원격조종 장난감 처럼 끊임없이 사람의 조종을 받거나, 청소용 로봇 처럼 사전에 입력된 프로그램에 따라 제한된 장소에서 임무를 수행하는 로봇은 군사용으로는 아무런 의미를 부여할 수 없다.
한치 앞도 내다볼 수 없는 칠흙같은 어둠속에서 적외선 카메라와 열감지 카메라 등을 통해 적진의 움직임을 세밀히 탐색하고 이 정보들을 본대에 보고한다. 퍼붓는 장대비도 마다하지 않고 임무를 수행하며 산넘어 후방에 있는 본대와의 교신이 끊어진 상황에서도 스스로의 판단에 따라 주어진 임무수행을 완수한다.
‘무인자율화’ 로봇병사의 관건
바로 전장이라는 극한 상항에서 인간 병사를 대신해 적진을 정찰하고, 필요하다면 적을 향해 무기를 발사하는 군사용 로봇이 담당할 역할이다.
SF영화속에 나오는 ‘사람보다 더 뛰어난 군사용 로봇’과 비교 한다면 한참 낮은 단계의 이야기로 들리지만 실제로 이러한 수준의 군사용 로봇은 세계 어디에도 없다는 것이 전문가들의 일반적인 견해다.
이유는 군사용 로봇에 로봇병사라는 이름을 붙일수 있는 핵심인 ‘무인자율화’부분 때문이다. 무인자율화란 말 그대로 인간 병사의 조종을 받을 수 없는 극한 상황속에서도 스스로 지형지물을 판단해 목적지로 이동하고, 목적지에서 적진 정찰 등의 임무를 수행하는 것이다.
이처럼 지금까지의 군사용 로봇과는 차원이 다른 진정한 군사용 로봇이 개발되고 있다.
바로 다음달부터 오는 2012까지 6년간 총 460억원(정부334억, 민간 126억)의 자금을 투입해 개발되는 ‘네트워크 기반 다목적 견마형 로봇’이다.
첫 3년간은 응용연구로 군사용 로봇 제작에 필요한 기반기술과 각 부분간의 안정성에 초점을 둔 개발이 이루지고, 2단계 3년간은 시험개발로 완성된 군사용 로봇의 결과물을 보여주게 된다.
정부가 팔을 걷어 부치고 나서는 군사용 로봇 개발 프로젝트로는 최초이자 초대형인 이 프로젝트는 국방부 산하의 국방과학연구소(ADD)가 주관하고 정보통신부 산하의 한국전자통신연구원(ETRI), 과학기술부 산하의 한국과학기술연구원(KIST)이 공동개발에 나선다.
또한 산자부 산하 한국생산기술원이 개발에 나서는 ‘다족형 견마로봇 플랫폼 개발’ 역시 ‘네트워크 기반 다목적 견마형 로봇’개발사업의 큰 틀안에 포함되게 된다.
군사로봇 핵심, 네트워크기반 견마형로봇
즉 ‘네트워크 기반 다목적 견마형 로봇(이하 견마형 로봇)’개발사업을 통해 로봇의 ‘무인자율화’ 기술과 네트워크를 통한 통합운용 기술을 확보하고, 이 기술을 통해 서로 다른 플랫폼의 군사용 로봇을 운용한다는 계획이다.
결국 국내 군사용 로봇 개발의 핵심은 ‘견마형 로봇’ 개발이다.
더욱이 로봇 본체 뿐만 아니라 탑재되는 소프트웨어, 네트워크 통신 등 최첨단 기술이 결합되는 로봇기술의 특성상 내로라하는 국내 연구기관과 방산업체들이 참여하는 민군 겸용 기술개발로 진행된다.
1단계에만 약 255억원을 투자하는 ‘견마형 로봇’ 개발은 ADD가 전체 개발 주관 및 자율주행 부분의 개발을 담당하고, 위아쪾삼성테크윈쪾로템쪾동명중공업쪾삼성탈레스 등이 로봇의 본체 개발을 ETRI가 통신 네트워크 부문을, KIST가 다수의 로봇들을 통제 지휘하는 협조제어시뮬레이터 부문의 개발을 담당한다.
좌우 각 3개씩 모두 6개의 바퀴를 이용해 이동하는 ‘견마형 로봇’ 개발의 최대 핵심인 무인자율화 부분은 ADD가 20여명의 연구원으로 직접 개발에 나서고, 인건비를 제외한 순수 연구개발에만 50억원의 예산이 투자된다.
현재 국내 군사용 로봇의 무인 자율화 수준은 3~4레벨 수준으로 평가되고 있다. 미국이 군사용 로봇을 개발하면서 로봇의 무인자율화 성능을 총 10레벨로 분류했으며, 현재 미국은 6~7레벨 수준의 기술개발을 진행중이다.
이번 ‘견마형 로봇’ 개발을 담당하고 있는 ADD 무인자율화연구팀의 박용운 책임연구원은 “지난 2년간 XAV(eXperimental Autonomus Vehicle) 시리즈의 선행기술 개발을 통해 현재 국내 군사용 로봇의 무인자율화 수준은 미국 기준으로 4레벨 수준에 올라서 있다.
다목적 견마형 로봇’과 다족형 견마로봇이란?
다목적 견마형 로봇이란?
네트워크 기반 다목적 견마형 로봇은 6개의 바퀴를 이용해 주행하는 로봇이다. 견마형이라는 명칭 때문에 관절형 다리를 가진 로봇을 연상하기 쉽지만 ‘견마형’이라는 명칭은 개의 정찰 감시 능력과 말의 수송 능력을 로봇으로 구현한다는 의미에서 붙여진 이름이다.
바퀴를 가진 형태이므로 산악지대와 같은 지형에서는 활용하기 어렵지만 기술개발이 완료되면 들판이나 얕은 언덕형태의 지형에서 최소 시속 15Km에서 최대 40Km의 속도로 무인자율 주행이 가능하다. 특히 6개의 바퀴에는 각각의 구동모터가 장착돼 있어 평탄하지 않은 지면이나 계단 등도 올라가는 것이 가능하다.
동력부분은 소형 가솔린 엔진을 이용해 발전기를 돌리고 여기에서 발생한 전력으로 구동 모터를 돌려 이동 및 탑재된 로봇팔, 감시장치, 무기 등을 작동시킨다. 또한 총 무게는 약 800Kg으로 100Kg내외의 무기와 감시장치 등을 탑재하게 되며, 수송용으로 사용하면 100Kg 내외의 물품을 수송할 수 있게 된다.
다족형 견마로봇이란?
산자부 산하 생산기술원이 개발하려는 로봇으로 유압 액츄에이터로 작동하는 4개의 관절형 다리를 이용해 이동한다. 바퀴로 이동하는 견마형 로봇이 접근하기 불가능한 산악지형과 험로 등을 엔진과 배터리로 된 동력원을 사용해 시속 5~6Km의 속도로 이동하며 약 40Kg 내외의 물품을 탑재하게 된다.
미국 보스톤 다이내믹스사의 4족 보행로봇인 ‘BigDog’과 유사한 형태로 개발될 예정이다.
개발 업체로는 로템(플랫폼 개발 및 시스템 통합), 한화(동력시스템 개발), 퍼스텍(보행제어용 센서 기술 개발) 등이 참여할 것으로 알려졌다.
국내 4레벨수준 기술보유
반자율단계라 할 수 있는 4레벨은 로봇이 사전에 설정된 몇개의 지점을 향해 스스로 장애물을 피해가며 주행할 수 있는 수준을 의미한다.”
즉 초보적인 수준의 무인자율 주행은 이미 국내 기술로 구현 가능하다는 의미이다.
하지만 속도라는 측면에서 보면 사람의 보행속도 수준으로 군사용으로 활용하기에 적합하지 않다.
‘견마형 로봇’ 개발을 통해 구현하려는 수준는 6~7레벨 수준의 자율주행단계로 현재 미국이 오는 2012년께 실전배치할 계획인 군사용 로봇과 비슷한 수준이다.
박용운 책임연구원은 “오는 2012년 ‘견마형 로봇’ 개발 프로젝트가 완료되면, 현재 미국과 10년이상의 기술 수준차이를 3~4년 수준으로 크게 줄일 수 있어 군사용 로봇부문에서 세계 3위 수준의 기술력을 확보할 수 있을 것”으로 보고 있다.
이처럼 군사용 로봇 부문에서 미국과 10년 이상의 기술 격차를 한번의 대형 프로젝트 만으로 상당 부분 따라잡을 수 있을 것으로 보는 자신감의 배경에는 그간의 선행기술 연구 성과와 한국이 가진 IT기술의 강점 때문이다.
군사용 로봇의 본체에 해당되는 부분과 원격조종 등의 기술력은 이미 상당부분 보유하고 있으며, 현재 취약한 부분은 무인자율화 부분과 네트워크를 통한 협력체제 구축부분이다. 이는 세계적인 수준의 국내 IT기술을 군사용 스펙에 맞춰 접목시킨다면 쉽게 도약할 수 있을 것으로 예측되기 때문이다.
FM전자, 자율주행 기술 선보여
견마형 로봇개발의 ETRI측 책임자인 김중배 팀장은 “군 비중이 크지만 민군겸용 과제로 군사용 이외에 민간용으로 주변 경계나 감시 등의 목적으로 활용 가능할 전망이며, IT기술인 와이브로를 군용 스팩에 맞춰 로봇간 무선 네트워크 구축에 사용할 것”라고 밝혔다.
또 무인자율주행을 구현하는 하드웨어인 지형감지장치 개발을 담당하는 FM전자의 김상겸 연구소장은 “레이저스캐너 쌍안카메라쪾적외선(IR)카메라 등으로 구성된 기기와 분석 알고리즘에 대한 기반 기술을 이미 보유하고 있으므로 단지 견마형 로봇에 맞는 규모의 크기 축소와 군용 스팩에 맞춘 성능 향상이 주된 개발과제”라며 중소기업이 담당하기에 비중이 큰 기술이 아니냐는 우려를 불식시키겠다는 자신감을 나타냈다. 이는 FM전자가 지난 7월 ADD가 주최한 ‘군사용 로봇 워크숍’에 시제품 형태의 무인자율주행 차량과 지형감지장치를 선보였기 때문이다.
또한 통합처리장치를 개발하는 COTS는 견마형 로봇의 지형감지 자율장치에 탑재되는 컴퓨터 하드웨어를 공급한다. COTS는 견마형 로봇 개발사업에 모두 6개의 싱글보드 컴퓨터를 공급할 예정이며, 각 보드는 펜티엄급 CPU를 탑재한 손바닥 크기의 컴퓨터로 여기에 무인자율주행 소프트웨어 등이 탑재된다.
가솔린 엔진으로 로봇동력 전달
COTS의 반천식 사장은 “저전력 고성능화가 기술개발의 핵심으로 국방부 차기 전차사업에 컴퓨터 보드를 공급했던 경험을 가지고 있어 군용 스팩에 맞추는 문제 등은 어렵지 않을 것이며, 2단계 시험개발에는 지형감지 자율장치 부분 이외에 다른 부분에 탑재되는 컴퓨터 하드웨어 공급이 가능할 것으로 예상한다”고 밝혔다.
동력장치 개발을 담당하는 동성전기는 동력장치의 소형화와 견마형 로봇 특성에 맞춘 최적화된 모터 설계를 관건으로 하고 있다.
동성전기 김범중 연구소장은 “견마형 로봇의 동력장치가 가솔린 엔진으로 발전기를 돌리고, 여기서 발생한 전력으로 구동모터를 회전시키기 때문에 엔진과 발전기를 하나로 결합해 소형화시키는 기술개발이 필요하다”고 설명한다.
이처럼 주무부처가 서로 다른 3개 연구기관과 5개 방산 대기업, 12개 중소기업이 참여하는 ‘견마형 로봇’개발사업이 톱니바퀴가 맞물리듯 돌아가는 것만은 아니다.
우선 대기업과 중소 협력업체와 관계다. 대기업의 협력사로 개발 프로젝트에 참여했던 업계 관계자는 “중소기업들이 기반기술을 가지고 있어도 신규 개발비중이 클 수밖에 없는 반면 예산 비중은 형편없이 낮을 수밖에 없다. 하지만 대기업들은 중소기업들이 개발한 것을 효율적으로 조합하는 형태이므로 통상 개발 비중이 크지 않다”고 지적한다.
실제로 이번 프로젝트에 참여하는 한 업체는 “배당되는 개발비만 보고 참여키는 어렵다. 다만 대형 프로젝트에 참여한다는 것과 2단계 시험개발 이후 상용개발에 들어갈때 생산에 참여할 수 있을 것이라는 기대감 때문에 참여하는 것”이라고 토로한다.
다목적 견마형로봇 개발 기관 및 기업
현재 ‘견마형 로봇’ 개발에는 주관 연구기관인 ADD를 비롯 정보통신부 산하의 ETRI, 과학기술부 산하의 KIST 등 3개 연구기관이 참여한다.
ADD는 전체 프로젝트를 총괄하면서 무인자율화 소프트웨어 개발을 담당한다. 로봇 본체 부분은 크게 5개로 나눠 위아 삼성테크윈 로템 동명중공업 삼성탈레스 등 5개 방산 대기업이 담당한다. 위아는 지형감지 및 자율 장치를 담당하고 협력업체로 FM전자(지형감지장치)와 COTS(통합처리장치)가 참여한다.
전체 구조물과 동력장치를 담당하는 삼성테크윈은 전원장치와 원격무장 등을 직접 개발하고 소형 가솔린 엔진과 발전기가 결합된 동력장치와 구동모터 등은 협력사인 동성전기가 담당한다.
로템은 지뢰탐지장치 개발에 나서며, 협력연구기관으로 한국원자력연구소와 공동개발한다. 원자력연구소는 사람이 직접 접근하지 못하는 원자력발전소에서 활용되는 소방방재 로봇을 개발한 경험을 토대로 개발에 참여한다.
동명중공업은 차륜구동 및 현수장치를 담당하며 협력업체로 영풍전자(구동 드라이버)와 일광주공(현수 구조물)이 참여한다.
감시 정찰을 위해 필수적인 감시장치는 삼성탈레스가 개발에 나서며, 한국통신기술이 협력사로 감시장치의 수직이동을 가능케하는 수직확장장치를 개발한다.
로봇의 원격통제와 통신부분은 ETRI 주관하에 5개 협력사가 개발에 나선다. 특히 민수용 무선통신 기술로 막대한 시장창출이 예상되는 와이브로를 군용 스펙에 맞춰 재개발해 사용할 예정으로 국내 IT기술의 강점을 군사용에 접목시키는 선례가 될 전망이다.
ETRI와 공동개발에 나서는 협력사로는 심네트(통제 전시장치), 비엔비넷(햅틱장치), 삼성탈레스(전시처리 및 통신처리 장치), 엘트로닉스(RF모듈), 우리별텔레콤(라우터 및 고출력 증폭 모듈) 등이 있다.
이밖에 KIST는 로봇과 로봇, 또는 로봇과 인간간의 협조제어를 담당하는 협조제어 시뮬레이터 개발에 나서며 시뮬레이션연구소(소프트웨어 시뮬레이터), 로보큐브테크(축소 시뮬레이터) 등이 협력사로 개발에 참여한다.
‘선개발 후소요’방식 민군겸용과제
또한 민군 겸용과제로 민군이 함께 개발하고 군과 민간의 수요를 동시에 충족한다는 개발 취지도 말 그대로 취지에 그칠 가능성이 크다. 특히 ‘견마형 로봇’개발이 그동안의 군 관련 프로젝트와는 달리 ‘선개발 후소요’ 방식을 택했기 때문이다. 즉 지금까지는 먼저 군의 요구에 따라 연구기관이나 방산업체가 개발해 납품하는 ‘선소요 후개발’ 방식이었다.
결국 개발작업이 끝난 후 군의 요구에 맞는 사양을 갖추지 못했을 경우 군의 도입이 늦춰지거나 발생하지 않을 수 있다. 그러므로 개발과정에서 가장 큰 시장인 군의 요구에 맞추는 개발이 이뤄질 수밖에 없고, 결국 민간 수요를 겨냥한 기술 개발없이 민간 시장을 개척하기는 어려운 셈이다.
결과적으로 민군 겸용과제라는 본래 취지와는 달리 순수 군 프로젝트가 되는 셈이다.
또 산자부 연구과제인 ‘다족형 견마로봇 플랫폼 개발’과의 관계이다. ‘견마형 로봇’이 국방부와 정통부, 과기부 산하의 연구기관이 참여하는 범 부처차원의 프로젝트가 된 마당에 산자부만 별도로 개발해 나중에 합치겠다는 것이다.
4개의 다리를 이용해 이동하는 ‘다족형 견마로봇’은 6개의 바퀴로 움직이는 국방부의 ‘견마형 로봇’과 비교해 분명히 다른 플랫폼인 것은 사실이다. 하지만 원격통제장치나 통신부문은 향후 함께 사용하며 실제 미래 전장에서는 서로 다른 플랫폼의 군사용 로봇들이 협업체제로 임무를 수행한다는 밑그림을 가지고 있다.
성격이 같은 두개의 프로젝트
이는 미국이 추진중인 미래전투체계(FCS;Future Combat System)와 유사한 것이다. FCS는 장갑형 로봇차량(ARV;Armed Robotic Vehicle), 병사용 감시정찰 로봇(SUGV; Small Unmanned Ground Vehicle), 다목적 로봇차량(MULE;Multifunction Utility Logistics & Equipment) 등을 개발하고, 상호 유기적인 연동체계를 갖춰 미래 전장에 투입하겠다는 것이다.
국내와 비교하면 ‘견마형 로봇’은 FCS-ARV에 해당하고 ‘다족형 견마로봇’은 FCS-MULE에 해당된다. 결국 서로 다른 프로젝트가 아니라 하나의 프로젝트임에도 국내에서는 부처간 이기주의 때문에 별도의 프로젝트가 됐다.
이에 대해 ‘다족형 견마로봇’의 개발을 주관하는 한국생산기술원의 박상덕 수석연구원은 “ADD의 프로젝트와 비교해 플랫폼과 기술 수준이 모두 달라 별도 프로젝트로 추진된다. 하지만 2단계 개발에서는 ADD아 연계해 원격운용체계 등을 결합할 것”이라고 설명했다.
또한 ADD의 박용운 책임연구원 역시 “국내 로봇 개발이 국방부의 무인자율 기술, 정통부의 URC(Ubiquitous Robotic Companion) 기술, 그리고 산자부가 메카니즘쪽을 담당하는 형태로 역할 분담을 했을 뿐”이라고 해명한다.
부처이기주의 만연
하지만 이 군사용 로봇 프로젝트를 잘 아는 업계 관계자는 “다족형 견마로봇 개발을 위한 순수 정부투자 부분만 192억원 수준이다. 돈줄이 산자부이기 때문에 산자부 산하 생기원이 개발 주관 기관이고, ‘견마형 로봇’은 국방부가 내놨기 때문에 ADD가 주관 연구기관이 된 것이다.
또 국방부와 정통부간에는 MOU가 체결됐지만 국방부와 산자부간에는 MOU가 없다. 현재 생기원이 향후 군 수요를 바라보기 위해서는 ADD측에 여러 가지 협조요청을 해야 하는 아쉬운 상황이고, 당장은 아쉬울 것이 없는 ADD가 생기원의 협조요청을 무료 서비스로 지속할 가능성도 없다.
결국 산자부와 생기원이 독자적인 민간수요를 창출하지 못한다면 ‘용두사미’에 그칠뿐이며 군사용 로봇 아이템에서 ‘다족형 견마로봇’은 사라지게 될 것”라고 비난한다.
대덕=강재윤 기자 hama9806@sed.co.kr
군사용 로봇의 자율화 단계
미국은 FCS 개발사업을 추진하면서 군사용 로봇의 무인 자율화 정도를 모두 10레벨로 분류했다.
1~2레벨은 원격제어 단계로 보고, 3~5레벨까지는반자율 단계로 구분한다. 6~7레벨은 로봇 스스로 임무를 수행하는 자율단계이며, 8~10레벨은 로봇이 한명의 병사처럼 스스로 또는 지휘에 따라 임무를 수행하는 단계이다. 하지만 10레벨의 완전자율 단계는 이론상으로만 존재하는 실현 불가능한 단계로 보고 있다.
현재 미국의 FCS는 6레벨 수준을 부분적으로 구현하고 있으며 7레벨을 목표로 기술개발중이다. 한국의 ‘견마형 로봇’은 6레벨을 목표로 기술개발을 추진중이다.
● 1레벨: RC 자동차처럼 조종자의 가시권내에서만 원격제어된다.
● 2레벨: 원격제어는 동일하지만 비가시권에서도 가능하다.
● 3레벨: 사전에 지정된 길을 따라 로봇이 스스로 이동한다.
● 4레벨: 길 전체를 알려주지 않아도 몇 개의 포인트만으로 목적지 이동이 가능하다.
● 5레벨: 목적지만 알려주면 지정된 길을 이용해 목적지로 이동하다.
● 6레벨: 속도는 느리지만 스스로 길를 선택하고 장애물을 피해 목적지로 이동한다.
● 7레벨: 빠른 속도로 6레벨의 이동 수준을 구현한다.
● 8레벨: 인간 병사를 도와 작전을 펼치는 것이 가능하다.
● 9레벨: 지휘에 따라 로봇간의 협동작전을 전개할 수 있다.
● 10레벨: 인간 병사처럼 주어진 임무를 스스로 알아서 수행한다.
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