2019.04.07 (일)

대박난 발명품들 100가지 이야기

대박난 발명품들 100가지 이야기 (89) - 매트릭스, 아이언맨, 스타쉽 트루퍼, 엣지 오브 투모로우, 그리고 한국의 미래 군대...

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많은 공상 과학 영화들에서는 로봇만 아니라 인간이 입으면 초능력을 발휘하게 되는 로봇 슈트가 나온다.
예를 들어 매트릭스 영화에서는 인간들이 로봇슈트를 입고 뱀 같은 로봇들을 상대로 기관총을 쏘며 싸운다.
어벤저스 영웅들의 한 명인 아이언맨도 로봇 슈트를 입고 날아다니며 악당들과 싸운다.

스타쉽 트루퍼 영화에서도 군인들이 로봇 슈트를 입고 로봇에 의해 보호를 받으며 곤충 괴물들과 싸운다.
엣지 오브 투모로우 영화에서도 군인들이 로보슈트를 입고 외계인들과 싸운다.

한편 엘리시움 영화에서도 웨어러블 로봇이 등장한다. 아이언맨과 엣지 오브 투모로우와 달리 매우 간소한 형태를 가진 것이 특징인데 척추신경이 바로 로봇과 연결되어 있기 때문이다. 신경과 바로 연결된 근력 증강 로봇인 ‘엘리시움’ 슈트 자연스럽고 자유로운 동작 가능하나, 몸속에 칩을 넣어야 하는 위험성이 있다.
 
퍼시픽 림 영화에서도 인간이 초대형 로봇과 하나가 되어서 외계인들을 물리치는 장면이 있다.
몇십 년 전에 나온 한국의 로봇 태권 브이는 비록 만화 영화였지만 태권동자가 로봇를 타고 조종하는 
로봇 슈트 영화의 원조에 가까웠다.

이렇게 공상 과학 영화에서는  참 로봇 슈트가 쉽게 만들어지지만 현실은 어떨까?

한국 방위사업청은 국민안전처와 ‘착용형 근력증강 로봇’ 기술을 2020년까지 개발하겠다고 발표했다. 근력증강 로봇은 영화에서 나오는 것처럼 웨어러블 로봇(Wearable Robot) 중의 하나로 이용자의 움직임 및 의도를 파악하여 힘을 증강시키는 장비다.  이 로봇 슈트를 입고 군인들은 방탄 능력을 가지고 초능력으로 뛰어다니며 싸울 수 있고, 첨단 장비 및 무기가 탑재하여 적을 없앨 수 있고, 인공지능과 원격 통신 기능으로 본부와 연락이 가능하다. 심지어 앞으로는 아이언맨처럼 비행능력까지 갖추어 전투 시 인간보다 훨씬 뛰어넘는 능력치를 자랑할 수도 있겠다.

웨어러블 로봇은 힘을 증강시켜야 하는 목적도 있지만, 착용했을 시 어떤 동작이든 간에 사람에게 해를 가하지 않는 방식으로 만들어지고, 총을 막는 방탄과 높은 곳에서 떨어졌을 경우 보호 쿠션의 작용도 기본이다. 

요즘 4차 산업혁명의 기술이 무기 개발에 빠르게 전이되고 있다. 방위산업 기업인 LIG 넥스원의 연구소에서도 앞으로 전장환경을 바꿀 ‘워리어 플랫폼’ 개발에 전력 집중하고 있다. 

근력증강로봇은 미래 보병 체계의 핵심기술이다. 전 세계 선진국에서 경쟁적으로 연구개발에 나서고 있다. 
미래의 전투 환경은 매우 복잡하다. 장병이 휴대하는 개인화기와 군장 등 전투 하중이 늘어나고 담당하는 작전반경도 크게 증가할 것으로 예상된다. 이러한 환경에서 근력증강로봇은 장병의 임무수행 능력을 향상하는데 크게 기여할 수 있다. 산악 등 악조건에서도 무기ㆍ탄약ㆍ 장비를 옮길 때 힘을 덜어주고 전투 효율성은 높여준다고 기대된다.   
  
LIG 넥스원은 2010년부터 착용로봇 연구개발을 시작했다. 유압 파워 팩ㆍ센서 처리 보드ㆍ제어 알고리즘 등 핵심 기술을 확보해 LEXO(Lower Extremity eXOskeleton for Soldiers)란 브랜드로 제품을 선보였다. 

또한 국방과학연구소(ADD)와 함께 방위사업청이 2016년에 착수한 ‘복합 임무형 착용형 근력증강 로봇’ 기술사업에도 참여하고 있다. 2020년에 계획대로 개발이 끝나면 로봇을 착용한 강력한 전투병이 산악을 뛰는 게 가능하다. 최대 70㎏ 무게를 들고 이동할 수 있으며, 40kg의 무게를 들었을 경우 시속 10㎞의 속도로 달릴 수 있다. 완전군장(약 40kg)한 일반 보병의 행군 속도(4km)보다 2배 이상 빨리 움직이면서도 쉽게 지치지 않는다.
   
기술이 발전하면서 로봇 무게는 줄고 있다. 초기 모델(v 1.5)은 착용로봇 자체 무게가 40㎏ 수준이었지만 현재(v 2.0)는 2/3 수준으로 줄었다. 연내 선보일 차기 제품(v 2.5)은 1/3 수준, 2020년께는 10㎏ 이하까지 경량화하는 게 목표다.  

무게는 줄지만, 기능은 더 강화된다. 현재는 하부 근력만 가능하지만 차기 제품(v 2.5)에서는 상부 근력 기능도 추가할 예정이다. 물건을 들어 올리는 능력을 추가하면 무게가 13㎏ 정도인 현궁(휴대용 지대공 미사일)처럼 무거운 무기도 쉽게 들고 오랜 시간 작전할 수 있다. 또한, 평화적 임무에도 사용될 수 있다. 

DMZ 지뢰 제거 작업에 투입하면 남북한 평화지대 구축에도 기여할 수도 있다. 무게가 많이 나가는 지뢰탐지 장비를 들고 작업하는 시간이 늘어나 더 빨리 더 많이 지뢰를 찾아낼 수 있어서다. 지뢰를 제거하는 장병을 보호하는 무거운 방호 장비도 더 튼튼하게 갖출 수 있어 인명 피해를 줄일 수 있다. 
 
컴퓨터가 실시간으로 동작을 감지하고 필요한 곳으로 힘을 보탰다. 실린더는 모터가 만든 동력으로 움직였다. 배터리에서 컴퓨터와 모터에 전기를 공급한다. 어깨 부위에는 ‘조작기’가 달려있어 동력 정보와 배터리 잔량을 확인할 수 있고 감도 조절 및 비상정지 등을 조작할 수 있다. 뼈대와 같은 외골격 기구부가 무게를 지탱하고 힘을 덜어준다. 특수 안경은 다양한 시각 정보를 제공한다. 적외선 카메라가 수풀 사이에 매복한 적을 포착해 알려줄 수 있다. 일반 안경을 쓰고도 그 위에 편하게 쓰고 벗을 수 있도록 보조 장치가 달려있다. 
  
방사청은 민간 주도로 플랫폼 기술 확보에 나선 뒤 시범운용을 통해 군에서 활용 가능한 사업을 발굴한다는 계획이다. LIG 넥스원은 방사청ㆍADD와 민군복합 사업으로 개발을 진행하는데 ‘산업 노동 지원을 위한 착용식 근력증강 로봇기술 개발’ 국책사업, 국방과학연구소 주관 ‘험지 적응형 하지근력 고 반응 제어기술’ 민군겸용 기술사업,  ‘재난 구조 작업자용 첨단 슈트’ 사업 등에 참여하며 관련 기술을 축적하고 있다. 방사청은 “미래 소요와의 연계성 고려한 HW, SW의 표준화ㆍ모듈화 추진하고 있다”라고 한다. 체계 플랫폼은 군수용과 함께 민수용으로도 동시에 사용할 수 있도록 표준화를 추진하고 미래 소요와 연계해 진화적 개발을 이어간다는 입장이다.   
  
근력증강로봇의 적용 대상은 ▶소방 ▶재활의료ㆍ실버산업 ▶ 농업ㆍ일반산업 등 다양하다. 소방용은 무거운 산소통을 지탱해줘 소방관이 한꺼번에 두 개를 착용할 수 있다. 지금은 소방대원이 산소통 한 개만 착용하고 현장에 들어가는데 지하 깊은 곳이나 고층 화재 현장에 도착하면 산소가 부족한 경우가 많다. 사실상 현장만 확인하고 금방 지상으로 나올 수밖에 없다. 그러나 앞으로는 산소통을 하나 더 달아 화재진압 시간을 늘리고 여기에 방열기술을 적용한 슈트까지 더해 생존확률을 높인다는 계획이다.   

생활용 제품은 이미 실용화에 성공했다. 의료보조장치에 가장 먼저 적용됐다. 부상ㆍ장애ㆍ고령화 등의 이유로 정상적인 보행이 어려운 경우 로봇 보조장치가 도와준다. 앞으로 상부 근력 기능이 더해지면 농업과 산업용으로 확대될 수 있다. 무거운 짐을 옮길 때 힘을 덜어줘 노동 강도를 낮추고 부상도 방지한다. 그러나 근력증강로봇은 현재로썬 비싼 장비다. 이미 상용화된 의료용은 보통 3000만 원 정도에 판매되고 있다. 

“병사용 시재품은 1억 원이 넘지만, 개발을 완료한 뒤 양상 단계에 들어가면 의료용보다 낮은 수준으로 비용절감이 가능하다”라고 한다. 

앞으로는 영화 속에서만 볼 수 있었던 로봇 그리고 로봇 슈트 등을 현실에서도 곧 볼 수 있겠다.




이상기 변호사 

·      미국 특허 상표청 등록 특허 변호사

·      로욜라 대학 법대, 법학박사

·       랜다우어 수석 연구원

·       파나소닉 연구원

·       일리노이 주립대학 – 전산학과 석사

·       일리노이 주립대학 - 전산학과 학사


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