재난현장 누비고 싶은 `치타로이드`

재난현장 누비고 싶은 `치타로이드`

원문 |입력 2013.07.03 17:
하늘에 구멍이 난 듯 굵은 빗줄기가 끊임없이 이어지는 장마로 인해 산사태가 발생한다. 산 근처에 있던 집이 흙더미에 묻히며 사람이 매몰됐지만 추가 산사태 위험 때문에 섣불리 구조에 나설 수 없는 상황. 이때 구조대원들 사이로 '치타'를 닮은 로봇이 재빨리 움직인다. 머리에 달린 열감지 센서가 작동해 흙 속에 파묻힌 사람의 체온을 감지해 그 위치를 구조대원에게 실시간으로 전송한다.

길이 1ｍ, 높이 60㎝의 날렵한 몸매를 자랑하는 이 로봇의 이름은 '치타로이드(Cheetaroid).' 치타처럼 움직이는 이 로봇은 산사태, 건물 붕괴 등 재난 상황이 발생했을 때 효과적으로 대응하기 위해 국내 과학자들이 동물을 모방해 만들었다.

서강대 기계공학과 공경철 교수와 나병훈, 최정수, 우한승 공동 연구팀은 최근 독일 카를스루에에서 열린 '국제전기전자기술자협회 로봇자동화학회(ICRA 2013)'에서 치타로이드를 공개했다.

말이나 개와 같은 동물을 모방한 로봇은 미국 보스턴 다이내믹스가 개발한 '치타(Cheetah)', 매사추세츠공대(MIT)의 '치타로봇' 등이 대표적이다. 이 로봇들은 시속 40㎞가 넘는 속도로 달릴 수 있지만 스스로 균형을 잡지 못하기 때문에 넘어지지 않게 잡아주는 보조장치가 반드시 필요하다.

서강대 연구팀은 치타로이드를 개발하면서 활용에 중점을 뒀다. 보조장치 없이도 걷고 뛸 수 있어야 인간에게 도움을 줄 수 있다는 판단에서다. 공경철 교수는 "다른 로봇보다 안정적으로 작동할 수 있는 '구동기(전기ㆍ유압 등을 사용해 기계적 일을 하는 장치)'를 개발하는 데 초점을 맞췄다"고 말했다.

연구팀은 동물의 움직임을 자연스럽게 모방하기 위해 실험실에서 직접 개를 길렀다. 개의 다리에 전자칩을 붙인 뒤 걸을 때와 뛸 때 근육이 어떻게 다르게 움직이는지를 관찰하며 로봇에 적용했다. 나병훈 연구원은 "동물의 다리 뼈와 비슷한 형태로 로봇의 다리를 만든 뒤 근육의 움직임을 그대로 따라할 수 있는 구동기를 개발해 장착했다"며 "걸을 때와 뛸 때 달라지는 동물의 다리 모습을 그대로 구현해 냈다"고 설명했다.

근육을 모방한 구동기는 다른 구동기에 비해 에너지 효율이 뛰어나다. 기존 로봇에 사용하는 구동기는 모터가 돌아가면 두 개의 톱니바퀴가 맞물려 돌아가면서 힘을 전달해 다리를 움직이는 형태로 구성돼 있다. 또한 속도가 점점 빨라질수록 자동차 기어를 바꾸듯이 톱니바퀴 크기를 바꿔주는 '변속기'가 필요하다. 하지만 근육 모방 구동기는 구동기의 수축과 압력으로 로봇의 다리가 움직이기 때문에 구조가 간단할 뿐 아니라 마찰이 적은 장점을 갖고 있다.

현재 치타로이드 최고 속도는 시속 20㎞ 정도다. 완벽하지는 않지만 넘어지지 않게 균형을 잡아주는 장치 없이도 비슷한 속도를 낼 수 있을 정도로 안정화 작업이 진행됐다.

치타로이드 부품은 대부분 알루미늄으로 만들었으며 표면은 단단하지만 비싼 탄소섬유로 덮었다.

따라서 가격이 상당히 고가다. 연구팀은 치타로이드의 활용성을 높이기 위해 플라스틱이 사용된 치타로이드2도 개발했다. 길이 30㎝, 높이 17㎝인 치타로이드2는 가격이 100달러밖에 되지 않아 산사태로 인해 추가 매몰 위험이 있는 곳에서 부담없이 사용할 수 있다는 것이 연구팀의 설명이다. 치타로이드가 실제 현장에 투입돼 활약하는 모습을 보려면 실용화 과정이 필요하다.

공경철 교수는 "실제 현장 사용을 위해서는 앞으로 산학협력이 추가적으로 진행돼야 한다"며 "이르면 3년, 늦어도 5년 정도 후에는 산사태 현장에서 매몰된 사람을 찾기 위해 치타로이드가 활약하는 모습을 볼 수 있을 것"이라고 말했다.

[원호섭 기자]