로봇기술의 성패, 로봇 네트워크에 달려있다
로봇 네트워크, 그 시작은 모션 네트워크 개발?연구부터
레드원테크놀러지(주) 문용선 이사
Q 일반적으로 로봇 네트워크를 어떻게 정의할 수 있는가.
레드원 테크놀러지(주) 로봇연구소에서는 로봇 네트워크를 3가지 측면으로 정의해 놓은 것이 있다. 이를 COREA(Collaboration Operating Robot Enterprise Architecture)라고 이름 하였다. COREA에서는 로봇이 협업하여 동작하기 위해서는 네트워크에 있어 3가지 레이어가 있어야 한다고 정의하였다.
그 첫 번째가 로봇 내부에서 정보를 전달하는 네트워크, 즉 로봇 자체의 모션 네트워크이다. 이는 로봇 내부 통신이 얼마나 정보를 빠르고 정확하게 주느냐에 관한 부분이며, 인터워크에 어떻게 대비를 하고 로봇산업 발전했을 시 생산성 문제를 고려했을 때의 네트워크이기도 하다.
두 번째 레이어는 로봇과 로봇 사이의 네트워크를 의미하는 URC이다. 다시 말해, 로봇과 로봇이 기존의 정보망을 통해 정보를 주고 받으면서 원활하게 동작하도록 하며, 또한 이러한 많은 정보를 갖고 어떻게 적절히 활용할 것이냐에 관한 부분이라 할 수 있다. 마지막 세 번째 레이어의 경우 로봇과 환경 사이의 네트워크를 의미한다. 로봇과 로봇을 둘러싸고 있는 환경이 어떻게 정보를 주고 받을 것인가에 관한 부분의 네트워크이다. 이렇게 1부터 3까지의 레이어 전체를 통틀어 로봇 네트워크라고 정의한다.
Q 앞서 열거한 레이어들 중 가장 중요한 부분이라 생각되어지는 부분이라면 무엇인가.
물론 1-3번까지의 레이어 분야들 모두가 중요하고 함께 발전해야 할 것이다. 하지만 가장 큰 문제는 우리나라에서 로봇 네트워크를 이야기할 때 일반적으로 정보통신망과 로봇사이의 네트워크 즉 로봇과 로봇, 로봇과 환경 부분에만 포커스를 맞추고 있다는 점이다. 개인적으로는 그 중요성에 있어서 사람 같으면 내부 신경망이라고도 할 수 있는 레이어 1번이 가장 기초적이면서도 중요한 부분이라고 생각한다.
Q 로봇 네트워크에서 언급한 각 레이어별 동향은 어떠한가.
외국의 경우 네트워크하면 1번인 모션 네트워크에 초점이 맞춰져 있고, 국내의 경우에는 앞서 언급했듯 레이어 2, 3번에 해당하는 로봇과 로봇 사이, 로봇과 환경 사이의 네트워크 쪽을 중점적으로 육성 발전하고 있다. 그에 따라 2, 3번 레이어에 해당하는 분야는 상대적으로 세계 시장에서도 기술이 앞서 있는 편인 반면, 1번 레이어 분야의 연구 개발은 거의 안돼 있다고 볼 수 있다. 또한 일반적으로 로봇을 하고 있는 분들이라면 로봇 네트워크라고 할 때 URC(Ubiquitous Robotic Companion) 쪽으로 생각이 맞춰져 있을 것이다.
Q 각 레이어별 네트워크 기술의 교집합 부분은 없는 것인지.원천적으로 전혀 다른 부분이다. 특히 2, 3번째 레이어 분야는 정보통신 하는 사람들이 만들어 놓은 부분을 로봇에 탑재할 수 있도록 인터페이스를 만들어주는 것이 로봇 하는 사람들의 역할이라고 할 수 있다.
Q 로봇 네트워크 중에서도 모션 네트워크에 무게를 두는 이유라면.
우선 제대로 잘 동작하는 로봇을 먼저 만들어 놔야하지 않겠나 하는 생각이다. 아무리 정보를 공급에 줘도 로봇이 할 수 있는 일이 없다면 쓸모가 없을 것이다. 정보의 한계도 있을 것이고, 단순히 PC에 바퀴만 단 수준이라면 사람이 컴퓨터로 직접 정보를 검색하는 편이 더 나을지도 모른다. 그렇기 때문에 로봇 네트워크에 있어 가장 기초가 되는 단계가 바로 첫 번째 레이어 분야라고 생각한다.
Q 로봇 네트워크 기술이 최근 들어 더욱 주목 받고 있다.
‘로봇이 어떻게 발전하여야 하겠는가’ 나아가 ‘어떻게 해야 로봇이 발전하겠는가’에 대한 질문에서부터 시작됐다. 로봇이 발전하기 위해서는 센서, 구동부, 인공지능 등 다양한 요소들의 발전이 필요한데 이것이 바로 모듈화이다. 그리고 이렇게 나눠진 부분들을 통합하기 위한 가장 핵심적인 기술이 네트워크다. 모듈화 된 각 기술들을 합쳐 하나의 로봇을 만들어 내기 위해서는 네트워크 기술이 중요하다.
Q 네트워크 기술의 중요성에 대한 근거를 들자면 무엇이 있겠는가.
우선 지금까지 산업화가 어떻게 발전해 나가고 있는가를 생각해 볼 수 있다. 가령 플랜트 건설을 외국에서 수주했다고 했을 때, 가장 고부가가치 엔지니어링 기술이자 중요한 부분이 바로 플랜트 핵심이라 할 수 있는 기기 및 요소기술들을 통신에 의해 융합해서 그 기능을 하도록 하는 것이다. 이렇듯 통합을 통해 원하는 기능을 적절하게 구현하는 것이 엔지니어링 기술이다. 이러한 엔지니어링 기술의 핵심이 산업 통신망이라 할 수 있으며, 미국, 일본, 독일 등의 선진국들도 이러한 기술을 확보하기 위해 많은 노력을 기울이고 있다. 로봇 역시 이러한 산업 전례들을 상기했을 때 앞으로는 네트워크에 의한 엔지니어링 기술이 발달하지 않겠나 하는 의견들과 함께 네트워크의 중요성이 부각됐다. 두 번째는 생산성 향상 문제에서 찾을 수 있다. 어떻게 생산성을 향상시킬 것인가에 대한 질문은 호환성, 상호 운영성 등의 문제를 해결해야 할 필요성을 대두시켰다. 이는 모듈화, 네트워크화 되지 않으면 근본적으로 해결되지 않는다.
세 번째는 지금 독일과 같은 곳에서는 모듈화 된 모든 제품들이 지식을 갖추지 못한 유저들이라 할지라도 꼽기만 하면 자동으로 결속되고 환경설정까지도 이뤄져 바로 동작할 수 있는 제품이 개발 중에 있다. PC의 플러그 앤 플레이(Plug and Play) 기술이 PC 산업의 구조를 바꿔놨듯, 플러그 앤 프로덕트(Plug and Product)라고 명명할 수 있는 이 기술의 시작도 바로 로봇 모듈화 네트워크에서 부터이다. 이러한 3가지 측면에서 네트워크가 중요하다고 할 수 있다.
Q 이더캣(EtherCAT)을 선택하게 된 배경을 설명해달라.
개발할 수 없으니 갖다 쓸 수 밖에 없었다. 이러한 이유로 5년전 로봇에 적합한 프로토콜인가에 대해 전 세계 국제 표준을 모두 조사했다. 그리고 여러 검토 끝에 이더캣을 택했고, 그것이 바로 이더캣 기반 자동화 네트워크였다. 지금은 생산기술연구원, 전자부품연구원, 기계연구소 등 모두가 다 사용하고 있다. 또한 외국에서도 이더캣으로 대체되어 가고 있기도 하다. 또한, 국제 표준화 되었기 때문에 세계 누구나 쓸 수 있는 기술이기도 하다.
한편으로 일본의 아시모, HRP3 등은 자체 개발한 프로토콜을 사용하고 있긴 하다. 재정적으로 여유가 있는 그룹이나 국가 프로젝트에서는 자체 개발한 로봇 프로토콜을 사용하고 있다.
Q 일본의 아시모나, HRP3의 경우 왜 굳이 시간과 돈을 들여서까지 자체 개발한 프로토콜을 쓰고 있는가.
개인적인 욕심 같아서는 한국에서도 자체 프로토콜 개발이 진행됐으면 한다. 이더캣(EtherCAT)의 경우 본래 사용목적이 공장 자동화였지 로봇은 아니었다. 다시 말하자면 공장 자동화에 매우 적합하지만, 그 시작이 로봇이 아니었던 만큼 로봇에 완벽하게 적합하다고는 볼 수 없는 것이다. 국제 프로토콜 중에서는 그나마 제일 적합하다고 판단되기 때문에 쓰이고 있을 뿐이다. 네트워크 관점에서 보면 로봇용으로 자체 개발된 프로토콜과 비교해 상호 호환성이나 플러그앤플레이는 다음문제로 두고라도 일단 네트워크에 대한 속도, 그리고 운동의 모션과 유연성 등이 떨어질 수 있다.
로봇 네트워크에 대한 관심은 ‘로봇이 어떻게 발전하여야 하겠는가’ 나아가 ‘어떻게 해야 로봇이 발전하겠는가’에 대한 질문에서부터 시작됐다. 바람직한 로봇의 발전하기 위해서는 센서, 구동부, 인공지능 등 다양한 요소들의 고기능화가 필요한데 이것이 바로 모듈화이다. 그리고 이렇게 나눠진 부분들을 통합하기 위한 가장 핵심적인 기술이 네트워크다.
Q 산업 자동화 분야에 쓰이는 네트워크와 로봇 분야의 네트워크의 차이점은 없는지.
개인적인 관점에서는 둘의 차이점이 없다고 본다. 굳이 차이가 있다면 스케일의 차이일 뿐이라고 생각한다. 산업현장의 자동화 장치를 크게 압축시켜 놓으면 로봇이라고 생각한다.
실제로 현재 로봇에서 고민하고 있는 문제들, 가령 네트워크 문제, 호환성 문제, 오퍼레이팅 문제, 트러블 시스템 문제, 세이프티 문제 등은 이미 산업 자동화에서 이전부터부터 고민해 오던 사항들이기도 하다.
Q 로봇 네트워크를 이용하여 얻을 수 있는 가장 큰 이점을 꼽는다면.
결론부터 이야기 하자면, 써본 사람들은 간단하고 편리하다고 한다. 현재 휴머노이드와 같은 서비스로봇 내부를 살펴보면 그 안에 정보를 주고 받는 선들이 복잡하게 얽히고 설켜 있다. 내부 네트워크 부분이 해결이 되면 이러한 문제가 간단하게 해결된다. 이 때문에 유지?관리에 있어서도 매우 수월하다.
복잡한 선의 처리만이 아니다. 가령 사람 팔의 경우 7축으로 되어있으니 7개의 모터가 필요한데, 이 각각의 모터에 들어가는 엔코더 선이랑 파워선 등을 고려하면 팔에만 무려 70개의 선이 필요하다. 70개의 선을 갖고 있는 손이 원하는 수준으로 동작할리 없다. 실제로 팔동작을 제대로 구현하는 서비스 로봇이 어디 있는가. 산업용 로봇의 경우 크기가 크다보니 옆으로 점핑을 하기도 하지만, 그것도 최근에는 고밀도 협업 로봇이라 하여 중간으로 들어가게끔 한다. 서비스 로봇의 경우에는 그 결과가 더욱 좋지 않기 때문에 가장 잘 만들어졌다고 평가받는 독일의 LWA(Light Weight Arm)의 경우 전부 중공으로 만들어져있다. 현재는 이러한 문제를 해결하고자 국가과제가 진행 중에 있다.
Q 이러한 로봇용 프로토콜 개발이 국내에서 이뤄지지 않고 있는 가장 큰 이유는 무엇이라고 보는가.
그 중요성을 인식하고 있지 못하다는 점이 가장 큰 이유라고 생각한다.
휴보와 같이 전체 플랫폼을 만드는 연구그룹에서는 로봇 네트워크에 대한 심각성과 필요성을 느끼고는 있지만, 국내에서는 비전하는 사람은 비전만 하고 모션하는 사람은 모션만 하다보니 그걸 융합할 때 발생할 수 있는 문제점을 간과하는 경향이 있다. 로봇 플랫폼 전체를 만들어 볼 생각을 하지 않았기 때문에 그 중요성을 인식하지 못하는 것이다. 한편, 대중적 측면에서는 로봇 네트워크라 하면 정보통신망과 관련된 부분을 상기하는 경우가 많기 때문에 로봇 네트워크의 개발과 연구가 필요하다고 했을 때 ‘이미 다 되어 있는 부분이 아닌가’하고 반문하는 경우도 많다. 하지만 최근 들어 정부나 로봇인들 사이에서도 이러한 기술에 대한 필요성과 공감대가 확산되어 나가고 있다.
Q 로봇 네트워크 분야가 발전하게 된다면 그 확장성은 어디까지로 볼 수 있는가.
로봇 뿐 아니라 산업 기기 전반에 모두 적용이 가능하다. 하지만 정보통신망은 굉장히 발전했는데 산업 쪽에서 통신망을 어떻게 쓸 것이냐 하는 부분에 대해서는 발전 되어있지 않다는 것이 문제라고 할 수 있다.
Q 국내에서 로봇용 프로토콜을 개발하게 된다면 어떠한 점에 중점을 두어야 할까.
기술적인 측면에서는 속도 문제, 데이터 양, 정확도 이런 것들이 중요할 것이다. 프로세서와 프로세서 사이의 통신, 시각 프로세서와 모션프로세서 사이에서 어떻게 실시간으로 정보를 주고 받을 것이냐는 모션에 대한 문제도 있고, 정보통신과의 연동문제도 있다. 그러나 무엇보다 로봇 관점에서 개발해야 한다는 기본 마인드를 중심에 두고 이뤄져야한다.
