웨어러블 로봇 기반 산업현장과 의료 분야 진출. 탐사 로봇 기술로 우주 탐사 계획 도전장

현대차그룹의 ‘달 탐사 전용 로버’ 개발 착수를 발표하며 로버가 달 탐사를 하고 있는 비전을 소개했다. 사진=현대차그룹

산업통상자원부는 현재 282억 달러 규모의 세계 로봇 시장이 향후 연 13%로 고속 성장해 2030년에는 831억 달러 규모에 달할 것으로 전망한다.

정부는 지난 3월 로봇산업을 미래 핵심 국가 성장 동력으로 육성하기 위해 선제적인 규제혁신을 추진함으로써 관련 분야의 신사업 창출을 촉진하겠다는 중장기 계획을 밝힌 바 있다. 로봇산업 육성을 위한 4대 핵심 분야(이동성 강화, 안전, 협업∙보조, 인프라)를 중심으로 개선 과제를 도출해 속도감 있게 발전 기반을 조성해 나가겠다는 의미다.

지난 4월 윤석열 대통령의 미국 국빈 방문을 수행한 산업통상자원부 이창양 장관이 28일(현지 시간) 매사추세츠주에 위치한 현대자동차그룹 첨단 로봇 개발의 핵심 거점 ‘보스턴 다이내믹스(Boston Dynamics)’를 방문해 관련 기술을 확인한 점도 이와 무관치 않다.

2018년 초 현대차그룹은 로봇·인공지능(AI) 분야를 5대 미래 혁신 성장 분야 중 하나로 선정한 바 있다. 로보틱스 분야에서 미래 모빌리티 솔루션을 발굴하기 위해 로보틱스(Robotics) 전담팀을 신설해 산업용 웨어러블 로봇 개발을 본격화한 현대차그룹은 2021년에는 세계적인 로봇 전문기업 보스턴 다이내믹스를 인수해 로보틱스 개발에 속도를 내 산업 혁신에 기여하겠다는 계획을 밝힌 바 있다. 현대차그룹은 독자적인 로보틱스랩 운영을 통해 산업용 작업 보조 및 의료용 웨어러블 로봇, 서비스 로봇 등을 개발해 제품화에 나서고 있으며 올해에는 전기차 자동 충전 로봇을 선보였다. 나아가 로보틱스 기술을 고도화해 우주 탐사 계획까지 구체화하고 있다.

‘윗보기 작업용 착용로봇(H-VEX)’은 몸을 뒤로 젖힌 채 팔을 들고 일해야 하는 작업자의 힘을 보조해주는 시스템으로, 특히 목과 어깨 등에 무리가 가지 않도록 돕는 조끼형 외골격(Vest Exoskeleton) 착용 로봇이다. 사진=현대차그룹

현대차그룹의 로봇 개발의 첫 단추는 2018년 산업용 웨어러블 로봇 개발부터 본격화되었다. 현대자동차그룹은 당해 9월 현대·기아자동차 북미 공장에 ▲‘의자형 착용로봇(H-CEX) ’을 시범 적용한 데 이어, 연말에는 ▲‘윗보기 작업용 착용로봇(H-VEX, 몸을 뒤로 젖힌 채 팔을 들고 일해야 하는 작업자의 힘을 보조해 주는 시스템으로, 특히 목과 어깨 등에 무리가 가지 않도록 돕는 조끼형 외골격Vest Exoskeleton 착용 로봇)’까지 시범 적용해 독자 개발한 산업용 웨어러블 로봇의 기술력을 검증해 왔다.

산업 현장에서 의료 분야로 확장하는 웨어러블 로봇 기술

산업 현장 적용을 목적으로 개발된 첫 번째 웨어러블 로봇인 ‘의자형 착용로봇(H-CEX)’은 작업자의 앉은 자세를 유지하기 위한 무릎관절 보조 시스템으로, 원하는 높이의 자세로 편하게 작업이 가능하도록 도와주며 1.6kg의 경량형 모델임에도 150kg의 체중까지 지탱한다. H-CEX를 사용하면 허리 및 하반신 근육의 활성도가 약 80%가량 줄어들어, 작업자의 작업 효율성이 대폭 향상되는 효과가 있는 것으로 나타났다.

현대차그룹은 생산라인에서 위를 보고 장시간 일하는 상향 작업(Overhead Task) 근로자들을 보조하는 웨어러블 로봇(Wearable Robot)인 ‘벡스(VEX)’를 자체 개발하기도 했다. 벡스는 산업 현장의 특성을 고려, 전기 공급이 필요 없는 형태로 개발됐으며 2.8kg의 가벼운 무게로 근로자의 착용 부담을 줄이고 인체 어깨관절을 모사한 구조의 근력보상장치를 통해 최대 5.5kgf까지 힘을 보조한다. 이 밖에도 허리와 다리에 착용해 사용하는 ‘휴마(HUMA) ’는 보행 중 근력을 증강해 주는 로봇으로, 달리기 속도가 시속 12Km에 달해 세계에서 가장 빠른 웨어러블 로봇 중 하나로 평가받고 있다.

현대차그룹은 4월 19일 로보틱스 기술을 활용해 이동약자들의 신체 한계 극복 및 이동성 개선을 위해 개발한 엑스블 멕스를 서울아산병원에 기증하고 하반신 마비 환자의 재활치료 및 관련 연구를 진행하는데 협력하기로 했다. 사진=현대차그룹 

현대자동차그룹은 웨어러블 로봇 기술을 기반으로 의료용 로봇 분야 진출을 꾀하고 있다.
현대자동차그룹은 보행이 불편한 고령자는 물론 하반신 마비 환자까지도 걷거나 계단을 오를 수 있도록 도와주는 ‘의료용 착용로봇’을 개발해 2017년 세계 가전제품 박람회(CES)에서 선보인 바 있다. 현재는 의료기기로 상용화를 목표로 서울아산병원과 국립재활원에 착용로봇을 기증해 관련 연구를 함께 진행하고 있다.

두 병원과의 협력에 사용되는 착용로봇은 현대자동차의 로보틱스랩이 자체 개발한 ‘엑스블 멕스(X-ble MEX)’로, 보행이 어려운 이동 약자의 하지 근육 재건 및 관절 운동을 돕는 의료용 착용로봇이다. 현대차는 현대자동차 로보틱스랩의 착용로봇 통합 브랜드 ‘엑스블(X-ble)’의 상표를 등록하고 다양한 라인업을 갖춰 의료 및 산업 등 여러 분야에 활용하는 방안을 추진하고 있다.

보스턴 다이내믹스 인수로 휴머노이드 로봇과 물류 로봇 기술 고도화

현대차그룹은 2021년 세계적인 로봇 전문기업 보스턴 다이내믹스를 인수하며 선도적인 로보틱스 개발에 더욱 박차를 가하게 됐다. 독자적인 로봇 개발 및 사업 추진뿐만 아니라 자율주행∙인지∙제어 등의 로봇 기술을 융합해 미래차∙AAM∙스마트 팩토리 등과 시너지를 창출하는 한편, 다양한 로봇으로 안전∙의료 등 공공 영역에서도 사회적 역할 및 가치를 증대시킨다는 계획이다.

보스턴 다이내믹스의 4족 보행 로봇 스팟이 이창양 산업통상자원부 장관을 맞이하고 있는 모습(왼쪽부터). (왼쪽부터) 보스턴 다이내믹스 제이슨 피오릴로 최고법무책임자, 이창양 장관, 마크 레이버트 창업자. 사진=현대차그룹

1992년 매사추세츠 공과대학(MIT)에서 분사해 설립된 보스턴 다이내믹스는 다양하고 혁신적인 로봇 개발로 해당 분야에서 세계적인 주목을 받아온 기업이다. 특히 로봇 운용에 필수적인 자율주행(보행)∙인지∙제어 등에서 세계 최고의 기술력을 보유하고 있다는 평가를 받고 있다. 보스턴 다이내믹스의 R&D 랩(Lab)은 대표적인 로봇 모델인 ‘스팟(Spot)’, ‘아틀라스(Atlas)’, ‘스트레치(Stretch)’를 개발하고 있다.

스팟은 4족 보행 로봇으로 비전 센서뿐만 아니라 음향 및 온도 감지 장치 등을 탑재해 산업 현장을 비롯해 화재 등 사람이 접근하기 힘든 환경에서도 탐사 임무 수행이 가능하다. 영하 20도의 추위, 영상 45도의 고온에서도 작동하고 방수와 방진 능력까지 갖추고 있다. 또한 98cm 길이의 스팟 암(Spot Arm)을 장착하면 물건을 잡고, 들고, 옮길 수 있으며 밸브나 손잡이, 레버까지 조작할 수 있는 다목적 로봇으로 기대를 모으고 있다. 현재 국내에서는 기아 오토랜드 광명과 현대건설 작업 현장 등에 투입돼 안전 환경을 모니터링하는 업무를 맡고 있다.

아틀라스는 인간 신체와 가장 비슷한 모습을 갖춘 것으로 평가받는 ‘휴머노이드(Humanoid)’ 로봇이다. 총 28개의 유압 동력 관절을 이용해 사람과 흡사한 자연스러운 움직임을 구현할 수 있으며, 다양한 인지 센서로 복잡한 지형에서도 자세를 유지할 수 있는 것이 특징이다. 또한 1.5미터의 높이에 80kg의 무게로 초속 2.5미터를 움직일 수 있으며, 그리퍼(Gripper)를 적용해 가방 등의 물체를 손에 쥐는 것이 가능하다.

지난 4월 28일(현지시간)보스턴 다이내믹스를 방문한 이창양 산업통상자원부 장관이 휴머노이드 로봇 아틀라스의 동작 시연을 참관하고 있다. 사진=현대차그룹 

스트레치는 무거운 물체를 스스로 옮기는 협동 물류 로봇이다. 최고 무게가 50파운드(약 23㎏)에 달하는 상자를 시간당 600개씩 나를 수 있는 튼튼한 외팔을 갖춘 로봇으로, 하부에는 자율 이동 로봇 AMR(Autonomous Mobile Robots)이 장착돼 있어 최적의 위치로 알아서 이동하며 작업이 가능한 특성이 있다.

현대차그룹은 로보틱스를 비롯한 다양한 미래 신사업의 핵심 기반인 고도의 AI 기술 역량을 확보하기 위해 지난해 미국 매사추세츠주 보스턴 케임브리지에 별도의 로봇 AI 연구소인 ‘보스턴 다이내믹스 AI 인스티튜트’를 설립해 차세대 로봇의 근간이 될 AI 신기술 확보에 매진하고 있다. 이를 통해 운동 및 인지 지능 등의 기술을 지속적으로 발전시키는 동시에 로봇기술의 범용성 개선할 수 있도록 돕는 AI 모델을 적극적으로 개발해 나간다는 계획이다.

이 밖에도 현대차그룹은 서비스 로봇, 마이크로 모빌리티 등 활용도가 높은 다양한 형태의 로봇을 개발해 왔다.

서비스 로봇 분야에서 현대차그룹은 제품 소개 판매형 로봇, 배송 로봇까지 다양한 서비스 로봇을 실증화하고 있다. 2019년 SK텔레콤과 손잡고 현대자동차 전시장에 시범적으로 배치될 고객 응대용 서비스 로봇 개발에 나선 현대차그룹은 2021년 초 이를 ‘DAL-e(달이)’라는 이름으로 대중에 공개했다. 달이는 ‘판매 서비스 로봇’으로 자연어 대화시스템, 인공지능, 모빌리티 기능 등이 탑재돼 현대차 송파대로지점에서 고객들에게 직접 전시 차량에 대해 설명해 주는 업무를 수행한다.

현대차그룹이 개발한 ‘호텔 서비스 로봇’은 룸서비스를 수행하는 것은 물론 고객을 엘리베이터와 객실까지 안내하는 등 다양한 기능을 수행하도록 개발되어, 지난해 말부터 롤링힐스에서 자율주행 배송 서비스 실증사업을 시작했다.

현대차그룹은 경기도 수원의 주상복합 단지 ‘광교 앨리웨이’와 경기도 화성시 소재 ‘롤링힐스 호텔’에서 로봇을 활용한 자율주행 배송 서비스 실증사업을 시작했다고 지난 해 12월 13일 밝혔다. 롤링힐스 호텔에서 현대차그룹 배송 로봇이 서비스를 하고 있다. 사진=현대차그룹

배송 서비스에 투입된 로봇은 올해 1월 현대차그룹이 CES에서 공개한 플러그 앤드 드라이브 모듈(Plug & Drive Module, 이하 PnD 모듈)을 기반으로 제작됐다. 자유로운 이동이 가능한 PnD 모듈에 자율주행 기술이 접목돼 주어진 환경에서 최적화된 경로를 찾아 물건을 배송하는 것이 특징이다. 또한, 장애물 앞에서 멈추지 않고 자연스럽게 회피할 수 있어 기존 서비스 로봇 대비 빠르고 안전하게 배송이 가능하다.

호텔에서 서비스되는 배송 로봇은 딥러닝 기반의 알고리즘이 적용돼 환경을 인지하고 사람을 인식한다. 주문한 객실의 문 열림을 감지하고 사람을 인식해 고객이 직접 손을 대지 않아도 자동으로 적재함을 개방하며, 서비스 대상 고객을 구분해 적절한 화면과 음성을 송출한다. 또한 엘리베이터와 신호를 연동해 사람의 도움 없이 층간 이동도 가능하며, 엘리베이터 안의 인원을 파악하여 탑승이 어려운 상황에서는 다음 엘리베이터를 기다리는 판단도 가능하다.

로봇이 실내·외를 자유롭게 오가며 사람의 도움 없이 현관문 앞까지 음식을 배송하는 기술은 물류·유통 업계에서 주목하고 있는 라스트마일(Last Mile, 소비자에게 가는 최종 단계) 배송 혁신이라는 점에서 의의가 있다.

유통업계에 따르면 전체 상품 운송 과정 중 엘리베이터를 타고 문 앞까지 가는 마지막 단계에 소비되는 비용이 전체의 53%를 차지할 만큼 라스트마일 배송이 전체 유통 효율에 지대한 영향을 끼치기 때문이다.

지난해 말 시작된 ‘광교 앨리웨이’에서의 배송 로봇 서비스는 고객이 주상복합 단지와 연결된 쇼핑센터에서 주문한 음식을 로봇이 정확한 동호수를 찾아 각 세대 현관 앞까지 배달하는 D2D(Door to Door) 방식이 적용됐다. 배송 로봇은 무선통신으로 공동현관문을 열어 아파트 내부에 진입하고, 엘리베이터 관제 시스템과 연동해 엘리베이터를 호출한 뒤 주문 세대로 배송한다.

이밖에도 올해 3월에느 전기차가 충전기 앞에 서면, 사람의 팔과 유사한 로봇이 나와 자동으로 충전을 해주는 ‘전기차 자동 충전 로봇 (ACR)’도 대중에 공개됐다.

모빌리티와 로보틱스 기술의 융합으로 우주 탐사까지

이처럼 로보틱스 기술이 다각적 형태와 모양으로 진화를 거듭하는 가운데 현대차그룹은 지난 해 2월 걸어 다니는 무인 모빌리티 ‘타이거(TIGER)’를 최초 공개하고, 올해 4월 달 탐사 전용 로봇 개발에 착수하며 우주 관련 사업에 관한 진출 의지도 내비쳤다.

현대차그룹은 지난해 초 모빌리티와 로보틱스 기술의 융합을 통해 변신하는 지능형 지상 이동 로봇 ‘타이거’ 기술을 공개했다. 현대차그룹 산하의 미래 모빌리티 담당 조직 ‘뉴 호라이즌스 스튜디오(New Horizons Studio)’에서 개발한 타이거는 2019년 CES에서 처음 공개했던 걸어 다니는 모빌리티 ‘엘리베이트(Elevate)’와 유사한 모듈형 플랫폼 구조를 갖췄다.

타이거는 길이 약 80cm, 폭 약 40cm, 무게 약 12kg에 4개의 다리와 바퀴가 달린 소형 무인 모빌리티로 성능이 뛰어난 오프로드 차량도 갈 수 없는 험난한 지형까지 지능형 로봇 기술과 바퀴를 결합해 자유로이 이동할 수 있다.

타이거는 ▲다양한 센서를 활용한 과학 탐사 및 연구 ▲응급 구조 시 긴급 보급품 수송 ▲오지로의 상품 배송 등 일반 차량으로는 어려운 다목적 임무 수행에 적합하게 설계됐다.

전진과 후진뿐만 아니라 좌우로도 쉽게 방향을 전환할 수 있는 ‘대칭적인 디자인(Symmetric Design)’ 구조를 갖췄다. 장애물이 있거나 바퀴를 이용해 지나기 힘든 지형을 통과해야 할 때는 로봇 다리의 보행 능력을 이용하고, 평탄한 지형에서는 사륜구동 차량으로 변신해 속도를 내서 주행할 수 있다.

또한 차체 내부에는 별도의 화물 적재실을 갖춰 물품 보호기능을 강화했으며, 로봇 다리로 상시 수평을 유지할 수 있어 험로와 극지 등 노면의 상태가 불규칙한 공간에서도 물품을 안전하게 운송할 수 있다.

현대차그룹은 향후에도 뉴 호라이즌스 스튜디오을 중심으로 전 세계의 혁신적 기업들과 협력을 통해 미래 모빌리티의 새로운 가능성을 다각도로 모색한다는 방침이다.

현대차그룹은 지난해 2월 변신하는 지능형 지상 이동 로봇 ‘타이거’를 현대차그룹 공식 유튜브 채널을 통해 처음 공개했다. 사진=현대차그룹

현대차그룹은 올해 4월 20일 우주 분야 최고의 역량을 보유한 국내 연구기관들과 함께 ‘달 탐사 전용 로버(Rover)’ 개발에 착수하며, 우주로 모빌리티의 영역을 확장한다고 밝혔다. 로버는 달의 남극부에 착륙해 광물 채취, 환경 분석 등 각종 과학 임무를 수행하는 것을 목표로 달 표면 탐사 기능과 구동계 등 현대차그룹의 혁신 기술이 적용된다.

현대차그룹은 이르면 내년 하반기에 달 탐사 로버 개발모델 제작이 마무리될 수 있을 것으로 기대한다. 이후에는 실제 달 표면과 유사한 환경에서 주행 및 임무 수행 연구를 계속 추진하면서 기능을 지속적으로 업그레이드해 2027년에는 실제 달 표면 탐사가 가능한 제품을 선보일 계획이다.

현대차그룹 관계자는 “그동안 현대차그룹은 인류 이동 경험의 영역을 확장해 인류의 진보에 기여하겠다는 목표를 꾸준히 밝혀왔다”면서, “지난해 CES에서 공개한 ‘메타모빌리티’와 같은 미래 비전을 현실화하기 위해 과감한 도전을 지속해 나가겠다“고 밝혔다.

<문화경제 김예은 기자>