오픈소스로 가까워지는 로봇 시대

 

이지현 IT전문기자(j.lee.reporter@gmail.com)

 

 

로봇을 대표하는 이미지는 보통 공상과학 영화나 애니메이션에 등장할법한 캐릭터들이었다. 그만큼 로봇은 아직 먼 미래의 기술이거나 당장 실생활에선 활용하기 어려운 기술로 여겨졌다. 하지만 로봇은 생각보다 빠른 속도로 우리 일상에 스며들고 있다. 인간의 감정과 말을 완벽히 이해하는 로봇은 아직 없다 해도 적어도 인간을 보조하고 도와주는 로봇은 곳곳에 도입되고 있다. 동시에 오픈소스 기술을 로봇 시장에 결합해 협업과 공유 문화를 이식하려는 노력도 진행 중이다.

 

공장 생산성은 이제 로봇으로 좌우된다

 

현재 로봇이 가장 많이 쓰이고 발전하고 있는 분야는 제조업, 자동차, 제약/화학, 물류 업계다. 주로 공장에서 무엇인가 대량으로 만들고 운반하거나 조립하는 일을 수행하는 곳이다. 산업 현장에서 주로 쓰이기 때문에 이런 형태의 로봇을 산업용 로봇(Industrial robot)이라고 지칭한다.

 

산업용 로봇은 구체적으로 어떻게 생겼을까? 맥킨지는 2019년 발간한 보고서1)에서 산업 현장에서 쓰는 로봇을 크게 4가지로 나눴다. 먼저 사람의 도움 없이 특정 물체를 조립, 포장, 접합하는 등 특정 업무를 스스로 해내는 독립형 로봇이 있다. 두 번째로 작업자의 업무를 도와주는 협업형 로봇(협동 로봇, 코봇(Cobot) 이라고도 부른다)이 있다. 두 로봇이 하는 일은 비슷하나 독립형 로봇에는 안전 펜스가 있어서 펜스 안에 사람의 출입이 불가능한 경우가 많다. 반면 협업형 로봇은 사람과 나란히 앉아서 일할 수 있게 설계된다. 또한 안정성을 높여서 사람과 부딪히면 알아서 멈추거나 신체 일부를 인식해 사람이 다치지 않게 기계가 스스로 멈추거나 속도를 조절하는 기능이 정교하게 담겨있다.

 

                    

[사진1] 산업용 로봇의 4가지 예시(출처:맥킨지 보고서)

 

세 번째는 무인 운반차(Automated Guided Vehicle, AGV) 혹은 자율 이동 로봇(Autonomous Mobile Robots, AMR)이라는 로봇이다. 로봇 청소기나 도서관 책 수레처럼 생긴 이 로봇은 물류창고에서 등에서 무엇인가 운반하는데 많이 쓰인다. 한국에서도 CJ대한통운이 이런 로봇을 이용해 제품 및 택배 재고를 옮기고 관리하고 있으며 우아한형제들 자율주행 배달 로봇을 이용해 식당에서 아파트까지 음식을 배달하는 실험을 진행했다.

 

마지막은 엑소스켈레톤이다. 엑소스켈레톤은 아이언맨 캐릭터와 유사하게 로봇을 의상처럼 착용할 수 있는 기술이다. 이를 통해 인간이 들기엔 버거운 무거운 중량의 물건을 가볍게 옮길 수 있다. 군대나 제조업 현장에서 엑소스켈레톤 기술을 도입하는 경우가 많고, 의료 기기 형태로 하지 마비 장애인의 보행을 도와주는 기술로도 개발되고 있다.

 

산업용 로봇은 현재 로봇 시장에서 가장 실용적인 기술로 자리 잡고 있다. 특히 제조업의 강국이라고 불리는 중국, 일본, 미국, 한국, 독일은 산업용 로봇의 핵심 수요국이다. 그중에서도 중국이 압도적으로 많이 자동화 및 생산성 향상을 위한 산업용 로봇을 도입하고 있다. 흔히 아이폰 공장으로 불리는 폭스콘도 폭스봇이라는 산업용 로봇을 활용해 생산설비를 자동화했으며, 인력을 로봇으로 전부 대체하는 방안을 검토하기도 했다.

 

산업용 로봇을 공급하는 기업은 전통적으로 공학이나 제조 기술이 발달된 나라에서 나오고 있다. 대표적으로 덴마크의 유니버설 로봇(Universal Robots), 일본의 화낙(Fanuc), 독일의 쿠카(Kuka), 스웨덴의 ABB 등이 산업용 로봇 시장을 이끌고 있다. 이들의 연 매출은 적게는 2,500억 원에서 많게는 6조 원 규모다. 한국에서도 두산, 한화, 네이버 같은 대기업부터 중소기업까지 신사업의 일환으로 산업용 로봇을 만들어 투자하는 추세다.

                 
[사진2] 나라별 산업용 로봇 도입 현황(출처:IFR)

 

산업용 로봇이 아니더라도 인간이나 동물을 본 따 만든 로봇에 대한 연구도 한창이다. 인간처럼 머리와 팔 다리가 있는 로봇을 휴머노이드 로봇이라고 부르는데 CES 같은 각종 기술 관련 컨퍼런스에서 휴머노이드 로봇은 매년 핵심 주인공이다. 2022년에도 영국 기업 엔지니어드 아츠가 만든 로봇 아메카(Ameca)가 사람의 말을 이해하고 이에 대한 다양한 표정을 구사하는 기술을 선보여 인기를 끌었다. 이런 기술은 사람의 표정과 몸짓을 표현하는 하드웨어부터 음성 및 감정 인식 소프트웨어까지 다양한 기술이 들어간다. 따라서 완벽한 휴머노이드 로봇이 나오기까지는 여러 기술적 장벽을 넘어야 한다. 또한 기술적으로 구현이 가능하더라도 어떻게 활용할지에 대한 비전이 부족하고 가격도 높아 대중화되기까지 갈 길이 멀다. 그럼에도 신기술을 활용하는 요소가 많아 학술 기관 및 연구소에서 꾸준하게 투자하고 있다.

 

사람까진 아니지만 동물을 구현한 로봇은 시장성이 꽤 높은 편이다. 현대자동차가 인수한 보스턴 다이내믹스는 강아지를 닮은 4족 보행 로봇 스팟을 개발한 걸로 유명하다. 스팟은 이미 기아차 공장에 투입돼 새벽에 공장의 안전을 점검하는 용도로 활용되고 있다. MIT 대학은 치타라는 4족 보행 로봇을 만들고 물류 현장이나 재난 구호 현장에서 쓰일 수 있게 지원하고 있다. 그 외에 반려 로봇의 개념으로 만든 동물 모양의 로봇은 많으며 국내외 기업들이 앞다투어 연구하고 출시하고 있다. 반려 로봇은 보통 어린이와 고령층의 정서를 돌보는 도구로 제공되고 있다.

 

로봇계의 리눅스 ‘ROS’

 

로봇은 소프트웨어와 하드웨어를 동시에 필요한 최첨단 기술의 집합체 같은 기술이다. 아직 시장 초기이기에 관련 오픈소스 기술은 그리 많지 않다. 이미 공개된 기술도 일시적인 프로젝트 단계이거나 취미 활동의 결과물로 나온 수준이다. 하지만 이러한 환경에서도 꾸준히 성장하고 있는 보물 같은 오픈소스 프로젝트가 있다. 바로 ‘ROS(Robot Operating System)’.

 

ROS2000년대 스탠포드 대학 내 로봇 연구실에서 시작한 기술이다. 당시 박사과정 연구생이었던 에릭 버거(Eric Berger)와 키넌 와이로벡(Keenan Wyrobek)은 많은 학생들이 로봇 기술에 관심을 갖고 있으나 너무 어려워 포기하는 것을 보고, 누구나 쉽게 도입할 수 있는 로봇 기술을 만들고자 했다. 리눅스라는 운영체제를 만들어놓으면 그 위에 돌아가는 실용적인 애플리케이션을 만들기 편하듯이 로봇 전체 생태계에 기반이 될 만한 로봇 플랫폼을 만들려고 한 것이다. 그렇게 두 연구생이 ROS의 프로토타입을 열심히 만들던 중 결정적인 후원자가 나타난다. 스콧 하산(Scott Hassan)이란 인물이다.

 

스콧 하산은 구글의 개국공신 중 한 명으로 구글의 초기 검색 엔진 기술에 기여한 개발자 출신이다. 구글에 투자해 막대한 부를 얻는 그는 이후에 수많은 기업을 새로 설립하고 성장시킨 전설적인 창업자로 꼽힌다. 그의 대표 기업에는 로봇 기업이자 엑셀레이터 윌로우 개러지(Willow Garage)가 있다. 스콧 하산은 위의 스탠포드대 연구생의 아이디어를 듣고 바로 윌로우 개러지로 스카웃해간다. 스콧 하산은 오픈소스 기술의 열렬한 지지자이기도 했는데 그 영향으로 2007ROS를 오픈소스화해서 대중에 공개했다. 참고로 현재 윌로우 개러지는 폐업해서 존재하지 않지만 윌로우 개러지 출신의 개발자들은 수많은 로봇 기술 스타트업을 추가로 설립했다. 또한 윌로우 개러지가 개발하던 특정 기술 프로젝트들은 분리돼 개별적으로 운영되면서 미국의 로봇 시장에 중요한 밑거름을 만들어냈다.

 

윌로우 개러지가 따로 분리한 프로젝트에 오픈소스 로봇재단(Open Source Robotics Foundation, OSRF)이 있으며, 여기서 ROS를 비롯해 로봇과 관련된 오픈소스 기술을 2012년부터 후원하고 관리하고 있다. 현재는 재단명을 오픈 로보틱스(Open Robotics)로 변경했다.

    
[사진3] 오픈 로보틱스와 ROS로고(출처:공식홈페이지)

 

오픈 로보틱스의 핵심 기술은 로봇 애플리케이션 개발에 필요한 소프트웨어를 담은 ROS와 로봇 시뮬레이션 기술 이그니션(Ignition-구 가제보(Gazebo) 라고 불렸던 기술), 그리고 미들웨어 프레임워크 오픈RMF(Open-RMF)가 있다. 현재 자율주행, 산업로봇, 해양탐사 로봇, 달 탐사 로봇 개발 과정부터 시뮬레이션 환경까지 오픈 로보틱스의 기술이 사용되고 있다. 미국 국방고등연구계획국(DARPA), 나사, 아마존, 엔비디아, 도요타 등은 직접 오픈 로보틱스에 후원했으며, 2020년 싱가포르 정부는 헬스케어 관련 로봇 기술을 만들기 위해 오픈 로보틱스와 협력하겠다고 밝히기도 했다. 개발도구를 만드는 기업들도 ROS를 적극 도입하고 있는데 마이크로소프트(MS)는 비주얼스튜디오나 애저에서 ROS를 운영할 수 있도록 지원하고 있으며 아마존웹서비스(AWS)AWS 로보메이커라는 서비스에 ROS를 통합해 로봇 애플리케이션을 개발할 수 있는 환경을 제공한다.

 

로봇시장의 오픈소스 기술들은 유독 교육과 관련된 프로젝트가 많다. ROS 기술을 사용한 사례를 살펴봐도 상당수가 대학 연구실에서 진행한 프로젝트다. 그 대학들은 다시 해당 로봇 프로젝트 결과물을 오픈소스화면서 기술의 선순환을 이끌고 있다. 하드웨어 시장에서 불모지였던 오픈소스 기술이 로봇 기술의 발달로 조금씩 성장하는 셈이다.

 

대표적인 예로 미시간대학교는 2021년부터 미 국립 과학재단에게 100만달러(한화 약 12억원)를 지원받아 오픈소스 형태의 구조 전문 로봇을 만들고 있다. 독일의 본대학은 독일 제조기업 이구스와 협력해 축구를 할 수 있는 휴머노이드 로봇을 개발하고 소프트웨어와 하드웨어를 오픈소스 형태로 공개했다. 산업용 로봇 시장의 선두 기업인 쿠카는 교육 및 학술 목적으로 활용하기 좋은 소형 오픈소스 로봇 유봇을 만들어 공개했다.

 

 

교육, 시뮬레이션, 호환성을 지원하는 오픈소스

 

로봇 기술이 점점 고도화되면서 대형 IT 기업부터 스타트업까지 로봇 관련 오픈소스 시장에 뛰어들고 있다. 먼저 코딩 교육 업계에서 휴머노이드나 동물 형태의 작은 로봇들을 오픈소스 기술로 만들어 활용하고 있다. 이런 로봇은 조금 똑똑한 장난감 로봇 같은 형태라 첨단 로봇까진 아니다. 하지만 하드웨어 도면이 공개돼 3D 프린터로 부품을 직접 제작할 수 있고, 소리 및 빛 센서를 연결하고 학생들이 직접 프로그래밍을 해 로봇을 움직일 수 있도록 구현해두었다. 전 세계 수많은 교육 기업들은 로봇을 교구 형태로 만들어 판매하거나 크라우드 펀딩으로 제품을 대규모 제작해 수익을 얻고 있다.

  
 [사진4] 교육으로 만든 오픈소스 로봇들. 왼쪽부터 이로(Eiro), 라피로(Rapiro), 리치(Reachy)(출처:공식 홈페이지)

 

프랑스의 로봇 기업 폴른 로보틱스는 교육 및 연구 목적으로 만든 로봇인 리치2020CES에서 공개했다. 다른 교육 기업들이 로봇을 저렴하게 판매하던 것과 달리 폴른 로보틱스는 기술을 보다 고도화하여 리치를 8,990유로(한화 약 1,200만 원)에 판매 중이다. 폴른 로보틱스는 하드웨어와 소프트웨어를 모두 오픈소스로 공개하고 있으며, 리치를 활용해 기술을 만들고 이를 다시 오픈소스 형태로 공개하는 고객에게는 교육이나 맞춤 기술 개발과 관련된 비용을 절반으로 낮춰서 판매하며 오픈소스 생태계를 넓히고 있다.

 

대형 IT기업들도 로봇과 관련된 오픈소스 기술의 결과물을 조금씩 내놓고 있다. 메타(구 페이스북)AI 연구팀은 파라오라는 프로젝트 하에 통합 로보틱스 플랫폼을 오픈소스로 공개했다. 여기에는 자연어를 분석하고 특정 기능을 수행하게 돕는 드로이드렛’, 로봇을 실시간으로 조절하고 시뮬레이션할 수 있는 폴리메티스’, 여러 종류의 로봇을 한꺼번에 조정할 수 있는 페이스북 로보틱스 플랫폼을 포함한다.

 

알파고 개발사로 유명한 구글 자회사 딥마인드는 물체의 움직임을 정밀하게 예측하고 시뮬레이션하는 기술을 만든 무조코를 2021년 인수하고 해당 기술을 오픈소스로 공개했다. 딥마인드는 무조코의 기술이 로봇 팔다리의 움직임을 파악하고 시뮬레이션하기 유용할 것으로 기대해 외부에 공개했다고 한다.

 

한국에서는 네이버랩스가 20186월 로보틱스 기술을 결합한 전동카트 에어카트를 오픈소스로 공개한 적 있다. 에어카트는 서점과 제휴해 무거운 중량의 책을 쉽게 이동해주는 도구로 활용되고 있었다. 네이버랩스는 특허 기술, 설계 도면을 오픈소스화하고 각 용도에 맞춰 편히 수정할 수 있도록 하드웨어 개발 키트(Hardware Development Kit)를 제공했으며 관련해서 외부 기업들과 협력을 모색하겠다고 밝혔다. 하지만 아쉽게도 20191월 이후 네이버랩스는 하드웨어 개발키트를 무상으로 제공하던 프로젝트를 중단했으며 현재는 별도의 제휴를 맺어야만 에어카트를 이용할 수 있게 정책을 수정했다.

 

마지막으로 최근 들어 로봇 업계에선 호환성과 관련된 오픈소스 프로젝트가 주목받고 있다. 공장에서 로봇을 많이 도입할수록 공장 관리자들은 장단점이 다른 여러 브랜드의 로봇을 동시에 구매하고 싶을지도 모른다. 문제는 각 산업용 로봇들은 자체적인 운영체제나 시스템을 사용하기 때문에 여러 제조사의 로봇을 하나로 통합해 관리하긴 어렵다는 점이다. 공장에선 어쩔 수 없이 원래 쓰던 브랜드의 로봇만 계속 쓰게 되고 원치 않게 특정 기술에 종속되게 된다. 기술 중립적인 오픈소스 기술은 이런 상황을 해결해 주는 좋은 해결책이다. 특히 무인 운반차(AGV) 및 자율 이동 로봇(AMR) 분야에서 이 문제를 처리하기 위해 먼저 나섰다.

 

실제로 2018년 싱가폴 한 병원에서는 청소, 배달, 순찰 업무를 무인 로봇에 맡기기로 했고 그 과정에서 서로 다른 브랜드의 여러 로봇을 구매했다. 하지만 다양한 로봇들이 서로 부딪히지 않게 효율적으로 움직이게 하는 방법이 없었고, 병원은 어쩔 수 없이 시간이나 공간을 나눠서 사용 가능한 로봇을 분리해 운행시켰다. 오픈 로보틱스는 이런 상황에서 쓸 수 있는 미들웨어 프레임워크 오픈RMP 기술을 만들었다. 오픈RMP를 이용하면 건물 환경에 맞게 다양한 제조사의 로봇을 동시에 운영하며 효율적으로 관리할 수 있다고 한다.

 

매스 로보틱스라는 비영리 단체는 아예 개방형 표준을 개발해 서로 다른 제조사의 로봇이 정보를 주고받을 수 있는 기술 구조를 개발하고 있다. 여기에 오픈 로보틱스를 비롯해 대학과 기업들이 함께 동참하고 있다.

 

핀란드에선 로봇 기술 관련 기업들이 서로 연합해 오픈소스 기술을 만들고 있다. 로봇 프레임워크라는 비영리 단체는 로봇 자동화 분야에서 활용할 수 있는 기술을 공동으로 만들고 컨퍼런스를 개최해 기술을 공유하고 있다. 처음에는 핀란드의 로봇 스타트업들이 주축으로 관련 기술을 개발하고 사용했지만 지금은 핀에어 항공사, 핀란드 국세청, 노키아 같은 대형 기업부터 미 해군연구소, ABB, 시스코, 쿠카 같은 미국 및 유럽의 기관들도 로봇 프레임워크 기술을 도입하거나 투자하고 있다. []

 

 

※ 참고 Reference

 

 

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