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[2024 ETRI Technology Report 2] 로봇이 촉감으로 토마토 신선도 알아챈다 – 김혜진 지능형부품센서연구실 책임연구원

최근 로봇 기술의 발전과 함께 센서의 형태나 기능적 제약을 극복하려는 시도가 활발히 이루어지고 있습니다. 한국전자통신연구원(ETRI)은 초소형이면서도 유연하고 신축성 있는 센서 플랫폼을 기반으로, 여러 센서를 하나로 융합하고 인공지능 기능을 더한 지능형 센서 기술을 개발 중입니다. 특히 유연 멀티모달 촉각 센서가 적용된 로봇 그리퍼는 물체의 크기와 형상뿐만 아니라 강성 정보까지 실시간으로 읽어낼 수 있습니다. 이를 통해 로봇은 물체의 상태를 정확하게 인지하고, 효과적으로 힘을 제어하며 정교한 동작을 수행할 수 있습니다. 기존의 로봇 그리퍼는 주로 비전 시스템에 의존하여 물체를 인식했기 때문에, 물체의 물리적 특성을 고려하지 못한 채 일정한 힘으로만 작업하는 한계가 있었습니다. 하지만 반도체 공정과 호환되는 신축 센서 플랫폼을 적용하면 물체의 강성에 맞춰 최적의 힘을 조절할 수 있어 훨씬 자연스러운 동작이 가능해집니다. 이는 한 번도 접해보지 못한 물체나 형상이 쉽게 변하는 물체까지도 안전하게 다룰 수 있게 하며, 인간과 공존하는 휴머노이드 로봇 시대를 앞당기는 핵심적인 기술적 토대가 됩니다. 연구의 방향은 단순히 촉각을 전달하는 수준을 넘어 온습도, 관성, 거리 센서 등 다종의 감각을 하나의 플랫폼에 집적하여 인간과 유사한 감각 체계를 구현하는 것으로 향하고 있습니다. 현재 확보된 고감도 센서 기술은 로봇 핸드 전문 기업으로의 기술 이전을 통해 상용화가 진행 중이며, 이동형 로봇이나 헬스케어 디바이스, 물류 유통 등 다양한 산업 분야로의 확장을 준비하고 있습니다. 이러한 지능형 센서 플랫폼은 로봇이 도구를 활용해 복잡한 작업을 수행하는 진정한 동반자로 거듭나게 할 것입니다.

한국전자통신연구원ETRI 테크놀로지 리포트

융합
공학·기술

[2024 ETRI Technology Report 2]

현대 로봇 기술에서 센서의 형상과 기능적 제약을 극복하는 것은 매우 중요한 과제입니다. 한국전자통신연구원(ETRI)은 이러한 한계를 넘기 위해 초소형이면서도 유연성과 신축성을 동시에 갖춘 센서 플랫폼 기술을 개발하고 있습니다. 이 기술은 여러 종류의 센서를 하나의 플랫폼에 융복합하여 센서의 지능을 고도화하는 핵심적인 역할을 합니다. 특히 연구소 내의 전용 인프라를 활용해 반도체 공정과 호환되는 공정 기술을 확보함으로써, 높은 민감도와 신뢰성을 가진 센서를 자유로운 형태로 제작할 수 있게 되었습니다. 또한, 다종의 센서로부터 수집된 데이터를 분석하여 사물의 상태를 정확히 판단할 수 있는 지능형 알고리즘을 함께 결합함으로써 센서 자체에 지적 능력을 부여하고 있습니다. 지능형 로봇 그리퍼는 이러한 센서 기술을 활용하여 사물의 크기, 형상, 그리고 강성 정보를 실시간으로 인지합니다. 기존의 로봇들은 주로 비전 시스템에 의존했기 때문에 사물의 상태를 정확히 파악하지 못하고 일정한 힘으로만 물체를 잡는 한계가 있었습니다. 하지만 유연 멀티모달 촉각 센서를 적용하면 처음 접하는 물체나 형태가 쉽게 변하는 물체라도 적절한 힘을 조절하여 안정적으로 쥐는 것이 가능해집니다. 이는 로봇이 단순히 물건을 옮기는 수준을 넘어, 사람처럼 도구를 이용해 복잡한 작업을 수행할 수 있는 지능을 부여합니다. 이를 통해 로봇은 훨씬 더 정교하고 자연스러운 동작을 구현하며 인간의 작업을 보조하는 파트너로 거듭나고 있습니다. 연구진은 현재 손가락이나 손바닥 일부에 적용된 센서 범위를 넓혀 로봇 전체를 로봇 인공 피부로 덮는 연구를 진행하고 있습니다. 이를 위해 촉각뿐만 아니라 온습도, 관성, 거리 센서 등을 집적화하여 사람의 피부와 유사한 기능을 갖춘 로봇을 만드는 것이 최종 목표입니다. 이미 개발된 높은 민감도의 센서 기술은 로봇 핸드와 의수 전문 기업들에 기술 이전이 활발히 진행되고 있으며, 향후 헬스케어 디바이스나 지능형 물류 시스템 등 다양한 산업 전반에 걸쳐 혁신적인 변화를 이끌어낼 것으로 기대됩니다. 지능형 센서를 활용할 수 있는 산업 생태계 전반에 도움이 되도록 연구를 지속함으로써 로봇과 인간이 공존하는 미래를 앞당기고자 합니다.

한국전자통신연구원ETRI 테크놀로지 리포트

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공학·기술

[2021 ETRI Technology Report(ENG) ④] To be safe by VR-based firefighting training simulator

실감형 VR 소방훈련 기술은 가상 환경에서 화재 상황을 정교하게 재현하여 훈련 효과를 극대화하는 시뮬레이션 시스템입니다. 현재 연구진은 소방 현장의 다양한 장소를 표현하고 화재 진행 상황을 자유롭게 설정할 수 있는 저작 도구와 함께, 훈련 콘텐츠를 효율적으로 생성하기 위한 에셋 데이터베이스를 구축하고 있습니다. 특히 건물 내 화재 전개 상황을 실시간으로 파악할 수 있는 화재 디지털 트윈 기술 기반의 원격 모니터링 기술은 훈련생의 대응 능력을 체계적으로 분석하는 데 기여합니다. 이러한 첨단 ICT 기술은 소방관들이 실제 복잡한 현장 상황에 더욱 효과적으로 대응할 수 있는 전문 역량을 키우는 데 핵심적인 역할을 수행합니다. 기존의 실제 화재 기반 훈련은 현장 대원들의 안전사고 위험이 높을 뿐만 아니라, 유독 물질 배출과 환경오염 문제로 인한 민원이 빈번하게 발생하여 훈련 진행에 많은 제약이 따랐습니다. 소방관들이 실전과 같은 사실적인 훈련을 갈망함에도 불구하고 현실적인 한계로 인해 충분한 경험을 쌓기 어려운 구조적 문제가 존재해 왔습니다. ICT 기술을 활용한 실감형 VR 소방훈련 기술은 이러한 문제점을 근본적으로 해결하여 소방관들이 위험 요소 없이 현장의 모든 상황을 몸으로 직접 체득할 수 있도록 돕습니다. 안전이 보장된 가상 공간에서 반복적인 훈련을 수행함으로써 짧은 시간 안에 현장 대응 경험을 획기적으로 높일 수 있는 기반이 마련된 것입니다. 앞으로 이 기술은 전국의 시민 안전 체험관 등에 보급되어 일반 시민들도 화재 대응 교육을 실감 나게 받을 수 있는 환경을 조성할 예정입니다. 또한 연구진은 4차 산업혁명의 핵심인 초실감형 기술과 상호작용 기술을 더욱 발전시켜 의료, 국방, 경찰 등 다양한 사회 인프라 안전망으로 적용 범위를 넓혀가고 있습니다. 가까운 미래에는 디지털 휴먼 기술을 의료 부문에 도입하고, 가상현실·증강현실(VR·AR) 기술이 사람들의 상상을 현실화하는 중요한 미디어 수단이 되도록 연구를 지속할 것입니다. 이러한 기술들이 실생활의 안전과 밀접하게 연결되어 일반 시민들의 삶의 질을 높이고 미래 사회의 핵심 미디어로서 자리 잡기를 기대하고 있습니다.

한국전자통신연구원ETRI 테크놀로지 리포트

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공학·기술

[2021] 02 엑소브레인 심층 QA 기술

엑소브레인은 인간의 언어 이해 방식을 모사하여 텍스트의 의미를 정밀하게 분석하는 인공지능 기술입니다. 이 기술은 크게 한국어 분석, 딥러닝 언어 모델, 그리고 기계 독해 기반의 심층 질의응답이라는 세 가지 축으로 구성됩니다. 특히 어휘와 문법을 파악하는 수준을 넘어 문장 간의 관계를 이해하고 생략된 정보를 복원하는 등 고차원적인 자연어 처리를 지향합니다. 이러한 기술적 토대는 단순히 데이터를 처리하는 수준을 지나 기계가 인간처럼 문맥을 파악하고 지식을 습득하는 핵심적인 역할을 수행하며 미래 인공지능 서비스의 기반이 되고 있습니다. 한국어 분석 기술은 어휘 레벨의 형태소 분석부터 문장 단위의 의존 구문 분석, 그리고 문맥적 의미를 파악하는 의미역 인식까지 체계적으로 이루어집니다. 특히 개체명 인식과 엔티티 정규화 과정은 텍스트 속 고유명사가 위키백과의 어떤 대상과 일치하는지를 정확히 판별하여 지식의 연결을 가능하게 합니다. 또한, 최근에는 뉴스 기사 같은 문어체뿐만 아니라 챗봇이나 AI 스피커에서 주로 쓰이는 구어체 분석 모델까지 개발되었습니다. 이는 기존 모델 대비 오류율을 약 40%가량 개선하여 일상 언어 영역에서도 높은 정확도를 보여주며 다양한 산업 분야에 활발히 도입되고 있습니다. 한국어 특성에 최적화된 범용 언어 모델인 KorBERT는 수십억 개의 형태소를 학습하여 독보적인 성능을 발휘합니다. KorBERT는 형태소 단위와 워드피스 단위 등 용도에 따라 세분화되어 제공되며, 기계 독해나 문장 유사도 분석 같은 응용 기술에서 글로벌 기업의 모델보다 우수한 수치를 입증했습니다. 이러한 기술력은 학계와 산업계에서 널리 인정받고 있으며, 수많은 논문에서 인용되거나 단기간에 수백 건의 기술 이전이 이루어지는 등 실질적인 성과를 거두고 있습니다. 이는 한국어 자연어 처리 기술이 세계적인 수준에 도달했음을 보여주는 지표라고 할 수 있습니다. 심층 질의응답 기술은 사용자의 질문에 대해 단순히 관련 문서를 찾아주는 것을 넘어, 방대한 본문 속에서 정확한 정답을 추출하여 제시합니다. 이 과정에는 시맨틱 검색과 딥러닝 기반의 재순위화 기술이 적용되어, 정답을 포함할 가능성이 높은 단락을 실시간으로 선별해냅니다. 특히 법률이나 기술 문서처럼 전문적인 도메인에서도 뛰어난 성능을 보이며, 복잡한 서술형 질문에 대해서도 정교한 답변을 생성할 수 있습니다. 이는 정보 검색의 효율성을 획기적으로 높여 사용자가 원하는 정보에 도달하는 시간을 단축하고, 기업이나 기관의 업무 생산성을 향상하는 데 결정적인 기여를 합니다. 질의응답 서비스의 신뢰성을 극대화하기 위해서는 정형화된 지식을 관리하는 FAQ 기술의 결합이 필수적입니다. 기계 독해 모델이 문맥상 발생할 수 있는 오답의 위험을 최소화하고, 하이브리드 문장 유사도 분석을 통해 검증된 정보를 제공함으로써 시스템의 안정성을 확보하기 때문입니다. 현재 엑소브레인 기술은 국회도서관의 입법 지원 서비스나 국가과학기술연구회의 법무 자문 등 공공 영역에서 실무적인 성과를 내고 있습니다. 고도화된 한국어 인공지능 기술은 이제 전문 지식 기반의 의사결정을 돕는 지능형 비서로서 우리 사회의 디지털 혁신을 가속화하고 있습니다.

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뇌인지과학
융합
공학·기술

11 근쇠약 고령인을 위한 착용형 보행보조 시스템

나이가 들면서 자연스럽게 발생하는 근감소증은 고령자의 일상 활동을 어렵게 만드는 피할 수 없는 숙명과도 같습니다. 이를 해결하기 위해 과학계는 전기를 이용해 근육을 수축시키는 저주파 자극기나 EMS와 같은 기술을 꾸준히 연구해 왔습니다. 하지만 기존의 장비들은 미리 설정된 프로그램에 따라 기계적으로 작동하기 때문에, 사용자의 실제 동작 의도를 실시간으로 파악하여 보조하는 데는 한계가 있었습니다. 특히 단순 반복 동작 외에 복잡한 신체 활동을 지원하기에는 역부족이었던 것이 사실입니다. 한국전자통신연구원(ETRI)은 이러한 한계를 극복하고 사용자의 동작 의도를 실시간으로 파악해 신체 활동을 보조하는 '고령인을 위한 착용형 보행 보조 시스템'을 개발했습니다. 이 기술은 근육에 부착한 패치를 통해 미세한 전기 신호를 보내 수축을 유도하며, 장비 무게가 950g에 불과해 일상생활에서 착용하기에 매우 가볍고 간편합니다. 특히 98%에 달하는 높은 정확도로 신호를 분석해 내는 알고리즘 덕분에 복잡한 신체 활동 중에도 사용자의 움직임을 명확하게 읽어내어 힘을 보태줄 수 있습니다. 임상 시험 결과, 이 시스템을 착용한 고령자들은 보행 속도가 빨라지고 근육량이 증가하는 등 실질적인 보행 개선 효과를 거두었습니다. 이 기술은 단순한 보조를 넘어 스스로 주도하는 재활 훈련이나 홈트레이닝 등 다양한 분야에 적용될 수 있다는 점에서 큰 의미를 가집니다. 연구진은 앞으로 더 많은 임상 데이터를 확보하여 기술의 완성도를 높이고, 모터 구동 방식과 결합한 복합 보조 장치 연구도 지속할 예정입니다. 기술의 발전이 노년의 삶을 더욱 건강하고 활기차게 만들어줄 수 있기를 기대해 봅니다.

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생명과학
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