류가 위기에 빠지는데 터미네이터 로봇이 도와 줘. 또 평소 자동차로 있다 싸울 때 로봇으로 변하는 ‘트랜스포머’, 로봇 장치를 입는 ‘아이언맨’ 같이 많은 영화에 로봇이 나왔어.
만화·영화 속 로봇은 크게 네 종류로 나눌 수 있어. ‘거대조종로봇’은 태권브이 같이 크고 사람이 타서 조종해. 스스로 생각할 줄 아는 인간형 ‘인공지능로봇’은 사람과 크기와 모양이 비슷하단다. 트랜스포머 같은 ‘변신로봇’은 자유자재로 모습을 바꾸고, ‘교감형로봇’은 사람과 정신이나 감정을 나누면서 작동해. 어떤 로봇을 만들고 싶니?
타고 다닐 수 있는 거대조종로봇
태권브이처럼 큰 로봇을 타고 다니며 뽐내고 싶다고? 거대 조종로봇이라면 몇 걸음 만에 학교에 가고, 집에도 올 수 있지. 또 나쁜 애들이나 악당도 혼내줄 수 있으니 일석이조야.
태권브이와 로보트킹, 건담은 사람이 타고 조종하는 거대조종로봇이야. 태권브이는 키가 56m나 될 정도로 어마어마하지. 로보트킹은 3단으로 변신할 수도 있고, 18m 정도인 건담은 최근에 새 시리즈가 방영될 정도로 인기가 꾸준한 로봇이야.
기술❶ 동력원은 핵융합
과학자들이 태권브이의 키 56m를 토대로 몸무게를 계산했더니 1400t이 나왔어. 대형비행기 3대 무게지. 팔 하나만 100t이 넘어 팔을 살짝 드는데도 엄청난 에너지가 필요해. 사람이 음식을 먹고, 자동차에 기름을 넣듯 로봇도 동력원이 있어야 해.
태권브이처럼 수천 톤이나 나가는 로봇이 움직이려면 어떨까? 핵잠수함에 쓰는 원자력이나 핵융합에너지 정도는 있어야 할거야. 그런데 원자력은 적 로봇의 무기를 맞아 파괴되면 방사능이 유출되는 피해가 생길수 있어. 과학자들은 핵융합에너지가 태권브이의 동력원이 될 거라고 생각해. 핵융합에 사용되는 중수소와 삼중수소 5g으로 석유 5만 에 해당하는 엄청난 에너지를 만들 수 있거든.
기술❷ 꼭 필요한 네 가지 로봇기술
거대조종로봇을 비롯해 로봇이라면 꼭 필요한 게 있어. 중요한 것만 꼽으면 동력원, 모터, 입출력장치, 재료 네 가지야. 움직일 때 필요한
에너지인 동력원은 이 중에서도 특히 중요해. 그리고 사람이나 동물처럼 자연스럽게 움직이려면 사람 근육과 같은 장치가 필요하지. 기계에서는 이것을 모터나 액추에이터 또는 구동기라고 한단다. 또 정보나 명령을 받고 내보내는 입출력장치가 있어야 해. 컴퓨터가 마우스 같은 입력 장치와 모니터 같은 출력 장치로 다양한 일을 하는 것과 같은 원리야. 마지막으로 튼튼하고 가벼운 합금과 같은 재료가 있어야 한단다. 이들이 제대로 갖춰져야 비로소 만화·영화 속 로봇에 도전할 수 있어.
실현된다면? 아바타의 ‘메크’
영화 ‘아바타’에는 사람이 타고 조종하는 ‘메크’라는 로봇이 나와. 박상덕 박사는 ‘메크 정도라면 현재 기술로도 만들 수 있다’고 했어. 실제로 일본의 농기구 회사인 사카키바라-키카이가 메크와 모양이 비슷한 ‘랜드워커’라는 로봇을 만들어 5억 원에 판매하고 있지. 재미로 로봇을 만들다가 판매까지 하게 됐대. 사진은 아이들이 탈 수 있게 만든 ‘키즈워커’야.
안돼! 난다는 건 허무맹랑?
로봇 과학자들은 만화 속 거대로봇이 하늘을 나는 기술이 가장 현실적이지 못하다고 해. 하늘을 날려면 뜨는 힘인 양력을 충분히 받을 수 있어야 해. 그런데 사람처럼 생긴 로봇은 양력을 받기에 좋지 않은 모양이거든. 로켓의 도움을 받더라도 충격 없이 착륙하기가 쉽지 않고, 비용이 많이 드는 문제가 있지.!
잠깐! 태권브이가 걸으면 시속 115㎞
그러면 태권브이가 사람처럼 걸으면 얼마나 빠를까? 키가 1m 75㎝ 정도인 사람 보폭이 50㎝라면 56m인 태권브이의 보폭은 16m가 나와.
1초에 32m를 가는 셈이지. 이 속도는 무려 시속 115㎞나 돼. 1시간에 115㎞를 간다는 얘기야.
거대조종로봇은 워낙 커서 도로를 다 망가뜨릴 수 있어. 게다가 한 번 움직일 때마다 돈도 많이 드는데….
사람처럼 생각하는 인공지능로봇
너무 커서 실속 없는 거대조종로봇보다 너랑 비슷한 친구 로봇이 좋겠다고? 말도 잘 듣고 네 맘도 알아주는 로봇 말이지? 좋아. 그렇다면 인공지능로봇을 만들어 주지. 참, 사람과 비슷한 크기에 모습도 닮은 로봇을 인간형로봇(휴머노이드)이라고 해.
만화·영화 속 똑똑한 내 친구
사람을 닮아 친구 같은 인공지능로봇에는 찌빠, 코봇, 아톰이 있어. 찌빠는 사람처럼 먹는 걸 좋아하고, 코를 전기콘센트에 꽂아 에너지를 얻지. 코봇은 스스로 배우며 능력을 향상시킬 줄 아는 대표적인 인공지능로봇이고. 아톰은 착한 사람과 그렇지 않은 사람을 구분할 줄 알며 60개 나라의 말을 할 수 있어. 게다가 힘도 말 10만 마리만큼 세지.
기술❶ 스스로 생각하고 판단하는 인공지능
일본의 ‘아시모’나 KIST의 ‘마루’ 같은 인공지능로봇은 상황에 따라 다른 행동을 해. 하지만 사람이 미리 알려 준 행동 중에서 맞는 걸 찾아 하는 수준이야. 그렇다고 너무 실망하진 마. 사람 뇌 같은 ‘인공두뇌’가 나올지 모르거든. 스위스 로잔공과대학교의 헨리 마크람 교수팀이 슈퍼컴퓨터로 가상현실 속에 ‘인공두뇌’를 만들고 있어. 연구진은 인공두뇌에 정보를 넣고 학습시키면 사람같이 지능과 감정을 가질 거래.
게다가 사람보다 더 뛰어난 인공지능도 있어. 지난해 2월 퀴즈대결에서 IBM에서 만든 슈퍼컴퓨터 ‘왓슨’이 퀴즈 달인 2명을 이기고 우승했어. 최다 연승왕 제닝스 씨와 누적상금왕 루터 씨를 이긴 거야. 컴퓨터는 1997년에 체스 1위를 이겨 사람보다 뛰어남을 보여 줬었지. 컴퓨터의 뛰어난 기억력 과 계산력, 추론 덕분이란다. 하지만 컴퓨터는 추상화, 상상, 감정 같은 지능이 약해. 로봇이 사람처럼 생각하려면 아직도 넘어야 할 산이 많은 거야.
로봇 몸에는 사람 뇌 같은 역할을 하는 컴퓨터를 비롯해, 팔과 다리, 손가락 등 각 부분을 조절하는데 필요한 컴퓨터가 많이 들어가. 또 로봇이 사람처럼 움직이고, 보고, 들으려면 수많은 센서가 필요해. 사람의 피부와 눈, 코, 귀에 분포한 각종 감각세포가 정보를 수집하듯 로봇도 온몸에 부착된 센서로 정보를 수집하거든.
그런데 인간형로봇은 덩치가 작아 상대적으로 큰 센서와 컴퓨터를 많이 넣기 어려워. 컴퓨터와 센서를 작게 만드는 기술이 나와야 인간형 인공지능로봇을 제대로 만들 수 있는 셈이야. 관절이나 근육도 작게 만들 수 있어야 하고 말이지.
실현된다면? 아이로봇
3명의 로봇과학자는 아이로봇을 만화·영화 속 로봇 중에서 가장 현실적인 로봇이라고 했어. 아이로봇은 중앙에 있는 대형컴퓨터가 각 로봇에게 필요한 지능과 정보를 무선으로 제공해. 대형컴퓨터가 명령한 대로 아이로봇이 움직이는 거지. 생김새나 인공지능 같은 여러 특징이 현재의 로봇 공학기술을 잘 반영했다고 평가받았어. 유범재 박사는 ‘2030년 정도면 아이로봇을 만날 수 있을 것’이라고 예상했단다.
잠깐! 3살 어린이보다 느린 인간형로봇
두발로 걷는 인간형로봇 P2는 1995년에 처음 등장했어. P2는 ‘아시모’로 한 단계 발전해 계단도 오르내리고 달리며, 오케스트라 지휘도 할 줄 알지. 우리나라는 2004년 KAIST의 오준호 교수팀이 두발로 걷는 ‘휴보’를 개발했어. ‘휴보2’로 업그레이드 된 뒤 세계에서 세 번째로 달리는 로봇이 됐지. 이처럼 인간형로봇은 최근에서야 살짝 뛰기 시작한 수준이야. 3살 어린이보다 느린 수준이지.
자유자재로 모양을 바꾸는 변신로봇
원하는 만큼 따라오지 못하는 인공지능로봇보다 변신로봇이 낫겠다고? 변신로봇이 멋지긴 하지. 평소에는 자동차나 자전거처럼 편하게 이용하다가 위험에 처했을 때 멋진 로봇으로 변신해 악당을 물리치니까!
만화·영화 속 그때그때 달라
평상시는 자동차나 다른 모양이었다가 필요할 때 큰 로봇으로 바뀌는 변신로봇은 영화 ‘트랜스포머’와 TV 만화영화 ‘로보카 폴리’에서 볼 수 있어. 트랜스포머의 범블비와 옵티머스 프라임은 지구인을 지켜 주는 정의로운 로봇으로 평상시는 자동차와 트럭으로 변해. 로보카 폴리에서 폴리는 경찰차로 경찰 임무를 수행하면서 마을 도로의 안전을 책임지는 로봇이야.
기술❶ 움직이는 로봇 근육
사람보다 3~5배 정도 키가 큰 트랜스포머의 범블비 같은 변신로봇은 팔 하나가 100㎏이 넘어. 이렇게 큰 로봇은 어떻게 움직일까?
인간형로봇 관절에 주로 쓰는 전기식모터는 힘이 약해서 몇 ㎏도 들 수 없어. 기름과 압력을 이용해 수백㎏ 정도를 들 수 있는 유압모터는 어떨까? 물총과 비슷한 원리로 작동하는 유압모터라면 변신로봇이 팔을 들수 있을지 몰라. 하지만 더 무거운 걸 들거나 큰 힘을 쓰기에는 한계가 있어.
사람의 팔은 자기 무게의 수십 배에 달하는 무게도 들 수 있단다. 동물에게는 유연하고 힘 센 근육이 있기 때문이지. 변신로봇에게도 사람 같은 근육을 만들어 준다면 사람처럼 몸을 자연스럽게 움직일 수 있을 거야
.기술❷ 변하는 재료, 정교한 설계
장난감 변신로봇은 모양만 바뀌지만 영화 ‘트랜스포머’에 나온 로봇은 몸 안에 있는 기능까지 변하지. 로봇과학자들은 로봇의 팔이 자동차 문이 된다면 팔에 적합한 기능과 문에 적합한 기능이 달라 실제는 모양까지도 바뀌어야 한대. 모양까지 변할 수 있는 재료가 나와야 진정한 변신로봇을 만들 수 있다는 얘기야. 현재도 일정한 온도가 되면 모양이 바뀌는 형상기억합금이 있지만 조금만 변해.
정교한 설계 기술도 필요해. 종이접기로 개구리를 접을 때도 순서가 있잖아. 변신로봇도 로봇에서 자동차, 자동차에서 로봇으로 변신하려면 정교한 설계도가 필요한 거야. 작은 부품 하나라도 방해하면 로봇이나 자동차로 바뀔 수 없거든.
실현된다면? 하늘을 날기 위한 변신
사람이나 동물을 닮은 로봇은 날기 어려워. 하지만 로봇이 비행기처럼 날개를 펴는 모양으로 변신한다면 뜨려는 힘인 양력을 많이 받을 수 있어. 날기 위해서라면 로봇이 변신할 필요가 생길지 몰라. 나중에 변신로봇이 나온다면 아마도 날려고 변신하는 로봇일거야.
안돼! 가장 쓸모없는 로봇
실제로 자동차 모습에서 범블비 로봇으로 변하는 키 6.7m, 무게 4.5t의 모형(사진)을 만들었더니 20억원이나 들었어. 그런데 모양만 바뀌는 수준이야. 자동차나 로봇으론 쓸 수 없어. 제대로 변신하는 로봇을 만들려면 수백억 원이 더 필요해. 정교하고 뛰어난 기술을 쓸수록 돈이 많이 들거든. 그런데 누가 변신로봇을 원할까?
로봇 과학자들은 가장 필요 없는 로봇으로 변신로봇을 꼽았어. 변신로봇이 호기심을 자극해 장난감으로는 좋아도 실제 로봇으로는 쓰임새가 ‘꽝’이라는 얘기야.
사람과 하나 되는 교감형로봇
엄마에게 받은 용돈이 얼마 없다고? 그래서 교감형로봇을 만들어달라고? 네 생각대로 움직이고, 로봇과 네가 똑같이 느낄 수 있는 교감형로봇 말이지. 내가 봐도 이게 딱인 것 같아. 크기도 작았으면 좋겠다고? 그렇다면 입는 로봇이 제격이지. 이번에는 확실하게 만들어 줄게.
만화·영화 속 나와 같다면
생각과 감각을 주고받을 수 있는 교감형로봇에는 영혼기병 라젠카, 에반겔리온, 아이언맨이 있어. 라젠카는 황실기사의 영혼이 깃든 로봇으로 우리나라 장군의 옷을 토대로 디자인했어. 그룹 ‘넥스트’가 부른 주제가도 큰 인기를 끌었지. 신세기 에반겔리온은 건담과 함께 일본 로봇 만화를 대표할 정도로 인기가 높고 마니아도 많아.
기술❶ 뇌 신호를 읽는 기술
영화 ‘써로게이트’에서는 자신과 똑같이 생긴 로봇을 뇌로 원격조종해. 이런 로봇이 교감형로봇이야, 영화 ‘아바타’에서도 비슷한 방법으로 아바타가 주인공의 분신이 됐지.
뇌로 로봇을 조종하려면 생각으로 물체를 움직일 수 있어야 해. 이런 기술을 뇌-기계 인터페이스(BMI) 기술이라고 하지. 사람 뇌와 컴퓨터가 서로 정보를 나누는 거야. 최근에 한림대학교 신형철 교수팀은 BMI로 살아있는 강아지가 말을 하게 했고, 독일에서는 휠체어를 조종했고, 일본에서는 로봇팔을 움직였지. 하지만 아직까지는 뇌 신호를 읽어 로봇을 살짝 움직이는 수준이야.
뇌공학 전문가인 정재승 KAIST 바이오 및 뇌공학과 교수는 10∼20년 뒤에 생각만으로 기계를 정교하게 움직이는 기술이 크게 발전할 거라고 예상했어.
기술❷ 감각까지 교감
사람이 느낀 걸 로봇에게 전달하는 것 뿐 아니라 로봇이 느낀 감각을 사람도 알 수 있어야 해. 서로 감각을 주고받아야 진정한 ‘교감’을 하는 거지. 현재 뇌-기계 인터페이스(BMI) 없이 로봇이 사람을 따라할 수 있어. 속도와 방향을 느끼는 관성센서, 광학식 모션캡처 장비로 사람 움직임을 전기신호로 바꿔 로봇에 보낼 수 있거든. 또 사람 피부 역할을 하는 촉각센서나 기울임을 느낄 수 있는 자이로센서로 기계가 감각을 느끼게 만들 수도 있어.
KIST에서 개발한 로봇 ‘마루3’은 사람을 따라서 동작하고, 일본의 ‘텔레사르5’ 로봇은 어떤 물체를 잡았을 때 ‘차갑다’, ‘뜨겁다’는 감각까지 사람이 느낄 수 있게 해. 하지만 로봇이 느낀 감각을 사람이 똑같이 느끼게 할 순 없어. 아직 사람의 신경체계를 다 이해하진 못했거든.
실현된다면? 실제 모습은 ‘입는 로봇’
라젠카 같은 교감형로봇은 현재 기술을 고려하면 당분간 만나기 어려워. 하지만 아이언맨 같은 입는(웨어러블) 로봇은 특별하게 뇌 신호를 주고받지 않아도 자기 생각대로 움직이게 할 수 있어. 로봇과학자들은 입는 로봇을 당장 실현할 수 있는 교감형로봇이라고 생각해. 그런데 입는 로봇에서 충격을 받았을 때 충격은 흡수하면서도 미세한 충격이라도 접촉했다는 느낌은 알 수 있는 장치가 필요해. 그래야 입는 로봇이라도 진정한 교감이 이뤄지는 거지.
잠깐! 가장 만들고 싶은 아이언맨
로봇과학자들이 만들고 싶고 만들 수 있다고 말한 로봇은 아이언맨에 나오는 입는 로봇이야. 아이언맨에서 주인공이 입는 옷처럼 만들어진 로봇을 착용하면 힘도 세지고 날 수도 있어.
또 겉에 입은 금속이 아주 튼튼해 웬만한 총탄이나 포탄에도 끄떡없지. 게다가 인공지능이 필요 없어, 에너지원만 해결된다면 만들 수 있다고 해.
“이게 무슨 입는 로봇?”
“뭐가 어때서. 애써서 아이언맨에 나온 입는 로봇을 만든 건데!”
“주전자를 머리에 쓰고, 큰 철판통을 …, 이건 깡통로봇이잖아!”
“어, 깡통로봇 알고 있었어? 그…, 그랬구나…. 그럼 난 이만~!”
국내 대표 로봇연구기관의 로봇 과학자들이 말하는 만화·영화 속 로봇
국내 대표 로봇연구센터인 KAIST 휴머노이드연구센터, KIST의 인체감응솔루션연구단, 한국생산기술연구원의 실용로봇연구그룹의 로봇 과학자 15명에게 ‘만화·영화 속 로봇’을 언제쯤 만날 수 있을지 물어 봤어.
그랬더니 인간형 인공지능로봇을 가장 먼저 만들어질 로봇(47%, 7명)과 가장 늦게 만들어질 로봇(33%, 5명)으로 선택했어. 인공지능로봇에 대한 수준을 어느 정도까지로 보느냐에 따라 다르게 생각한 것 같아. 또 변신로봇이 가장 만들기 어렵고(40%, 6명), 교감형로봇을 가장 만들고 싶으며(33%, 5명), 인공지능로봇을 가장 갖고 싶어했지(40%, 6명). 로봇 과학자들은 자기 생각대로 움직이는 교감형로봇과 친구 같은 인공지능로봇에 관심이 많은가 봐.
만화·영화 속 로봇을 만나려면 얼마나 기다려야 할까? 로봇 과학자들은 거대조종로봇을 만나려면 평균 17년, 인공지능로봇은 평균 35년, 변신로봇은 평균 24년, 교감형 로봇은 평균 29년이 걸릴 거라고 예상했어. 참! 73%(11명) 는 로봇 과학자가 되는데 만화 속 로봇에 영향을 받았대.
