▲ 2013년도 문화분과 위원장으로 재선임된 지은숙 KAIST 교수.

■ 인간을 닮은 로봇, 상상속 인물을 재현

생산기술분야의 산업원천기술개발 및 실용화, 중소·중견기업 기술지원 및 성과확산을 목표로 설립된 정부출연연구소 한국생산기술연구원이 개발한 인간형 로봇 ‘에버’는 인간의 다양한 표정과 제스쳐 표현이 가능하고 립싱크 및 간단한 대화가 가능한 인간 크기의 안드로이드 로봇이다.

외형과 행동이 인간을 똑같이 닮은 ‘에버’는 인간과 로봇의 상호작용(HRI, Human-Robot Interaction) 연구용으로 개발이 시작됐다. 2006년 11월 가수, 2009년 배우로 데뷔해 문화예술분야에서 공연 전시용 로봇 등으로 활용되고 있다.

지난해 5월에는 여수엑스포를 통해 에버4가 공개됐다.

2005년 5월 한국생산기술연구원의 로봇연구그룹에서 보유기술을 종합해 안내서비스용 안드로이드 로봇 개발 프로젝트를 시작했다.

얼굴표정 표현, 안구의 소형카메라를 이용한 얼굴추적, 립싱크, 음성인식 기반 대화엔진 등 HRI 기술을 개발했다.

이후 가수, 배우 등 엔터테인먼트로의 기능을 확장해, 노래 립싱크, 모션캡쳐 및 변환기술, 시나리오 편집기술 등을 개발해 차례로 에버2 및 에버3를 출시했고, 최신 버전 에버4는 얼굴 속에 30개의 모터를 집적해 다양한 감정표현이 가능하도록 개발했다.

에버1 및 에버2는 연구소 내부사업으로 2년간 10억을 지원받아 개발됐으며, 에버3는 과기부 탑브랜드 사업 및 지경부 산업원천사업을 통해 2007년부터 2009년까지 3년간 총 25억을 지원받았다. 에버4는 2010년부터 3년간 문화부 CT기술개발사업으로 약 20억을 지원받았다.

▲ 로봇 엔터테이너 ‘에버’가 다양한 표정을 짓고 있다..

◇ 8년간 꾸준한 기술개발

인간의 외형 구현을 위한 인공피부 제작기술, 소형제어기 기술을 확보한 점, 사람을 닮은 로봇으로 국내 최초로 개발해 주목을 받은 점 등이 국내외로 널리 알려지게 된 계기였고, 문화 예술적 활용분야를 찾아 하드웨어 기술뿐 아니라 콘텐츠 저작기술을 업그레이드 한 것이 현재까지 8년간 꾸준히 기술개발을 지속해 올 수 있었던 요인이다.

현재는 연구소에서 시작품으로 자체 제작하고 있으며 기술이전을 통해 제작 및 생산 기술을 업체로 이전할 계획이다.

연구소는 보유한 플랫폼을 임대하고 있으며, (주)솔루봇, (주)이산솔루션, 과천과학관, 대우조선해양 등에서 행사, 공연, 전시의 용도로 사용됐다.

국내에서는 전시관 및 공연을 위한 용도의 플랫폼으로 로봇운용업체나 공연제작을 원하는 극장이나 공연기획사에 프로젝트의 형태로 의뢰받아 납품할 계획이다. 얼굴모듈을 특화해 교육용·연구용 플랫폼으로 상품화해 기술이전 할 계획이다. 해외로는 테마파크 활용을 위한 기술이전을 추진할 예정이다.

◇ 장기적인 기술투자 要

시각인식 및 음성인식기술, 지능기술의 한계로 간단한 안내 이외의 서비스용 로봇으로 활용하기 어려웠다. 이에 따라 문화콘텐츠를 구현하는 표현중심 기술개발에 집중했다.

아직 연구소 개발단계로 기술이전을 요청하는 기업에 생산기술을 이전할 계획이다. 로봇의 제조비용이 고가여서 아직 제작의뢰 보다는 보유한 플랫폼의 임대 형태로 활용되고 있다.

에버 기술은 첨단, 미래기술의 성격을 가지고 있어서 연구개발에 지속적인 투자가 필요하나 정부지원과제가 대부분 단기성이므로 후속 지원과제 발굴에 어려움이 있다.

◇ 주요 소재부품 및 기술

인간형 로봇 에버는 △소형제어기 △인공피부 △얼굴기구 메커니즘, △립싱크, 대화, 모션캡춰기반 모션 생성 기술 △시선추적기술 △표정생성기술 △3D기반 외형 재현기술 등으로 구성돼 있다.

‘에버’, 감정 표현 엔터테이너 수준 도달

인간과 상호 작용을 통한 감성 동반자

■ 고성능 HRI 기반의 과학관 전시·체험 로봇

이산솔루션은 인간과 유사한 표현을 구현하는 휴머노이드 로봇에 다양한 센서기반의 HRI 솔루션을 탑재해 어린이 관람객이 보다 진보된 로봇의 기능과 콘텐츠를 체험할 수 있게 하고 있다.

2011년 8월부터 과천과학관에 휴머노이드 전시로봇이 처음 설치 운영되고 있으며, 지난해 10월 로보월드에서 HRI 기술이 적용된 전시 로봇을 출시했다.

HRI 기술이 적용된 전시 로봇은 운영자의 조작에 의해 동작하는 전시 로봇의 한계를 극복하기 위해, 주변 환경과 관람자의 다양한 반응에 대해 로봇이 자신의 생각과 감정을 영상과 모션 등으로 표현하는 것이 중점적으로 개발됐다.

과천과학관 로봇상설체험관에서 관람객에게 휴머노이드 로봇을 직·간접적(모션캡쳐와 터치스크린)으로 체험 할 수 있도록 해 로봇의 원리에 대한 지식을 전달하고, 방문하는 관람객에게 로봇과의 상호체험을 제공함으로써, 로봇에 대한 인식과 관심을 높여 로봇문화 대중화를 촉진하고 있다.

또한 여수엑스포 로봇관에서 붉은 악마로봇으로 전시 운영돼 로봇 축구경기를 소개하며 관람객의 흥을 돋구는 응원단장 역할을 하며 볼거리를 제공했다.

▲ 과천과학관에 전시된 휴머노이드 로봇.

◇ 고객의 행동에 반응하는 로봇

전시·체험 공간 등의 다양한 환경에서도 안정적으로 운영할 수 있는 휴머노이드 로봇의 안정성 확보와 비전 응용 기술을 통해 고객의 행동을 인식하고 그것을 기반으로 로봇의 감정이나 생각을 표현해 관람객에게 다양한 즐거움을 제공하는 것이 성공요인이다.

퍼포먼스 로봇 전문 생산 업체인 영국 Engineered Arts 사에서 휴머노이드 로봇을 생산하고, 이산솔루션에서는 전시 및 체험에 필요한 휴머노이드 로봇의 비전기술 및 감정표현 콘텐츠 개발을 담당하고 있다.

◇ 로봇 응용기술 및 콘텐츠 개발 필요

비전기술을 통한 고객의 행동 인식 범위가 비전 기술의 한계로 인해 다양한 로봇 콘텐츠를 구성하는데 어려움이 있다.

생산 초기에는 시나리오 콘셉트에 대한 이해 부족과 명확화가 부족해 개발기간 및 개발의 완성도가 낮아 제품 품질의 문제가 있었다.

퍼포먼스 로봇이 해외에서 도입된 제품이기 때문에, 전체 콘텐츠 개발이 국내 인력으로 진행되어도 외산 제품이라는 이미지가 있어 시장 진입에 어려움이 많았다.

향후 주변 환경 인식 기술의 고도화와 다양한 로봇 생각 또는 감정표현 콘텐츠가 결합된다면 로봇을 방문하는 고객들에게 감동을 줄 수 있는 휴머노이드 로봇이 될 수 있을 전망이다. 로봇의 다양한 퍼포먼스로 고객들에게 감동을 줄 수 있는 로봇 응용기술 및 콘텐츠를 지속적으로 개발하는 것도 요구되고 있다.

◇ 주요 소재부품 및 기술

전시로봇은 △주변 환경에 따라 능동적으로 동작하는 로봇 콘텐츠 제공(Active) △로봇이 느끼는 감정 생각을 표현(Emotion) △인식한 정보 통계 분석(Analysis) △리모컨을 통해 로봇 이벤트 제어(Control) △영상과 이미지 합성을 통해 다양한 표현이 가능(Compose) △관람객과 함께 미션 수행(Enjoy) 등의 기능을 가지고 있다.

HRI시스템의 경우 △주변의 영상 정보를 인식하는 Kinect △전달받은 영상을 처리하고 로봇의 콘텐츠를 판단하는 컨트롤 PC △감정표현을 자연스럽게 하는 휴머노이드 로봇 △로봇이 보고 있는 화면과 생각을 표현하기 위한 디스플레이 장치 등으로 구성된다.