[인공지능 진로] 11. 기계 공학
인공지능과 다양한 진로 - Part 2
만약 지금 전 세계의 기계가 동작을 멈춘다면 어떤 일이 생겨날까요? 전력 생산이 중단되면서 모든 가전제품이 동작을 하지 않게 됩니다. 제조 공장이 멈추면서 생산 활동이 멈추어지고, 건물이 만들어지지 않습니다. 식품 제조 공장이 멈추면 가공 식품이 사라지게 되고, 교통수단이 움직이지 않으면서 모두 걸어 다녀야 합니다. 수많은 의료 장비가 멈추면 수술도 못하고, 약품의 생산도 멈추겠죠. 엘리베이터가 멈추는 순간 우리는 고층 건물을 계단을 통해 다녀야 할지도 모릅니다.
인간과 기계는 이미 공생하는 관계인지도 모릅니다. (이미지 출처 : searchengineland.com) 기계는 사람의 부족한 힘을 대신해왔고, 정교하지 못한 손놀림을 보완해왔으며, 위험한 일을 대신하고, 24시간 내내 작동하는 등 인간의 부족함을 채워왔습니다. 아마 기계가 동작을 멈춘다면 인류는 18세기 후반 산업혁명의 시대 이전의 모습으로 돌아갈지도 모릅니다. 인류는 기계가 도입되던 산업혁명 시기와 산업화가 전반적으로 이루어지던 20세기 초반에 기계와 공존하기 위한 홍역을 치르기도 했지만 지금은 기계가 없이는 살아갈 수 없는 때가 되었습니다.
기계공학에서 배우는 4대 역학 기계 공학 전공에서는 기계와 관련한 다양한 역학 이론을 비롯하여, 기계의 설계와 생산, 에너지의 변환과 전달 등을 연구하는데 필요한 필수 과목들을 배웁니다. 특히 기계공학에는 핵심 4대 역학이라고 불리는 핵심 기초 과목이 있습니다. 힘을 받은 고체에 대해 공부하는 재료역학, 유체를 연속적으로 다루는 유체역학, 에너지, 일, 열 등과 관련된 열역학, 움직임과 관련한 동역학을 일컬어 핵심 4대 역학이라고 합니다. 이 4가지의 역학의 내용을 2학년 때 주로 배우는데 물리학과에 입학한 것이 아닌가 할 만큼 물리학을 깊이 공부합니다.
4대 역학을 모두 배운 후에는 본격적으로 기계 설계도 하고, 로봇의 제어 기술에 필요한 전공들을 배우기도 합니다. 기계공학에서는 기계 절삭과 같이 쇠를 깎는 일들만 하는 것이 아닙니다. 수학 및 물리적인 지식을 바탕으로 해석을 하는 능력을 키워야 하고, 안정적으로 기계를 만들기 위한 물리적인 역량도 갖추어야 하며, 효과적으로 운영하거나 제어하기 위해 어떻게 만드는 것이 좋을지 설계도 해야 하죠. 그만큼 기계공학은 포괄적인 범위의 내용을 다루는 융합적인 학문입니다.
최근에는 인공지능이 도입된 로봇 공학이 주목을 받고 있습니다. 이전에는 로봇 모델을 기반으로 어떻게 동작하는지를 예측하고 작동시키기 위한 설계와 제어 기술이 필수적이었지만 지금은 학습 능력을 갖춘 로봇이 개발되면서 스스로 제어 능력을 갖추게 되었고, 설계 방식도 달라지게 되었습니다. 예전에는 기계가 상황에 맞도록 작동 방식을 하나하나 설계하기 어려워서 로봇의 생산이 어려웠지만 지금은 상황에 따라 능동적으로 대처하는 인공지능을 탑재하여 해결하고 있습니다. 게다가 무인 상점이나 접객 서비스, 음식 서빙 등과 같은 일에서처럼 우리의 일상 가까운 현장에서 대면 서비스에 활용되는 로봇도 많이 개발되고 있습니다.
다니엘라 러스 MIT 컴퓨터공학 인공지능 대학원 소장은 2019년 4월 로보 소프트 2019 기조강연에서 “인공지능과 머신러닝, 로봇공학은 뗄 수 없는 관계인만큼 이들 사이의 융합 연구가 같이 이뤄져야 한다.”라고 강조했습니다. 인공지능이 발전하고 있지만 현실 세계에서 사람에게 직접 서비스를 한다거나 물건을 나르는 등 직접적으로 활용하기 위해서는 로봇이 반드시 필요합니다. 인공지능을 실제로 로봇이나 기계로 구현할 능력을 갖추고 있다는 점이 기계공학과의 큰 매력입니다.
스카프 무늬 사진을 분석해 같은 무늬의 스카프를 만들어주는 인공지능 (이미지 : EBS 유튜브) MIT에서 로봇을 공부하던 알렉스는 인공지능을 활용해 스카프를 만들어주는 기계를 개발했습니다. 원하는 패턴이 있는 스카프를 사진을 찍어서 컴퓨터로 보내기만 하면 인공지능이 알아서 뜨개질 순서를 프로그래밍을 한 후 기계를 통해 스카프를 만들어줍니다. 보스턴의 인공지능 레스토랑 Spicy도 MIT의 기계공학과 4명이 개발한 성과입니다. 연세대 강소연 교수는 가까운 미래에는 기계 공학을 기반으로 다른 첨단 분야에 대한 이해를 가진 인력의 수요가 증가할 것이며 다양한 학문 간 융복합 교육, 프로그래밍/코딩 교육, 데이터 처리 기술 교육 등이 필요할 것으로 내다보았습니다. 로봇의 활용이 더욱 많아질수록 기계 공학도의 수요는 더욱 많아질 것입니다.
기계공학, 로봇 공학을 전공하기 위해 가장 중요한 과목은 물리, 수학입니다. 이 역량들을 키우기 위해 학교 생활 중에서 직접 프로젝트 기반의 문제 해결을 하는 경험을 해보는 것이 큰 도움이 됩니다. 프로젝트를 해결하기 위해 하나의 문제를 다양한 시각으로 해석을 해보고, 실제로 아두이노를 활용하거나 직접 장비를 만들어보는 메이커 활동을 통해 시행착오를 겪으면서 문제가 해결되는 과정을 경험할 수 있습니다. 그 과정에서 더 공부해야 할 부분을 발견하거나 사회적으로 수요가 필요한 부분을 파악하기도 합니다.
