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[맨토링 8 회] 로봇의 탄생

전문연구위원
구흥서
과학관명
국립과천과학관
활동위원
작성일
2019-10-20
조회수
38
내용
일시 : 2019년 10월 20일 10:00~12:00

장소 : 자원봉사실

학생 : 민경환(초6), 이한솔(초6)

주제 : 로봇의 탄생

1. 로봇의 탄생 ?산업용 로봇

우리 맨토링 학생들이 로봇과 공상과학에 대하여 알기 위하여는 산업 자동화에 대한 지식을 배워야 합니다. 계산기를 예를 들면 옛날에는 주판을 활용하여 계산을 하였지만 1980년대에 세상에 나온 전자 계산기로 곱하기와 나누기를 하였습니다. 이러한 발전은 스마트폰 에서도 구현이 가능하게 되었습니다. 이러한 발전 과정을 통하여 우리 학생들이 궁극적인 인공지능을 이해하게 되고 또한 로봇과 공상과학 과학자가 되기 위해서는 다양한 분야에 대하여 배워나가야 합니다. 따라서 이러한 분야에 관하여 학생들이 어떠한 마음으로 접근하고 유능한 과학자가 되기 위하여는 자기계발을 열심히 하여야 합니다.
그리고 항상 궁금한것은 꼭 알아야 합니다. 궁금한것을 지나치다보면 중요한 것을 발견할 기회를 놓칩니다.. 이것이 탐구심 입니다..
탐구심을 길러 궁금한것은 꼭 내손으로 확인하는 습관을 갖도록 합시다.

'로봇'이 체코어의 '일한다(robota)'라는 말에 어원을 두고, 그 뜻이 '작업자'로 해석되었던 것처럼 초창기 로봇은 인간의 단순한 노동력을 대신하기 위한 수단에 불과했다. 산업 현장에서의 최초의 로봇은 1962년 미국의 자동차 회사 GM이 사용한 유니메이션 사(Unimation Inc.)의 '유니메이트(Unimtate)'라는 산업용 로봇이었는데, 실제 생산라인에 투입되어 물건의 이송, 물건의 용접 및 조립, 검사 등에 사용되었다. 특별히, 공정 중에 방사되는 열과 연기 때문에 사람의 근접이 어려운 대량생산 다이캐스팅공정1) 환경에서 최초의 로봇은 인간의 위험을 대신 무릅쓰고 거대한 힘을 내면서 단순·반복적인 일을 성실하게 수행했던 것이다.

오늘날에도 단순·반복형 산업로봇은 여전히 전자·자동차·항공기 제조 분야 등에서 없어서는 안 될 최고 노동자의 위치를 고수하고 있다. 독일의 자동차 회사인 폭스바겐(Volkswagen Inc.)과 일본의 로봇 생산업체 화낙(Fanuc Inc.)의 생산 공장에는 단 한 명의 인간 노동자도 없이 로봇 노동자들만이 존재한다고 한다. 그렇다면, 이제는 '노예'의 개념으로 창조된 로봇에게 인간들이 오히려 '일자리 나누기 운동'을 펼쳐 줄 것을 부탁해야 하는 주객전도(主客顚倒)의 상황이 된 것은 아닐까.

이와 같은 산업용 로봇은 제조 공정에서 뿐 아니라 의료 분야에서도 두각을 나타내기 시작했다. 수술로봇이 외과 의사들의 최대 강적인 손 떨림 현상을 보완해 주면서 수술실에서 기계가 가진 장점을 십분 발휘하게 된 것이다. MBC 의학드라마 〈종합병원 2〉에서 휘플(Whipple operation: 췌장과 췌장에 붙어 있는 십이지장 등을 모두 제거하는 복잡한 수술) 로봇수술의 표준화 작업을 이루어낸 한기태 교수는 기자회견에서 "휘플 수술에서는 정확한 절제와 정교한 문합이 반드시 필요한데, 로봇수술의 정교함이 큰 도움이 됩니다"라고 말하며 로봇수술의 우수성을 드러내기도 했다.

이후 한 교수는 9시 뉴스를 비롯한 각종 매스컴에 보도되면서 유명세를 타고 한 교수를 찾는 외래환자들은 문전성시(門前成市)를 이루게 된다. 반면, 외과 과장 정도영 교수는 수십 년 동안 매스를 손에 놓지 않았던 실력파 외과 의사임에도 불구하고 "나도 한기태 교수가 사용하는 로봇수술을 배워야 할까 봐. 손 떨림 현상이 날로 심해져서 걱정이야"라고 말한다. 이를 통해 베테랑 의사의 노하우에 맞서 도전장을 내미는 수술로봇의 위상을 짐작해 볼 수 있다.
최근 세브란스 병원 정웅윤 교수팀에서는 로봇수술 기술인 다빈치(외과 의사가 환자 옆에 설치된 조정용 콘솔에 앉아 정교한 로봇 팔을 조정하며 수술하는 방법)를 이용하여 목에 흉터 없는 갑상선 수술을 시행하여 좋은 반응을 얻고 있다고 한다. 국내 암 질환 중 가장 큰 폭으로 증가 추세를 보이고 있는 갑상선 암은 로봇수술의 도입 이전 목 부위를 절개하여 암을 절제해야 했기 때문에 여성 환자들의 경우 미용상 심각한 문제에 직면해야만 했다.

하지만 이 로봇수술법은 환자의 겨드랑이를 통하여 로봇 팔을 넣어 갑상선 암을 절제하기 때문에 수술의 정확성을 높이는 동시에 흉터도 남기지 않는다는 일석이조(一石二鳥)의 효과가 있다. 로봇수술을 성공적으로 이루어낸 정웅윤 교수는 언론과의 인터뷰에서, "로봇 팔을 이용한 암 절제 및 확대된 3차원 영상은 기존 수술시 발생할 수 있는 성대 신경과 부갑상선 및 혈관 손상 등의 부작용을 최소화해 환자의 통증감소와 빠른 회복을 가능하게 했습니다"라고 말한다.

수술실에만 상주하면서 일반인들에게는 모습을 드러내지 않았던 의료로봇이 가까운 미래에는 병실을 돌아다니면서 환자들까지 돌보며 그 베일을 벗게 될 것이라고 한다. 포항지능로봇연구소·포스데이타·경북대학교는 '간호업무 보조용 의료로봇 개발'을 공동으로 수행하고 있다.

이번에 개발된 간호사로봇은 X?레이 필름을 운반한다거나, 환자의 기록 차트를 확인하는 것은 물론 혼자 병실을 돌아다니면서 환자의 몸에 부착된 체온측정 센서에 무선으로 접속하여 환자의 상태를 체크한 후, 측정된 데이터의 이상 여부를 확인해 환자 관리 시스템에 자동으로 기록을 남기는 기능2)까지 탑재하고 있다고 한다. 백의의 천사 나이팅게일을 떠올리며 바라보았던 단아한 간호사 언니의 모습은 어린 시절 선망의 대상이 되어 많은 여자 어린이들의 장래희망으로 꼽히기도 했는데, 과연 로봇 간호사 언니는 어떤 모습으로 다가와서 어떤 이미지로 각인될까?

산업 현장에서 재화와 서비스 창출 활동에 박차를 가해 주는 산업용 로봇의 또 다른 예는 우주나 해저를 돌아다니며 보고 듣고 감지한 것을 전해 주는 탐사로봇이다. 최초의 탐사로봇은 미국의 화성탐사선 '패스파인더(Pathfinder) 호' 내부에 탑재된 '소저너(Sojourner)'이다. 1996년 미국 플로리다 주의 우주기지를 떠나 발사된 지 7개월 만에 1억 9,100만 킬로미터 떨어져 있는 광활한 화성 평원에 연착한 패스파인더 호는 무인우주선으로는 처음으로 24개의 에어백에 의존해 착륙했다고 한다.

패스파인더 호 내부에 탑재된 탐사로봇 소저너에는 6개의 특수 구동바퀴, 태양전지판과 카메라, 데이터 전송용 안테나, 냄새를 맡아 흙이나 바위의 성분까지도 알 수 있는 후각 장치가 설치되었다. 탐사로봇 소저너는 초속 1센티미터의 거북이걸음으로 축구장만 한 지역을 돌아다니면서 화성 지질에 대한 탐사 활동에 총력을 기울여 1만 장 이상의 화성 표면사진과 400만 가지 이상의 화성 대기·기상정보를 전해 주었다.


2. 로봇을 움직이는 자동화

로봇은 자동으로 움직이는 기계입니다. 사람이 명령을 하면 그에따라 스스로 일을 하지요. 이러한 로봇들은 '살아있는 청동거인 탈로스는 크레타 섬을 하루 세 번 돌면서 무단 접근하는 배들에 바위를 집어 던지고, 상륙하려는 사람들을 불타는 몸으로 껴안아 죽게 한다.' 기원전 3세기, 그리스 신화(Greek mythology)에 인류가 최초로 기록한 로봇에 대한 표현 입니다. 살아있는 청동거인 탈로스(Talos)는 대장장이의 신(神) 헤파이스토스가 만든 창조물로 크레타섬을 지키는 파수꾼 입니다.
이러듯 로봇은 목적에 알맞게 모든 구동이나 기능이 자동화로 이루어져 있습니다. 우리 맨토링 학생들께서는 로봇을 그저 흥미의 대상로서만 볼것이 아니라 과학자가 되려는 꿈나무 맨토링 여러분은 로봇의 작동 원리와 앞으로 로봇 과학자가 되려면 어떤 공부를 해야 할지 살펴 봐야겠씁니다.

자동화의 종류

ㆍ 사무 자동화 : 정확한 판단하에 사무 처리를 하기 위해 사무 자동화가 이루어지고 있다. 은행 고객 계좌의 잔고와 이자 계산을 데이터 처리 시스템으로 자동화시켜 하는 것 등을 말한다. 사용되는 기기는 컴퓨터, 워드프로세서, 팩시밀리, 복사기 등이 있다.


ㆍ 가정 자동화 : 전화로 집 밖에서 집 안에 있는 모든 가전제품과 전열 기구를 비롯해 각 방의 창문이나 현관의 문까지 자동으로 조정할 수 있게 해주는 시스템을 말한다. 집 안의 가전제품, 조명 기기, 음향 기기 등을 전화로 켜고 끌 수 있는 원격 제어 기능과 가스 누출, 화재, 도난시에 경고음을 울려 주는 방범·방재 자동 감지 기능, 현관이나 대문의 상황을 알려 주는 비디오 전화 기능 등이 있다.

ㆍ 공장자동화
공장의 생산 과정을 자동화하는 것으로 컴퓨터와 각종 계측 장비를 이용한다. 좁게는 제품을 만드는 생산 과정을 자동화 하는 것과 넓게는 제품을 주문받고 출하하는 전 과정을 자동화 하는 것 모두를 말한다.
제품을 만드는 실제에 있어서 생산공정 또는 계측·제어의 자동화 혹은 설계 자동화 등의 국부적인 자동화를 뜻하고, 넓은 의미로는 제품의 수주에서 출하까지 일체의 생산활동을 효율적, 유기적으로 결합시키는 시스템 기술을 말한다.

이는 제품의 자동설계, 생산공정의 자동제어, 생산설비의 관리, 장애의 발견과 복구, 품질검사 등 각종 생산과 관련되어 인력으로 행하던 모든 일을 자동으로 처리할 수 있도록 하는 것으로서, 생산성을 향상시키고, 사람의 개입을 최소화시키면서 짧은 시간 안에 일정한 품질의 제품을 대량으로 생산할 수 있는 장점을 가진다.

1913년 포드자동차에서 처음 적용한 컨베이어 라인(conveyer line) 시스템이 최초이다. 처음에는 공급중심·분업위주·소품종 대량생산 위주였으나, 점차 수요중심·자기완결(노동자 혼자서 완제품을 생산)·다품종 소량생산 체제에 맞는 워크셀(work cell) 방식이 적용되었다.

발전단계는 단위 기계의 부분 자동화, 단위 기계의 완전 자동화, 생산 라인의 자동화, 모든 공정의 자동화의 4단계를 드는데, 최근에는 생산관리를 중심으로 하여 기업업무를 통합하는 단계로 발전하고 있다.

공장자동화 시스템은 보통 자동 창고, 산업 로봇, 수치 제어 공작 기계, 컨베이어, 무인 운송차, 품질검사 장치 등과 같이 이를 감시하고 제어하는 시스템으로 구성되며, 제품의 수주, 설계, 품질 검사, 자재 관리, 창고관리 등도 자동화한 무인공장도 등장하고 있다.

기술의 발달에 따라 일관된 완전 자동화보다 경제여건의 변화에 따라 부분 자동화 방식으로 소수 인원에 의한 완제품 생산으로 품질향상을 꾀하는 것과, 다품종 소량생산에 따른 빈번한 공정변경에도 적절히 대처할 수 있는 유연성이 부각되고 있다. 컴퓨터를 이용한 공장자동화 기술은 컴퓨터 이용 설계(CAD), 컴퓨터 이용 제조(CAM), 컴퓨터 통합 제조(CIM) 등이 대표적이다.


참고서 :
로봇 탄생 X: 산업용 로봇 (로봇 선생님 가라사대-로봇과 교육혁명, 2009. 4. 10., ㈜살림출판사)
인조인간 로봇|작성자 별밤지기
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