미국의 국방로봇 최신 동향
- DARPA 사업 중심으로 -
1. 개요
최근 미국에서는 폭넓은 분야를 대상으로 로봇 개발을 위한 기초 연구 개발을 Carnegie Mellon, MIT 등의 전국의 대학에서 수행되고 있다. 미국방성 국방고등방위연구소(DARPA), 육 군, 해군 등의 방위관계의 조직은 이러한 연구 개발에 막대한 자금을 투입하고 있다. 또한 병력 체계를 첨단기술과 기동성으로 극복하고자 차세대 국방로봇에 대한 막대한 투자를 함으로써 국 방분야에서 압도적인 리더십을 추구하고 있다. 본 고에서는 미국의 최근 국방로봇 기술 현황을 소개하도록 한다.
미국은 1997 년 이후 일본 주도의 로봇 산업에 대응하기 위해 상ㆍ하원에서 로봇 및 지능기 계발전조치의 입법화를 추진한 이래로 로봇 산업에서 인간의 대역으로서의 역할 뿐만 아니라 영 화촬영용 동물 로봇, 가사 보조용 로봇, 해양 및 우주 탐사용 로봇에 이르기까지 다양한 분야에 대한 특화된 기술 개발을 추진하고 있다. 연구소 및 대학에서의 핵심 기술 개발 중 시장 수요가 있는 기술은 기업체 이전을 통하여 상품화를 시도하고 있으며 기업체는 핵심기술을 이어받아 노 약자 보조, 간호 보조용, 청소용, 보안용 등의 서비스 로봇을 상품화하여 판매하고 있다. 최근 미 국에서는 폭넓은 분야를 대상으로 로봇 개발을 하고 있어 그것을 위한 기초 연구 개발도 Carnegie Mellon, MIT 등의 전국의 대학에서 수행되고 있다. 미국방성 국방고등방위연구소(Defense Advanced Research Projects Agency: DARPA), 육군, 해군 등의 방위관계 조직은 이러한 연
1. 개요
2. 로봇의 군사적 응용 3. 국방로봇 종류 4. 맺음말 진태석
동서대학교 메카트로닉스공학과/교수 [email protected]
* 본 컬럼은 동서대학교 메카트로닉스공학과에서 작성한 내용입니다. 본 내용과 관련된 사항은 동서대학교 메카트로닉스 공학과 진태석 교수(☎ 051-320-1541)에게 문의하시기 바랍니다.
** 본 내용은 필자의 주관적인 의견이며 IITA 의 공식적인 입장이 아님을 밝힙니다.
구 개발에 막대한 자금을 투입하고 있다. 또한 병력체계를 첨단기술과 기동성으로 극복하고자 차세대 국방로봇에 대한 막대한 투자를 함으로써 국방분야에서 압도적인 리더십(Absolute Leadership)을 추구하여 21 세기 군사패권의 핵심도구로 이용하고 있다. 본 고에서는 미국의 최 근 국방로봇 기술 현황을 소개하도록 한다[1],[2].
2. 로봇의 군사적 응용
I 부에서 언급한 것과 같이 로봇 개발을 추진하는데 있어 국방 및 방위 분야가 큰 역할을 담 당하고 있다. 미국 국방총성(DOD)은 군사용 기계의 자동화라고 하는 장기적이면서도 긴급성의 높은 지지를 연방 의회로부터 받고 있다. 2015 년까지 지상 전투 차량의 3 분의 1 로 무인 주행 화를 계획하고 있고 로봇형 비행기의 이용 확대도 계획하고 있다.
미국의 로봇 개발에 관련한 중소기업에서는 로봇공학, 센서공학 등의 신기술의 개발에 임하 고 있으며 방위 및 항공 우주 관련 분야에 많은 자금이 투입되는 혜택을 받고 있다. 방위 지출이 가지는 주기적인 성질에도 불구하고, 연구기관은 고도의 로봇 개발에 투자하고 있고 향후에도
<자료>SRI Consulting Business Intelligence
(그림 1) 로봇의 군사적 이용에 관한 value chain
자금 투입을 계속할 가능성이 높다. 방위 로봇 산업에서는 대학의 연구기관에서부터 상업용 제 조업자까지 많은 조직이 몇 개의 중요한 응용 분야에 참가하고 있다. 미국에 있어서의 방위용 로봇 개발에 적극적으로 참가하고 있는 주된 조직은 (그림 1)에 나타낸 것과 같다[3],[4].
3. 국방로봇 종류
가. DARPA 사업
DARPA 는 지금까지 고도의 로봇 연구를 추진하는 중심적인 역할을 이루어 왔지만, 그 연구 의 상당수는 실제로 이용하려면 적어도 10~15 년이 필요한 것이다. 게다가 DARPA 에 의한 자 금이 제공된 프로젝트의 85~90%는 장기적으로 보면 성공하지 못했다. 예를 들면, DARPA 는 다양한 방위에 응용할 수 있는 클라이밍 로봇을 개발하기 위해서 많은 중요한 프로젝트에 대해 서 자금을 제공하고 있다.
DARPA 가 자금을 제공하는 프로젝트 중의 하나인 RiSE(Robots in Scansorial Environments;
수직 급경사와 같은 환경하에서도 이동할 수 있는 로봇)에는 스탠포드 대학도 참여하고 있다.
스탠포드 대학의 Web 사이트에 의하면 「RiSE 프로젝트는 펜실베이니아 대학, 카네기 멜론 대 학, 스탠포드 대학, 캘리포니아 대학 버클리공대, 루이스앤클럭 대학 및 Boston Dynamics 사(매 사추세츠주 보스턴)에 의한 공동 연구이며, 나무 등을 오르는 동물에 대한 연구로부터 수집한 원칙에 근거하여 재빠르게 동작하는 클라이밍 로봇을 개발하는 것을 목적으로 하고 있다」라고 한다[5],[6].
RiSE 의 플랫폼은 현재 6 족을 가진 다족로봇이다((그림 2) 참조). 6 족 로봇은 각각의 다리의 뒷부분에 부탁된 발톱이나 점착성 물질을 이용하여 급경사 지형을 오를 수 있도록 하였다. 차세 대의 RiSE 에는 현재 스탠포드 대학에서 개발 중인 건식 접착 기술을 탑재할 예정이다.
Sprawletters 로봇(그림 3)은 이동 동력학, 다리설계, 다리보정에 대한 각종 아이디어를 테
(그림 2) RiSE 프로젝트의 로봇: Rhex (그림 3) RiSE 프로젝트의 로봇: Sprawlettes
스터하기 위해 설계된 손바닥 크기의 6 족을 가진 프로토타입이다. 산악과 같은 험준한 환경에 서도 쉽게 이동할 수 있도록 모듈 형태의 6 족을 갖고 있고 아날로그 컴파스, 2 개의 빛 센서, 전 방의 비디오 캡처를 위해 Beacon 으로 사용되는 LED 를 장착하고 있다[15].
나. 휴대용 무인지상차량(UGV)
미 육군은 2006 년 Foster-Miller 社에서 제작한 로봇「Talon」을 실전에 투입하여 로봇에 머신건을 장착하여 원격제어가 가능하도록 할 계획이다. 이 로봇에는 머신건「M240」또는
「M249」이 탑재가 가능하다. 이번에 제작된 Talon 이나 iRobot 社의 PackBot 를 포함한 몇 개의 로봇은 전투중에 아프가니스탄의 트라보라의 동굴 내부에 있어서의 사진 촬영과 같은 감시 /첩보 임무수행에 이용되었다. 다른 로봇은 폭탄이나 지뢰를 처리하는「distruptors」라고 불리 우는 파괴총을 장착하고 있다. 머신건을 장비한 로봇 차량을 사용함으로써 병사는 원격의 안전 한 장소에서 적을 공격하는 것이 가능하게 된다. 대부분의 로봇과는 달리 머신건을 장착한 Talon 은 자율주행을 하지 않고 인간이 무선 또는 네트워크를 이용한 원격 위치제어 및 총 제어
(그림 4) 머신건 M240/M249 을 장착한 타론로봇(TALON robot)
(그림 5) OCTOR robot
를 하게 되어 있다. Talon 의 주요사양으로는 중량이 약 36 킬로그램으로, 시속 약 8.4km 의 속 도로 약 32 킬로미터의 배터리 주행이 가능하다. 로봇이 동작하는「wake up」모드에서는 1 회 의 배터리 충전으로 약 1 주간 가동할 수 있다. Talon 은 보스니아 내전에서의 수류탄을 제거하 거나 세계 무역센터빌딩의 벽돌조각과 돌 철거에도 이용되었다. Foster-Miller 에서는 다양한 미 군 기관보다 6,500 만 달러 이상의 수주를 받고 각종 군용로봇을 개발하고 있다[7],[16].
UGV 나 동종의 로봇은 벌써 다수가 군사 목적으로 이용되고 있어 업계에서는 UGA 시장의 큰 성장을 기대하고 있다. 연구자나 개발자에게 있어서는 이것은 찬스이며 특히, 현행의 UGV 보다 유연하고 배치가 용이한 로봇을 개발하면 이 찬스를 살릴 수 있을 가능성은 높아진다. 미 국에서는 이 분야에 개발이 진행되고 있어 비교적 단순한 군사용 로봇은 벌써 실전에 이용되고 있다. 이러한 로봇은 다양한 상황에서 병사를 강력하게 지원하고 있지만, 전투에는 직접 관계되 지 않았다. 다만, 장래적으로는 로봇 시스템이 적극적으로 전투에 참가해 나갈 가능성도 있다.
포스터ㆍ밀러社(매사추세츠주 보스턴)는 벌써 타론(Talon) UGV 2 플랫폼의 armed version 을 개발하고 있다. armed version 타론로봇은 도시지역에서의 전투용으로 적용할 수 있도록 머신 건이나 그레네이드란챠라고 하는 무기를 탑재할 수 있도록 되어 있으며((그림 4) 참조) 향후, 이 외에도 동종의 전투용 로봇 개발이 기대되고 있다.
다. 의료용 로봇
전쟁이 일어나면 인적 피해가 발생하는 것은 피할 수 없다. 전장에서 부상자를 구조하는 시 스템이나 또는 수술을 보조하는 시스템 등의 개발이 진행되고 있다. 예를 들어, 카네기 멜론 대 학으로부터 스핀아웃해 설립된 Applied Perception 社(펜실베이니아주 피츠버그)에서는 부상자
(그림 6) 부상자 이송용 로봇 및 부상자를 치료할 수 있는 로봇닥터
를 안전한 장소에 이송 및 보조를 실시하는 로봇이 개발되고 있다((그림 6) 참조). 또한, 야전병 원에서 의료활동을 보조할 수 있도록 로봇에 의한 외과 수술 시스템 개발에도 구상을 하고 있다.
「수술 캅셀(Trauma Pod)」이라고 불리우는 전시용 로봇 외과 수술 유닛의 개발에 대해서도 국방총성 국방고등연구사업국(DARPA)의 프로젝트로서 연구개발을 추진중에 있다[8],[17].
라. 4 족 견마형 로봇
마사요시기동대의 후치코마(TV 에서는 ‘타치코마’)는 거미를 모델로 한 다족 AI 로봇겸 Armed shirts 였지만, 미 국방성에서는 실제로 동물ㆍ곤충을 모델로 한 군사 로봇의 개발에 착 수하고 있다. 4 족 견마형 로봇개발은 미 육군 「장갑 전투차량ㆍ병기 사령부」(Tank-Automotive and Armaments Command: TACOM)가 중심이 되어 전시에 식량 및 군수보급을 수행할 수 있 는 견마형태의 로봇을 개발하기 위해 Yobotics 社와 75 만 달러, Boston Dynamics 社와 150 만 달러, 합계 225 만 달러의 개발 계약을 맺었다[9].
오늘날 보병은 전 무장시 45kg 이상의 장비를 보유하게 된다고 한다. 이러한 군사장비는 군 인 체력에 대한 부담과 불평을 야기시킬 수 있다. 군사기술의 고도화가 진행됨에 따라 장비의 중량은 가중되고 더욱이 전시에는 장비를 운반해야 하는 부담과 병사에 밀착되어 구동될 수 있 는 로봇을 요구하게 된다. 차바퀴나 캐터필러를 사용한 로봇이라면 대응할 수 있는 지형이 한정 되어 있기 때문에 험한 산악지대나 진흙땅에서도 구동할 수 있는 로봇의 컨셉으로 4 족 견마형 로봇이 개발되고 있다.
4 족 로봇의 성능에 결정적인 영향을 주는 것이 시각 정보의 정확한 분석 및 처리에 있다고
(그림 7) 견마형 로봇의 개념도
볼 수 있다. 장애물을 시각적으로 인식하고 그것을 회피하는 행동을 인간이나 동물은 자연스럽 게 인식하고 있지만, 로봇에게 이것을 시키려면 고도의 기술을 필요로 한다. 특히 로봇이 고속으 로 달리는 중에 원근 감각을 인식시키는 것이 대단히 어려운 것 같다.
보스턴ㆍ다이내믹스社는 이러한 문제를 해결하기 위해서 NASA(미 우주개발국)의 제트 추진 연구소의 기계시각연구그룹과의 공동연구에서 2 개의 카메라로 동일한 대상의 이미지를 취득하 고 그 2 개의 이미지를 중층화시켜 원근 감각을 인식할 수 있는 인간과 같은 시각시스템을 구현 하여 문제점을 해결하고자 하였다. 그리고 차량형 로봇이나 병사가 행동할 수 없는 지형에서의 군사 작전이 필요한 것을 대비하여 견마형 이외에도 말벌과 같은 곤충형, 뱀형, 또는 로브스타형 태도 개발되고 있다. 미해군에 많은 역할을 담당하고 있는 로브스타형 로봇은 적에게 감지되지 않고 거친 바다 밑을 이동할 수 있는 로봇ㆍ로브스타는 연안의 지뢰 탐사 작업을 주 임무로 이 용되고 있다[10].
(그림 8) BigDog robot
(그림 9) Biomimetic Underwater Robot Program 으로 개발된 로봇ㆍ로브스타.
마. 시큐리티/조사 로봇
Northrop Grumman 사의 자회사 Remotec 社(테네시주 오크리지)는 시큐리티 용도의 로봇 을 개발하는 미국 기업들 중의 하나이다. 동사의 F6A 로봇(그림 11)은 공항에서의 대테러방지 및 위험물질 제거를 위한 용도로 개발되었다. F6A 로봇은 높이가 1.2m 로 비행기내의 통로를 통과할 수 있을 정도로 폭이 좁게 만들어져 있으며, 최고 시속 5.6km 로 이동할 수 있다. 더욱 이, 몸체 상부에 물건을 집어 수 있는 긴 Arm 과 궤도형태 바퀴구조로 급격한 계단을 오르내릴 수도 있다. 위험 물건을 제거하는 것이 아니라 구역 내에서의 순찰기능도 수행할 수 있다. 이러 한 보안 및 안전확보를 주 임무로 하는 로봇 이용이 향후 증가할 것으로 보여진다[11],[12].
지금까지 하천이나 호수, 저수지 등의 수질을 조사할 때, 현지에 나가 채집한 물의 샘플을 연 구실에 가지고 돌아가 분석하므로 그에 따른 인간의 수고 및 시간이 많이 걸리는 작업이었다.
(그림 10) iRobot 사의 군사용 로봇 PackBot
(a) F6A - The Industry’s Most Versatile Platform
(b) Mark V-A1 - Highly Versatile, Robust, All-Terrain Platform
(c) Mini-ANDROS II – Compact, Capable, Two- Man-Portable Platform
(d) Wolverine - Outdoor, All-Terrain Workhorse
(그림 11)
하지만, 시라큐스 대학(뉴욕주 시라큐스)의 연구원들은 네트워크를 이용한 수중 로봇「Remote Underwater Sampling Station(RUSS)」 개발을 진행시키고 있다. 이 수중로봇이 완성되면 전미 중의 수계를 실시간으로 분석하는 것이 가능하게 된다. 현재 개발팀은 뉴욕시민이 생활용수로 사용하고 있는 세네카강과 거기로 연결되는 수역에 흐르는 물을 조사하고 있다. 개발자들은 본 개발이 미국의 수로를 테러 공격으로부터 지키기 위해서 필요하게 될 것으로 기대하고 있다 [13],[14],[18].
4. 맺음말
한국이 국방로봇 분야에서 두각을 나타내는 이유는 북한과 대치하고 주변 강대국에 둘러싸 인 군사적 환경과 잘 발달된 IT 산업 인프라 때문이다. 또한 출산기피에 따른 병역자원 감소도 군사용 로봇개발을 부추기는 요인이다. 한국방과학연구 관계자는 “한국은 부족한 병역자원을 대 신할 자동화 수요가 크고 군수산업도 발달해 군사로봇의 수요와 생산이 균형을 맞추고 있다”고 말했다. 또한 “지상용 군사로봇에 적용되는 자율항법기술은 자동차산업에도 큰 파급효과가 있 다”면서 민간기업들의 적극적인 관심을 촉구했다.
최근 끝난 MBC 드라마 ‘주몽’에서 강철검을 만들어 한나라의 공격을 막아내고 고구려를 세 우는 데 혁혁한 공을 세운 대장장이 모팔모가 등장한다. 당시 주몽이 나온 부여는 강철 제조술 이 떨어져 한나라의 속박을 받는 신세였다. 드라마에서 모팔모는 수백 번의 노력 끝에 쇳물에 황토와 조개를 섞어 쉽게 깨지지 않는 강철검을 만드는 초강법을 개발한다. 모팔모가 만든 강철 검과 철갑옷을 입은 고구려 병사들은 용기백배하여 한나라에 맞서고 앞선 제철기술은 훗날 수ㆍ 당제국과 겨루는 기초가 되었다. 요즘 개발이 한창인 군사용 로봇은 21 세기의 강철검이자 철갑 옷이라고 할 수 있다. 적의 포화에 전투차량이 파괴되어도 우리 군사들이 다칠 이유가 없는 로 봇이야말로 궁극의 무기체계이기 때문이다.
전시상황에도 국민 총동원이 어려운 민주국가에서 곧바로 실전에 투입 가능한 전투로봇의 국산화는 매우 중요한 의미를 지닌다. 어느 나라를 막론하고 요즘 신세대들은 국가를 위해서 기 꺼이 목숨을 바치려는 성향이 약하다. 따라서 로봇 기반의 전투부대를 갖춘 국가는 그렇지 못한 나라에 비해 군사적 선택의 폭이 넓다. 로봇무기가 적국에 주는 심리적 압박 효과도 무시할 수 없다. 설사 상대측도 유사한 로봇무기를 갖춘 경우는 교전을 해도 인명 피해가 없기 때문에 협 상의 여지가 높아질 것이다.
<참 고 문 헌>
[1] http://www.darpa.mil/
[2] http://www.foster-miller.com/lemming.htm [3] http://www.appliedperception.com
[4] http://yobotics.com/robowalker/robowalker.html [5] http://www-cs.stanford.edu/group/roadrunner [6] http://www.ai.sri.com/centibots
[7] http://www.irobot.com [8] http://www.engadget.com
[9] http://www.defense-update.com/products/p/pacbot.htm [10] http://www.intuitivesurgical.com/products
[11] http://www.es.northropgrumman.com/remotec [12] http://www.newscientisttech.com/article/
[13] http://www.bostondynamics.com/content/sec.php?section=BigDog [14] http://www.newscientisttech.com/article/
[15] SRI Consulting Business Intelligence Explorer Program
[16] Robotic Industries Association(RIA) ｢The Robotics Market: Year 2006 Results and Trends｣
[17] http://www.roboticsonline.com/public/articles [18] 전자신문(http://www.etnews.co.kr/news) 2007/03/09
