서울시립대학교 기계정보공학과 황면중 교수 / 사진. 로봇기술
서울시립대학교 기계정보공학과 황면중 교수는 기계정보공학과 교수로 재직하면서 로보틱스 연구실 UOS Robotics Lab을 설립하고 로봇에 대한 연구를 진행하며 인력 양성에 이바지하고 있다. 더불어 그는 학부생들의 로봇 및 자율주행 관련 역량 강화에 기여하기 위해 자율주행 학과 동아리를 지도하고, 로봇 관련 외부 경진대회에 참여할 수 있도록 지원하고 있다. 이렇게 로봇 인력 양성에 기여하며 다채로운 로봇기술을 연구하는 황면중 교수의 이야기를 들어봤다.
Q. 귀하에 대한 소개.
KAIST 기계공학과에서 학사, 석사, 박사 학위를 취득했고, 미국 케이스 웨스턴 리저브대학교에서 박사후연구원, 삼성전자 생산기술연구소 로봇시스템그룹에서 책임연구원으로 활동했다. 이후 한라대학교, 한국교통대학교 교수로 근무했으며 이후 2021년 3월부터 서울시립대학교 기계정보공학과 교수로 재직하면서 로보틱스 연구실 UOS Robotics Lab을 이끌고 있다.
Q. 주요 연구 분야에 대해 소개하자면.
로봇 모션/제어/조작, 로봇 비전, 자율주행로봇 등 로봇 공학 분야를 연구하고 있으며 산업용 로봇 분야에 적용할 수 있는 기술에 초점을 두고 있다.
사진. 서울시립대학교 기계정보공학과 황면중 교수
Q. 참여하는 소방용 4족보행 로봇 기반 인명 탐지·화재 진압 솔루션 개발 및 소방 로봇· 센서 실증 과제는 무엇이며 귀하는 어떤 연구를 담당하는가.
소방용 4족보행 로봇 기반 인명 탐지·화재 진압 솔루션 개발 및 소방 로봇·센서 실증과제에 참여함으로써 기본 로봇 산업 대비 재난 및 돌발 상황에 대체 가능한 기술을 연구한다.
이 과제는 한국로봇융합연구원이 주관해 6년간 진행하는 대규모 프로젝트이다. 인명 탐지 및 화재 진압을 위한 소방용 4족보행 로봇과 이를 위한 센서를 개발하고 실증하는 국책과제이다.
화재 현장이라는 특수한 환경에서 로봇과 시스템을 도입하려는 과제이기 때문에 돌발 상황에 대체하고 자율적으로 작업을 수행하는 기능 등 기존에 주로 진행하는 연구와 별개로 완성도 높은 기술을 연구한다.
우리 연구팀은 인명 탐지 과정에서 필요한 로봇 작업 구현을 담당하고 있으며, 매니퓰레이터를 장착한 4족보행 인명 구조 로봇이 문 열기, 밸브 여닫기 등의 화재 현장에서의 필요 작업을 수행할 수 있도록 대상물 인식, 자세 추정, 경로 계획 등의 연구를 진행한다.
더불어 이 과제를 진행하면서 대상물의 인식을 위한 로봇 비전에 대한 부분을 집중적으로 연구하고 있으며 이를 기반으로 기존에 주로 진행하던 모바일 매니퓰레이션 연구를 보행로봇 기반 매니퓰레이션으로 확장할 예정이다.
Q. 그 외 진행하는 연구과제가 있다면.
최근에는 대상 시스템을 고정된 형태의 매니퓰레이터로 제한하지 않고, AMR의 자율주행 연구와 모바일 매니퓰레이터의 운동 계획 등으로 확장하면서 활발한 연구를 수행하고 있다. 그중에서 모바일 매니퓰레이터의 경우 제조 현장 또는 서비스 환경에서 다양한 작업이 가능함을 고려해 모션 계획과 제어 방법에 대한 연구를 수행하고 있다.
특히 모바일 매니퓰레이터의 운동 계획에 대해 집중해 연구를 수행하고 있는데, 산업용 뿐만 아니라 서비스용에서 활용이 가능한 기술을 개발할 예정이다. 이를 위해 복잡한 운동 계획을 처리할 수 있는 로봇 운동 최적화, 비전, 학습에 대한 연구를 진행한다.
사진. 서울시립대학교 기계정보공학과 황면중 교수
Q. UOS Robotics Lab에 대해 소개하자면.
연구실의 명칭은 학교 영문이름의 약자(University Of Seoul)를 의미하고 있다. 2021년도에 오픈해 현재는 박사과정 1명, 석사과정 4명, 학석사연계과정(4학년) 5명의 학생이 연구를 수행하고 있으며, 올해에는 5명의 4학년 학생들이 모두 석사과정에 합류할 예정이다.
우리대학 기계정보공학과는 전통적인 기계공학과와 달리 정보공학을 같이 교육하는 학과이다. 이에 학생들의 소프트웨어 역량이 우수하고, 팀 프로젝트 경험이 많다. 학부인턴들과 대학원 신입생들의 초기 연구역량 강화를 위해 로봇 관련 외부 경진대회 참여를 독려하며 단기간에 팀 프로젝트를 수행하며 실제 문제 해결과정을 경험하도록 지도하고 있다. 그중 대표적인 결과로는 2022년과 2023년 국제 RoboCup ARM(Autonomous Robot Manipulation) Challenge 부문에서 우승을 한 것이다. 로봇 비전과 매니퓰레이션 알고리즘에 대한 경진대회였는데 대학원생들과 학부인턴들이 팀을 이뤄 좋은 결과를 도출할 수 있었다. 최근에는 IROS2024 학술대회에서 열린 Robotic Constuction Challenge에서 준우승을 차지했다.
학생들의 역량을 높이는 비결은 자율주행 학과 동아리 운영이다. 함께 협력하면서 협동심을 기르고 자율주행레이싱이라는 주제로 자율주행 기술 연구에 몰입할 수 있는 자율주행 학과 동아리를 운영하며 연구실에서 얻을 수 없는 데이터를 확보할 수 있도록 지원하고 있다. 그렇기 때문에 대학원생도 참여하고 있지만 학업에 집중해야 하는 학부생들이 높은 참여율을 보이며 방학에서도 연구를 진행하는 등 뜨거운 열정을 보여주고 있다. 그 결과, 2024 자율주행 로봇레이스 2차 대회 최우수상, 2023 자율주행 로봇레이스 1차 대회 우승 등을 차지하는 성과를 기록했다.
사진. 서울시립대학교 기계정보공학과 황면중 교수
Q. 연구실의 차별화된 장점이 있다면.
자체적으로 보유한 로봇 시뮬레이션 기술을 통해 실제 작업 환경을 재현하기 때문에 효율적으로 연구를 진행해 연구시간을 단축시키고 있으며 그 결과, 우수한 결과물을 도출시키고 있다. 또한 어느 연구소 못지않은 다양한 로봇 시스템들을 보유하고 있다. 따라서 학생들이 시뮬레이션으로 검증한 완성도 높은 알고리즘을 실제 로봇에 테스트해 볼 수 있다.
Q. 로봇을 연구하려는 후배들에게 조언 한 마디 부탁한다.
최근 로봇에 대한 수요가 증가함에 따라 기대치가 높아지고 있다. 하지만 로봇을 개발하는 과정에서 기술적인 요인으로 한계점이 있는 것을 발견하면서 상상과 이상에 부딪칠 수 있다. 이럴 때 실패를 두려워하지 않고, 문제의 원인을 찾기 위해 직접 현장의 소리를 집중해야 한다.
이를 위해 연구와 관련된 작업 현장을 직접 관찰하고 실제 업계 등 관련자와 소통한다면 연구에 도움이 될 수 있다. 이를 통해 이상과 현실의 경계를 허물고 실생활이나 기업에서 적합하게 적용될 수 있는 기술을 개발하는데 중요한 발판을 마련할 수 있다.
로봇을 제대로 활용하기 위해서는 하드웨어와 소프트웨어 경험을 갖춰야 한다. 로봇에 문제가 발생할 때 확실하게 대응할 수 있기 때문이다. 예를 들어 로봇은 제작 과정, 회로 문제, 소스코드 버그, 알고리즘 논리적 오류 등 다양한 원인으로 문제점이 발생해 로봇 메커니즘의 디버킹이 쉽지 않은 편이다.
이처럼 로봇은 부품, 기술 등이 결합된 결과물이기 때문에 시행착오를 거친다고 해도 지속적으로 연구를 진행하며 관련 오류를 줄이고 이러한 과정을 통해 원리를 파악하면 긍정적인 결과를 도출할 수 있다.
Q. 앞으로의 연구방향은.
로봇 비전과 학습에 대한 연구를 확장하기 위해 현재 진행하는 연구 과제뿐만 아니라 다양한 로봇을 활용해 제조, 건설 등 사람을 대체할 수 있는 솔루션을 연구를 지속적으로 진행할 예정이다.
또한 연구뿐만 아니라 로봇 전문 인력 양성에도 앞장설 계획이다. 최근 로봇 산업이 급상승함에 따라 전문 인력에 대한 수요가 증가하고 있다. 우수한 인력 양성 및 공급에 기여하고 더 나아가 국내 로봇 시장 발전에도 이바지할 계획이다.
