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Sep 03. 2024
모바일 혁명 그 이후: 휴머노이드 로봇의 미래
[방구석5분혁신.로봇&AI]
[방구석5분혁신=안병민] 스마트폰처럼 휴머노이드 로봇이 일상 속에 자리 잡는 시대가 머지않았다. 한양대학교 에리카 로봇공학과 한재권 교수의 전망이다. 에이로봇의 CTO를 겸하고 있는 그가 이야기하는 휴머노이드 로봇의 미래를 지상으로 옮겨왔다. 20여 년간 휴머노이드 로봇 연구에 몰두해온 한 교수는 최근 로봇에 대한 관심이 그 어느 때보다 뜨겁다고 평가했다.
휴머노이드, 일상을 바꾸다: 10년 후의 우리
영화 '아이로봇'을 기억하는가? 2004년 개봉 당시 먼 미래로 여겨졌던 2035년. 이제 그 시간이 불과 10년 뒤다. 영화 속 로봇들은 거리를 청소하고 반려견을 산책시키며 인간과 공존한다. 일상적인 일은 로봇이, 자유와 여가는 인간이 누리는 풍경이다. 이때, 한 여성이 위급한 상황에서 119가 아닌 자신의 로봇을 찾으며 호흡기를 갖자 달라 지시하는 장면이 나온다. 로봇을 날치기범으로 오인한 형사. 여성의 타박이 이어진다. "미쳤어? 어떻게 그런 생각을 해?" 로봇에 대한 인간의 깊은 신뢰를 보여주는 장면이다.
기술 발전 속도가 눈부시다. 영화 속 장면들이 실험실에서 하나 둘 구현되고 있다. 하지만 기술 완성만으로는 부족하다. 과학자와 엔지니어들에겐 기술적 성과가 중요할 수 있다. 하지만, 사회는 다른 질문을 던진다. "그래서, 얼마면 돼?" 로봇의 일상 상용화를 위해선 피해갈 수 없는 부분. 바로 경제성에 대한 논의다.
그렇다면 10년 후, 영화 속 장면들이 현실이 될까? 기술적으로는 가능해 보인다. 기술적으로는 가능해 보인다. 몇 년 전까지만 해도 회의적이었던 전망이 이제는 확신으로 바뀌었다. 향후 10년 내에 이러한 변화가 우리 눈앞에 펼쳐질 것이다.
휴머노이드, 산업의 새 지평을 열다
아닌 게 아니라, 로봇은 이미 우리 곁에 있다. 레스토랑의 서빙 로봇, 시범 운영 중인 배송 로봇. 심지어 치킨집을 개업할 때에도 닭을 튀기는 로봇 팔은 이제 필수품이 됐다. 하지만 아직 로봇의 시장 파괴력을 실감하긴 쉽지 않다. 인건비 절감 등 경제적 이점은 있으나, 자동차나 반도체 산업에 비하면 그 규모가 미미한 느낌이다.
하지만 전문가들의 전망은 다르다. 골드만삭스는 휴머노이드 로봇 산업의 시장 크기가 자동차 산업의 30배에 이를 것으로 예측했다. 권위 있는 기관들이 해마다 시장 규모 전망치를 상향 조정하고 있다. 이유는 간단하다. 휴머노이드 로봇이 가진 잠재력 때문이다.
휴머노이드의 강점은 다목적성이다. 용도를 한정하는 순간 그건 더 이상 휴머노이드가 아니다. 다양한 역할을 수행할 수 있어야 경제성이 있다. 인간의 형태를 본뜬 이유도 여기에 있다. 우리가 사는 주변 환경을 살펴보자. 문 손잡이, 계단, 가구 등의 위치와 높이 등 모든 것이 인간에게 맞춰져 있다. 이런 환경에서 자연스럽게 작동하려면 로봇도 인간과 비슷하게 생겨야 한다. 다리가 두 개여야 계단을 오를 수 있고, 두 팔을 사용해 다양한 작업을 수행할 수 있다.
사람들은 편리함을 선호한다. 스마트폰의 등장으로 MP3 플레이어, 디지털카메라, PDA 등이 사라졌다. 휴머노이드도 여러 특수 목적 로봇들을 대체할 것이다. 인간 일상의 다양한 업무를 각각의 로봇에 맡기는 건 비효율적이다. 한 대의 로봇이 모든 일을 해낼 수 있어야 한다. 휴머노이드 로봇이 주목받는 이유다. 인간처럼 다재다능한 로봇의 능력, 이것이 로봇 산업의 새 지평을 열어줄 열쇠다.
휴머노이드 혁명: 테슬라와 아마존이 그리는 미래
휴머노이드 로봇을 만드는 일은 결코 쉽지 않다. 진입장벽이 높고, 오랜 노력이 필요하다. 하지만 그 잠재력은 스마트폰 혁명에 버금간다. 파괴적 혁신의 새로운 상징이 될 수 있다. 로봇 산업은 자동차 산업과 닮았다. 제조와 품질 관리가 핵심이다. 자동차 기업들이 휴머노이드에 주목하는 이유다. 그들은 이 분야를 선도하며 로봇 분야의 애플이 되려 한다.
테슬라의 옵티머스 로봇은 휴머노이드 로봇의 원조 격이다. 초기 모델은 미흡했지만, 가능성은 분명했다. 테슬라는 걷기, 뛰기, 장애물 극복 등의 단순 동작 시연을 넘어 실질적인 작업 수행 능력을 강조했다. 대량 생산된 로봇들이 공장에서 다양한 공정을 익히는 모습을 보여줬다. "사람이 아니라 로봇이 사이버트럭을 만들 것"이란 일론 머스크의 말이 현실이 될 수 있다는 뜻이다. 테슬라는 공장의 모든 공정을 로봇화하겠다는 비전을 현실로 만들려 하고 있다.
자동차 공정의 90%는 이미 로봇이 담당한다. 테슬라는 나머지 10% 인간의 작업도 휴머노이드로 대체하려 한다. 아마존도 물류센터의 완전 로봇화를 꿈꾼다. 하지만 수천 개 센터를 한 번에 바꾸긴 어렵다. 막대한 비용과 시간이 필요하다. 그들의 해법? 현 인간 작업자들 대신에 휴머노이드를 투입하는 것이다.
로봇 혁신의 거인들: 경쟁과 도전
휴머노이드 로봇의 물결이 산업 전반을 휩쓸고 있다. 규모의 경제가 형성되면서 부품 가격 경쟁이 치열하다. 로봇 가격도 따라서 급락하고 있다. 이런 추세라면 휴머노이드 로봇의 대중화는 시간문제다.
주목받는 기업으로는 테슬라, 피겨AI, 에질리티로보틱스가 있다. 특히 피겨AI는 오픈AI와 손잡고 생성형 AI의 로봇 적용을 모색 중이다. 중국 기업들의 추격도 맹렬하다. 1~1.5년의 격차로 미국 기업들을 바짝 뒤따르고 있다. 놀라운 건 가격이다. 선도기업 로봇 가격의 절반 이하다.
피겨AI에는 삼성전자, LG이노텍 등이 약 675억 달러를 투자했다. 일론 머스크가 전기차로 자동차 산업에 충격을 준 것처럼, 휴머노이드 로봇도 기존 IT와 AI 산업에 큰 변화를 몰고 올 수 있다는 우려가 있다. "머스크가 하면 기존 산업이 망한다"는 트라우마가 이제 휴머노이드 로봇에도 적용될 수 있다는 두려움이다. 글로벌 IT 기업들이 테슬라의 경쟁자를 찾아 대응책을 모색하는 이유다. 전문 인재와 기술력을 갖춘 로봇 기업들이 주목받는 건 그래서다.
로봇공학계의 거장 제리 플래시. 그가 설립한 피겨AI에는 마이크로소프트, 오픈AI, NVIDIA 등 쟁쟁한 기업들이 투자했다. 제프 베조스도 개인적으로 1억 달러를 투자했다. 하지만 최근 제리가 회사를 떠나면서 상황이 급변하고 있다.
휴머노이드 로봇 시장은 빠르게 진화 중이다. 기술력과 자본의 경쟁, 그리고 예측 불가능한 변수들. 이 모든 것이 휴머노이드 로봇의 미래를 시시각각 바꾸어 놓고 있다.
후쿠시마에서 시작된 휴머노이드의 진화
2011년 후쿠시마 원전 사고. 여러 로봇들이 투입되었지만 대부분 실패했다. 기존 로봇 기술의 한계를 드러낸 후쿠시마 사고는 동시에 휴머노이드 로봇 발전의 촉매제가 되었다. 이 사고를 계기로 시작된 다파 로보틱스 챌린지(DARPA Robotics Challenge)는 전 세계 로봇 공학자들의 각축장이 되었다. 미 국방부 산하 방위고등연구계획국 다파는 1조 원에 가까운 자금을 투입해 재난 대응 로봇 개발을 독려했다.
챌린지는 8가지 복잡한 임무를 제시했다. 재난 상황에서 로봇의 이동성, 조작 능력, 인식 능력을 시험하기 위해 설계된 미션들이다. 로봇은 차량을 운전하고, 차에서 내려 문을 열며, 밸브를 찾아 잠그고, 예고 없이 주어지는 임무를 수행해야 한다. 또한 벽을 뚫고 지나가거나, 잔해를 치우고, 험한 지형을 통과하고, 마지막으로 계단을 올라야 하는 과제들이 포함되어 있다. 이 과제들은 로봇이 실제 재난 상황에서 얼마나 유용할 수 있는지를 평가하는 데 초점이 맞춰져 있다. 공장 자동화를 넘어 인간 사회의 다양한 상황을 처리하는 능력을 요구하는 과제들. 많은 팀이 첫 관문에서부터 좌절했다.
인간은 무의식적으로 물건을 쉽게 잡고 놓는다. 로봇은 그렇지 않다. 로봇은 정밀한 프로그래밍에 의존한다. 인간처럼 본능적으로 반응하지 못한다. 제리 플래시는 이러한 문제를 인식하고, 로봇이 인간처럼 '느끼고', 그 감각에 기반해 행동하도록 하는 새로운 접근 방식을 제안했다. 이 아이디어를 채택한 팀들이 다파 챌린지에서 점차 두각을 나타내기 시작했다. 2015년 결승에서는 24개 팀 중 21개가 인간형 로봇, 휴머노이드를 선보였다. 한국에서도 서울대, 카이스트, 로보티즈 팀이 참가해 선전했다. 최종적으로 카이스트 팀이 우승을 차지했다. 역설적이게도 챌린지 이후 많은 팀들이 상업화의 어려움으로 로봇 개발을 포기했다.
보스턴 다이나믹스와 협동 로봇의 시대
보스턴다이나믹스의 등장은 로봇 공학의 새 장을 열었다. 2016년 공개된 그들의 두 번째 로봇은 업계에 충격을 주었다. 눈 덮인 산길을 걸으며 균형을 잡는 모습은 기존 로봇 개념을 완전히 뒤집었다. 예측할 수 없는 환경에서 발에 느껴지는 힘을 통해 균형을 유지하고 걷는 이 로봇은 물건을 나르는 데 그치지 않고, 예상치 못한 상황에 임기응변하는 능력을 보여주었다. 인간처럼 움직이며, 힘을 감지하고 그에 따라 움직임을 조절할 수 있는 능력은 로봇이 인간과 안전하게 작업할 수 있는 가능성을 열었다.
이런 기술 발전으로 로봇의 작업 환경이 변화했다. 기존에는 안전상의 이유로 철제 펜스 뒤에서만 작동하던 로봇들이 이제는 인간과 같은 공간에서 일할 수 있게 된 거다. 로봇이 무언가 힘을 감지하면 멈출 수 있게 되면서, 인간과의 협업이 가능해진 거다.
독일과 덴마크는 이런 변화를 반영해 법을 개정했다. 협동 로봇 시대의 시작이었다. 한국도 2018년 관련법을 개정했다. 이후 협동 로봇은 치킨 튀기기, 커피 만들기, 우동과 라면 끓이기 등 다양한 분야로 확대되고 있다.
다파 챌린지를 통해 발전한 자율주행 기술은 배송 로봇의 진화로 이어졌다. 2010년대 후반의 이런 기술 발전은 로봇 공학에 혁명적 변화를 가져왔다. 2020년대에는 코로나 팬데믹으로 비대면 기술의 중요성이 부각되며, 로봇에 대한 관심과 투자가 급증했다. 이 변화의 중심에 일론 머스크가 있었다. 로봇 공학계는 새로운 가능성에 주목하기 시작했다.
미국과 중국의 로봇 전쟁: 기술의 최전선
최근 공개된 테슬라의 최신 로봇 영상은 더욱 정교해진 외형과 기능을 가진 휴머노이드 로봇을 선보였다. 2년간 기술이 발전하면서, 이제 이 로봇은 자동차 제조 공정의 대부분을 수행할 수 있는 수준에 도달했다. 테슬라는 자사의 자율주행 기술을 로봇에 적용해 로봇이 스스로 실수를 보완하는 능력까지 구현하고 있다. 일론 머스크는 올해 말 또는 내년 초에 이 휴머노이드 로봇을 실제 자동차 제조 공정에 투입할 계획이라고 밝혔다. 이 발표가 현실화된다면, 로봇 공학의 미래 방향을 결정짓는 중요한 지표가 될 것이다.
또 다른 주요 플레이어로 피겨AI가 있다. 피겨AI는 3월에 공개한 영상에서 인공지능을 로봇에 어떻게 적용할 수 있는지를 명확히 보여주었다. 오픈AI의 기술을 활용해, 로봇이 추상적인 인간의 명령을 이해하고 그에 맞는 행동을 수행할 수 있게 한 것이다. 예를 들어, "먹을 것을 좀 줄래?"라는 요청에 로봇이 사과를 집어주고, 그 이유까지 설명하는 장면이 그것이다. 로봇이 단순히 명령을 수행하는 것에 그치지 않고, 추론과 판단, 그리고 행동을 신경망을 통해 일관되게 처리할 수 있음을 보여주는 대목이다.
과거에는 로봇을 프로그래밍하고 데모를 준비하는 데 많은 시간과 노력이 필요했다. 그러나 이제는 강화 학습된 데이터만으로도 로봇이 인간의 의도를 이해하고 적절히 반응할 수 있는 시대다. 이러한 새로운 가능성을 보여준 피겨AI는 휴머노이드 로봇의 발전 방향을 명확히 제시한다. 로봇이 인간의 언어를 이해하고, 요구에 맞춰 적절히 반응하는 시대가 멀지 않았음을 보여준다.
보스턴다이나믹스도 주목할 회사다. 보스턴다이나믹스는 원래 유압 방식을 사용해 강력한 힘으로 로봇을 제어하며 놀라운 기동성을 보여줬다. 텀블링 같은 고난도 동작도 소화해 사람들을 놀라게 했다. 그러나 일론 머스크의 옵티머스가 등장하면서 보스턴다이나믹스의 약점이 드러났다. 유압 방식을 고수하는 보스턴다이나믹스는 대량 생산에 한계가 있었다. 로봇 하나를 만드는 데 수개월이 걸렸다. 제작 비용이 수십억 원에 달했다.
최근 보스턴다이나믹스는 전기 모터 방식으로 전환하며 대량 생산을 목표로 하고 있다. 창업자 마크 레이버트는 전기 모터가 유압보다 더 강력할 수 있다고 주장하며, 여전히 강력한 성능을 유지할 것이라고 강조했다. 이러한 기술적 변화는 테슬라, 피겨AI, 보스턴다이나믹스가 각자의 강점을 바탕으로 휴머노이드 로봇 시장에서 치열하게 경쟁하고 있음을 보여준다. 2024년, 이 세 기업의 경쟁은 로봇 산업의 핵심 관전 포인트가 될 것이다.
중국은 새로운 기술이 공개될 때마다 이를 빠르게 모방하고 개발하며 선도기업들을 맹추격하고 있다. 로봇 생태계 구축의 주도권 싸움에 있어 빼놓을 수 없는 또 다른 변수다.
휴머노이드 로봇의 도전과제: 기술의 문턱
휴머노이드 로봇 기술이 빠르게 발전하고 있지만, 일상 생활에 보편화되기까지는 아직 시간이 필요해 보인다. 당분간은 시연을 통해 실제 활용 가능성을 검증하는 단계가 될 것이다. 로봇의 가치가 점차 인정받으면서 다양한 분야로 확대될 전망이다.
휴머노이드 로봇의 발전을 위해 해결해야 할 핵심 과제는 세 가지다.
1. 배터리: 현재 배터리 기술은 인간이 소모하는 에너지에 비해 여전히 효율이 떨어진다. 인간은 하루에 수천 킬로칼로리의 에너지를 소비한다. 이를 로봇에 적용하면 30분에서 1시간 정도밖에 사용할 수 없는 수준이다. 배터리 기술의 효율성을 크게 개선해야 한다. 전기를 보다 밀도 있게 저장할 수 있는 기술이 개발되지 않는다면, 로봇은 충전에 많은 시간을 소비하게 될 것이다. 배터리 효율이 현재보다 최소 10배 이상 개선되어야 한다.
2. AI 칩: 저전력으로 고성능을 발휘할 수 있는 AI 칩 개발도 필수적이다. 현재 클라우드 센터 운영에 소모되는 전력이 막대하다. 이를 저전력으로 해결하기 위한 노력이 진행 중이다. 삼성전자, SK, 인텔, NVIDIA 같은 반도체 기업들이 저전력 AI 칩 개발에 집중하고 있어, 빠른 발전이 기대된다. 로봇은 AI가 접목된 기계 덩어리다. AI 없는 로봇은 고철더미와 다를 바 없다. AI 칩이 저전력으로 더 많은 모델을 원활하게 실행할 수 있어야 한다. 현재로선 로봇의 모터보다 컴퓨터가 더 많은 전력을 소비하며, AI 성능을 높일수록 전력 소모가 증가하는 게 현실이다. 저전력 AI 칩의 개발은 휴머노이드 로봇의 효율성과 지속 가능성을 높이기 위해 필수적이다.
3. 액추에이터: 로봇의 '근육'인 액추에이터의 효율성 개선 또한 시급하다. 현재는 무게 대비 효율이 낮아 인간의 근육처럼 높은 효율을 발휘하지 못한다. 로봇의 움직임이 부자연스러운 이유다. 휴머노이드 로봇의 성능을 향상시키기 위해서는 액추에이터의 무게 대비 힘과 부피 대비 힘을 크게 개선해야 한다.
이 세 가지 요소의 발전 속도가 휴머노이드 로봇의 미래를 좌우할 것이다. 기술적 도약이 이루어진다면, 로봇은 단순한 기계를 넘어 우리 일상의 동반자로 자리잡을 수 있을 것이다.
이러한 과제들을 극복하는 과정은 로봇 공학뿐만 아니라 관련 산업 전반에 혁신을 가져올 것이다. 배터리, 반도체, 소재 공학 등 다양한 분야의 발전이 함께 이루어질 때, 비로소 휴머노이드 로봇의 진정한 잠재력이 실현될 수 있을 것이다.
