MIT 꺾은 KAIST 보행 로봇…"밤새 AI 알고리즘 짠 결과"

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'올해의 KAIST인' 선정 '로봇 장인' 명현 교수
英 로봇 자율보행 대회서 우승
각종 학술대회도 '최우수' 휩쓸어
AI로 시각·촉각센서 역할 대체
"원전 점검·우주탐사서 큰 역할"

지난해 6월 영국 런던에서 열린 사족 로봇 자율보행 경진대회(QRC·Quadruped Robot Challenge). 한국 대표로 나선 KAIST 사족 보행 로봇이 비탈지고 울퉁불퉁한 다각형 박스 장애물과 계단을 휙휙 넘으며 전진하자 환호가 터져 나왔다. KAIST 로봇은 물컹한 스펀지가 배치된 마의 구간마저 어렵지 않게 통과했다. 미국 이탈리아 프랑스 홍콩 등 11개 팀이 참가한 이 대회에서 KAIST의 최종 점수는 246점. 압도적인 1위였다. 60점으로 2위에 그친 미국 MIT 팀은 믿기지 않는다는 표정으로 KAIST 로봇을 향해 “유 윈(You win)”이라며 엄지를 치켜세웠다. 최근 ‘올해의 KAIST인 상’을 수상한 명현 KAIST 전기 및 전자공학부 교수(사진) 얘기다.

명 교수는 15일 한국경제신문과 만나 “자율 보행 로봇 제어기 ‘드림워크’가 우승 비결”이라고 말문을 열었다. 드림워크는 로봇이 라이다(레이저로 주변을 측정하는 장치)나 비전(3차원 인식 장치) 등 시각·촉각 센서 도움 없이 걸을 수 있게 하는 소프트웨어(SW) 기술이다. 명 교수팀이 독자 개발한 드림워크는 로봇 몸체 센서와 관절 센서 정보만으로 계단을 오르고 험지를 보행한다.

드림워크는 ‘심층 강화학습’ 방법론으로 학습하는 두 개의 신경망으로 구성됐다. ‘상황 추정 네트워크’가 환경을 해석하면 ‘정책 네트워크’가 추정한 상황을 바탕으로 로봇을 제어한다. 모든 학습은 계단, 움푹 파인 곳 등 다양한 시뮬레이션 환경에서 수행한다. 잘 걸으면 드림워크는 로봇에게 보상을 주고, 잘 걷지 못하면 페널티를 준다. 로봇이 스스로 보상받도록 알고리즘을 구성했다.

개발 과정에선 참고할 만한 선행 연구가 없어 애를 먹었다. 명 교수는 “자율 보행을 완벽하게 구현하는 기술이 없다 보니 8명의 연구실 학생이 모든 알고리즘을 일일이 짤 수밖에 없었다”며 “밥 먹듯 밤을 새웠다”고 전했다.

QRC에서 KAIST가 거둔 성과는 ‘우승’이라는 타이틀보다 ‘자율 보행’을 증명했다는 데 있다. 사람이 수동 조작으로 로봇을 조종할 수 있지만 로봇이 조종자의 시선을 벗어나면 와이파이 등 별도의 무선통신을 통해 센서 정보를 수신해 조종하는 수밖에 없다. 통신 지연이나 두절로 센서 정보 취득이 원활하지 못한 상황이 발생하면 로봇의 기능을 잃는다. 인공지능(AI)인 드림워크는 스스로 학습하기 때문에 조종자 없이도 자율 보행이 가능하다.

학부와 석·박사 과정을 모두 KAIST에서 마친 명 교수가 이끄는 연구팀은 지난해 QRC 우승 외에 로봇 분야 최대 학술대회인 ‘IEEE ICRA’가 주최한 ‘힐티슬램챌린지(HILTI SLAM Challenge)’에서 라이다 분야 전체 1위와 비전 분야 학계 1위를 했다. IEEE 국제 로봇·자동화 저널 ‘최우수 논문상’도 받았다.

명 교수는 “건설 현장과 원자력발전소, 검문소 등에 사족 보행 로봇을 투입하면 사회적 비용을 줄일 수 있다”며 “미래엔 우주 무인 탐사에서도 로봇이 활약할 것”이라고 말했다.

대전=강경주 기자 qurasoha@hankyung.com