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[화제의 현장] “오프라인 현장에서 로보틱스 수강생과 호흡한다”서울과기대, K-MOOC ‘어드밴스드 로보틱스’ 오프라인 특강 개최

[컴퓨터월드] 오프라인 현장에서 교수들과 수강생들이 함께 로봇에 대해 탐구하고, 다양한 로봇에 대해 살펴보며 소통할 수 있는 자리가 마련됐다.

서울과학기술대학교(이하 서울과기대)가 한국형 온라인 공개강좌(K-MOOC) ‘어드밴스드 로보틱스(Advanced Robotics)’ 강좌의 일환으로, 오프라인 특강을 지난달 13, 15일 양일간 개최했다. 이번 특강에는 서울과기대 재학생을 비롯해, K-MOOC 어드밴스드 로보틱스 강좌 수강생, 일반인 등 총 150여명이 참석했다.

오프라인 특강으로 온라인 강좌의 단점을 보완하며 참가자들로부터 큰 호응을 얻고 있는 서울과기대 K-MOOC ‘어드밴스드 로보틱스’ 오프라인 특강 현장을 둘러봤다.

   
 

오프라인 특강으로 수강생과 소통

서울과기대는 지난달 13, 15일 양일간 K-MOOC 어드밴스드 로보틱스 오프라인 특강을 진행했다. 이번 특강은 이틀 동안 4개 강좌로 이루어졌으며, 서울과기대 재학생을 비롯해 K-MOOC 강좌 수강생, 일반인 등 총 150여명이 참가했다.

13일 진행된 1차 특강에서는 ‘하늘과 바다, 그리고 로봇’이라는 주제로 ▲김진현 서울과기대 기계·자동차공학과 교수의 ‘로봇 매니퓰레이터와 수중로봇 특강’ ▲박희재 서울과기대 기계시스템디자인공학과 교수의 ‘드론 특강’이 진행됐다.

15일 진행된 2차 특강은 ‘지상 로봇에 대한 이해’라는 주제로 ▲하종은 서울과기대 기계·자동차공학과 교수의 ‘모바일 로봇 특강’ ▲김정엽 서울과기대 기계시스템디자인공학과 교수의 ‘휴머노이드 로봇 특강’이 진행됐다.


“로봇, 꼭 해야 되지만 사람이 할 수 없는 일에 필요”

   
▲ 김진현 교수

1차 특강 첫 발표자로 나선 김진현 교수는 ‘로봇, 끊임없는 탐험’이라는 주제로 로봇에 대한 소개와 수중 로봇의 다양한 활용방안 등에 대해 설명했다. K-MOOC 강좌에서 ‘로봇 매니퓰레이터와 수중로봇’에 대한 강의를 하고 있는 김진현 교수는 “이번 특강에서 로봇에 대한 기본적인 설명과 수중로봇 및 연구하고 있는 분야를 소개하고자 한다”고 말하며 발표를 시작했다.

김 교수는 로봇의 어원부터 설명했다. 로봇의 어원은 1920년 체코의 극작가 카렐 차페크(Karel Čapek)가 발표한 희곡 ‘로섬의 만능로봇(R.U.R.: Rossum's Universal Robot)’에서 찾을 수 있다. 체코슬로바키아어 ‘로보타(Robota)’라는 단어가 어원이며, ‘노예’라는 뜻과 ‘강제 노동’이라는 뉘앙스가 들어 있다.

현재 로봇 기술은 어디까지 와 있을까. 김진현 교수는 현존하는 로봇 기술 중 가장 앞서있는 기술은 휴머노이드 로봇이라고 설명했다. 휴머노이드 로봇인 ‘아틀라스(Atlas)’는 점프를 비롯해 백덤블링을 하는 영상도 공개된 바 있다. 김 교수는 이런 휴머노이드 로봇을 개발하기 위해서 꼭 필요한 것이 기구학 및 동력학이며, 로봇의 행위에 대한 동력학적 분석은 필수적이라고 말했다.

이어 김 교수는 지난해 및 올해 국제 로봇학회 ‘아이로스(IROS: International Conference on Intelligent Robots and Systems)’에서 논의된 내용을 소개했다. 지난해 ‘아이로스’에서는 미국 레그랩(Leg Lab) 4족 보행 로봇 등이 시연됐다. 올해에는 중국에서 이와 유사한 로봇을 만들어 4~5대로 자동차를 끄는 영상도 공개됐다. 중국의 기술력이 많이 높아졌다는 것이다. 더불어 올해 아이로스의 특징은 발표된 논문 1,500여편 중 절반이 딥러닝에 관한 연구였다. 현재 로봇 학계에서는 딥러닝을 통해 로봇의 문제점을 해결하려고 하는 것이 트렌드라고 설명했다.

김진현 교수는 미국 국방부 연구기관인 국방고등기획국(DARPA: Defense Advanced Research Projects Agency)이 후원하는 ‘다르파 그랜드 챌린지(The DARPA Grand Challenge)’가 로봇의 발전에 많은 영향을 끼쳤다고 설명했다. ‘다르파 그랜드 챌린지’는 자율주행차와 로봇의 관련된 주제로 진행된 바 있다.

마지막으로 김진현 교수는 수중로봇의 활용사례와 현재 서울과기대에서 연구하고 있는 수중로봇 과제에 대해 발표했다. 김 교수는 “로봇은 사람이 할 수 없으나 꼭 해야만 하는 일에 사용된다. 수중 로봇도 마찬가지다. 사람이 장비를 모두 갖추더라도 오랜 시간동안 수중에서 작업할 수는 없다. 하지만 수중에서는 할 일이 많다”면서 “수중, 심해어종 등 생태계 조사 외에도 지형 조사, 자원 및 광물 탐색 등 다양한 분야에 활용될 수 있다”고 강조했다.

   
▲ 1차 특강 참가자들이 기념 사진을 촬영하고 있다.

“창의력은 노력에서 나온다”

   
▲ 박희재 교수

이어 박희재 교수가 ‘드론, 제대로 배운다’라는 주제로 특강을 진행했다. 박희재 교수는 “지난번 오프라인 특강과 같이 창의력은 노력에서 나온다는 것을 꼭 말하고 싶다. 전문가가 되기 위해서는 1만 시간의 노력이 필요하다는 법칙이 있듯이 창의력도 꾸준한 노력이 필요하다”면서, “또한 실습도 병행돼야 한다. 책만 본다고 창의력이 생기지 않는다. 관심 있는 분야에 대한 실습으로 꾸준한 시행착오를 거치는 경험이 필요하다”고 강조하며 특강을 시작했다.

이어 박 교수는 다양한 드론 관련 아이디어를 소개했다. 수륙양용 드론부터 벽에 붙을 수 있는 드론, 소방용 드론, 광고용 드론, 사람이 탑승할 수 있는 드론 등 다양한 아이디어를 설명했다.

박희재 교수는 “서울과기대 ‘어드밴스드 로보틱스’ 중 드론 강좌에서는 드론에 관련된 ▲센서 ▲PID 제어 ▲GPS ▲통신 ▲RC 신호처리 등 다양한 분야를 다루고 있으며, 이를 위한 아두이노 기반 프로그래밍도 포함돼 있다. 여기에 드론 개요 및 드론 동력학, 고급 아두이노 프로그래밍 기법 등도 다루고 있다”고 강좌를 소개했다.

이어서 “K-MOOC 드론 강좌를 수강하면서 실습을 병행하면 나만의 드론을 만들 수 있게 된다. 드론을 내가 원하는 형태로 바꿀 수 있게 되고, 다양한 아이디어를 적용할 수 있게 된다. 이런 과정은 능력 발전에도 많은 역할을 하게 될 것”이라고 강조했다.

마지막으로 “드론 강좌라고 해서 드론에 국한되는 것은 아니다. 이를 통해 하나의 시스템을 공부하는 계기가 될 수 있으며, 범위를 확장해 휴머노이드 로봇, 이동로봇, 우주항공 등 다양한 분야로 확장할 수 있다”고 강조했다.

1차 특강이 진행된 후 수강생들로부터 많은 질문이 이어졌다. ▲로봇 강좌와 드론 강좌의 차이 ▲대학원 진학을 위해 준비해야 할 것 ▲딥러닝 관련 강좌 개설 계획 ▲로봇 개발을 위해 필요한 프로그래밍 언어 등에 대해 질문했다.

   
▲ 박종익 씨

<인터뷰>
“일반인도 로보틱스에 쉽게 접근할 수 있는 계기가 됐다”
박상익 씨(47세)

 

서울과기대 K-MOOC ‘어드밴스드 로보틱스’ 오프라인 특강에 참여한 박상익 씨(47세)는 “일반인도 많이 참여하고 있어 놀랐으며, 일반인도 쉽게 접근할 수 있도록 취지가 마련된 것이 인상깊었다”고 특강 참여 소감을 밝혔다.

박상익 씨는 공학 분야를 전공했으나 현업이 달라 최근에 로보틱스 강좌에 관심을 갖게 됐다고 말했다. K-MOOC 온라인 강좌를 수강하던 중 오프라인 특강 진행 소식을 접하게 됐고, 온라인과는 다른 내용을 들을 수 있을 거 같아 참여하게 됐다고 설명했다.

이어 박상익 씨는 “로보틱스가 전문적인 분야다 보니 일반인이 쉽게 접근할 수 있도록 구성했는지가 궁금했다. 이번 특강을 통해 내가 하고싶은 것을 알아내는 데 많은 도움이 됐다. 실질적으로 어떻게 해야할지는 본인에 달려있다는 것을 깨달았다”고 언급했다.

김진현 교수 및 박희재 교수의 특강에 대해서는 “처음 김진현 교수 특강은 로보틱스의 개요부터 어떻게 활용되고 있는지 등을 알아볼 수 있어 많은 도움이 됐으며, 박희재 교수의 특강은 내가 하고싶은 것이 무엇인가를 생각하는데 도움이 됐다”고 말했다.

박상익 씨는 이번 특강에서 개선해야할 점에 대해서 “특강을 진행하기 전 수강생들로부터 미리 질문을 받는 것도 좋은 방법이라고 생각한다. 질문을 미리 받아봄으로써 수강생의 수준을 맞출 수 있고, 질문 또한 참가자에게 초점을 맞출 수 있다. 이번 특강의 경우 서울과기대 재학생이 많다보니 재학생을 위한 질문이 많았다. 특강에 대한 대략적인 내용과 궁금한 사항을 미리 받아보는 것이 좋겠다”고 지적했다.

K-MOOC 강좌에 대해서는 “일반적으로 로봇 분야에 대해 접할 수 있는 기회가 많지 않다. 학원에 소속돼 수업료를 내거나 학교에서 강의를 수강해야 한다. 하지만 K-MOOC 강좌는 공개형 강좌이기 때문에 일반인도 접근하기 용이하다. 다만 공학적인 지식 기반이 있어야 이해 할 수 있기 때문에 기초지식이나 수강시간 등에 대한 안내가 더욱 상세히 돼 있었으면 좋겠다”면서, “온라인 공개 강좌를 통해 일반인도 관심 분야에 대한 강좌를 들을 수 있어 좋다. 교육에 있어서 균등한 기회를 제공할 수 있도록 K-MOOC 강좌가 더욱 많이 보급됐으면 하는 바람이다”라고 강조했다.

 

“로봇에 적용되는 딥 강화학습”

   
▲ 하종은 교수

15일 열린 2차 특강에서는 하종은 교수와 김정엽 교수의 특강이 진행됐다. 하종은 교수는 ‘모바일 로봇’ 분야 ‘딥 강화학습_로봇 분야 응용’이라는 주제로 특강을 진행했다. 하종은 교수는 “강화학습은 인간이 학습하는 과정과 유사하게, 실패와 성공을 통해 발전하는 방식이다. 2014년 딥러닝이 대두되면서 딥 강화학습 역시 주목받기 시작했다”고 설명하며 발표를 시작했다.

하 교수는 “전세계적으로 딥러닝 분야는 구글 딥마인드와 오픈AI가 선도하고 있다. 구글 딥마인드는 아타리 게임 전용 딥러닝 인공지능을 선보인 바 있으며, 인공지능의 붐을 끌고 왔던 ‘알파고(AlphaGo)’를 개발했다. 오픈AI는 딥러닝으로 학습해서 큐브를 맞추는 로봇 팔을 선보인 바 있다”고 설명했다.

이어 “딥러닝의 역사는 약 7년이 다돼가고 있다. 오픈AI는 다양한 딥러닝 알고리즘을 공개하고 있으며, 이번 특강에서는 알고리즘 중 정책 기반 강화학습 ‘폴리시 그래디언트(Policy Gradient)’ 알고리즘을 중심으로 살펴본다”면서 “최근에는 센서 정보와 강화학습을 연결하고 있다. 이 때 사용되는 것이 ‘폴리시 그래디언트’ 알고리즘이다. 이전에는 센서로부터 정보를 받으면 어떤 액션을 취할 것인지를 확률로 구했다면, 이제는 딥러닝을 통해 액션을 취하도록 개발되고 있다”고 말했다. 이어 하 교수는 수식을 통해 ‘폴리시 그래디언트’ 알고리즘을 적용하는 방법을 설명했다.

하종은 교수는 특강 마지막으로 “‘폴리시 그래디언트’ 알고리즘 외 다른 딥러닝 알고리즘에 대해 알아보고 싶다면, 구글 딥마인드 데이비드 실버(David Silver)와 세르게이 리바인(Sergey Levine)의 연구 결과를 참고하면 좋다. 더불어 오픈AI의 스피닝업 사이트에도 많은 정보가 있다”고 언급했다.

   
▲ 2차 특강 참가자들이 기념 사진을 촬영하고 있다.

인간 탑승형 로봇 ‘메쏘드’ 제작과정 소개

   
▲ 김정엽 교수

이번 ‘어드밴스드 로보틱스’ 오프라인 특강의 마지막은 김정엽 교수의 ‘휴머노이드 로봇- 인간 탑승형 휴머노이드 로봇’이라는 주제로 진행됐다. 김정엽 교수는 이번 강의를 통해 한국미래산업과 함께 개발을 추진했던 ‘메쏘드(method)’ 제작 과정을 소개했다.

김정엽 교수는 “휴머노이드 로봇은 개발은 매우 어려우며 막대한 투자가 필요하다. 메쏘드 개발 당시 제어시스템과 매커니즘을 개발하는 것은 빨랐지만, 이를 실현하는 과정에서 토크 및 무게를 만족시키며 제작하는 것은 매우 어려웠다. 메쏘드를 개발하면서 모터도 자체 개발했으며, 카본 제작 공정 등도 마련하는 등 많은 비용이 투자됐다”고 말하며 강의를 시작했다.

김정엽 교수와 한국미래산업은 2014년부터 ‘메쏘드’ 개발을 추진했다. 처음 ‘퍼시픽림’, ‘아바타’ 등 영화에 나오는 로봇을 개발하는 것을 목표로, 콕핏에서 로봇을 조종하는 방식을 고려했다. ‘메쏘드’를 제작했을 때, 기술 사양으로는 키 4m에 중량은 1.5톤, 배터리 용량은 약 10km 운행이 가능한 수준이었다.

개발하는 과정에서 ‘메쏘드’ 하체부의 자유도를 위한 관절 총 13개로 설정했으며 허리에 1개, 다리 당 6개로 구성됐다. 다리당 무게는 약 350kg이 예상됐다. 발목 관절에 대한 계산을 진행했을 때, 발목 구동에 약 6천 뉴턴미터의 힘이 필요했다. 유압 구동기를 사용할 수 없었기 때문에 모터를 사용했으며, 감속기를 적용해 필요한 재원에 맞췄다. 하지만 모터에 감속기까지 적용하다 보니 무게가 많이 증가했으며, 무게를 낮추기 위해 모터를 직접 개발하기에 이르렀다.

이후 로봇의 무게를 줄이고 강도를 높이기 위해 카본, 티타늄 등 다양한 연구를 진행했으며, 이와 함께 자세 제어 등 다양한 기술을 접목해 ‘메쏘드’를 개발했다고 설명했다.

   
▲ 여명훈 학생

<인터뷰>
“K-MOOC 강좌로 다양한 강의 수강이 장점”
여명훈 서울과기대 기계시스템디자인공학과 학생(4학년)

 

“K-MOOC 강좌는 자율적으로 수강할 수 있고, 관심분야의 강의를 들을 수 있는 게 큰 장점이다. 특히 로봇 공학 강좌를 수강하고 시험을 준비할 때 K-MOOC 강좌를 통해 보충하는 등 학업에 많은 도움이 됐다.”

이번 K-MOOC ‘어드밴스드 로보틱스’ 오프라인 특강에 참여한 여명훈 서울과기대 기계시스템디자인공학과 학생(4학년)은 K-MOOC 강좌가 학업에 도움이 되고 있다며 이같이 밝혔다.

여명훈 학생은 현재 K-MOOC ‘어드밴스드 로보틱스’의 휴머노이드 강좌를 수강하고 있으며, 공지 메일을 통해 이번 오프라인 특강을 신청, 참여했다. 그는 “이번 오프라인 특강에서 인간 탑승형 로봇 ‘메쏘드’의 제어 알고리즘 등 제작 과정을 알게 된 것이 인상 깊었다”고 말했다.

이어 “K-MOOC 강좌는 비전공 학생도 온라인으로 수강할 수 있는 게 큰 장점”이라며, “오프라인 강의의 경우 정해진 시간에 맞춰 진도를 나가야하지만, 온라인은 자율적으로 할 수 있다는 것이 특징이다. 서울과기대가 마련한 오프라인 특강은 교수들이 즉흥적으로 알려주는 지식이 많아서 좋다. 또한 교수에게 질의할 수 있는 것도 매우 좋았다”고 언급했다.

 

서울과기대, K-MOOC 강좌 추가 예정

서울과기대는 K-MOOC 묶음강좌 ‘어드밴스드 로보틱스’가 전문 분야인 만큼 온라인으로만 설명하기엔 분량이나 방법에서 제약이 따르기 때문에, 이런 단점을 극복하고자 매년 오프라인 특강을 진행하고 있다. 지난 2월에도 묶음강좌 담당교수 4명과 수강생이 만나 각 로봇분야의 삼화내용과 로봇 공학의 동향, 이슈에 대해 공유한 바 있다.

당시 교수자의 전문성이나 학습자의 흥미 부분에서는 만족도가 크게 나타났는데, 아쉬웠던 점으로 각 강좌별 특강의 시간이 짧아 교수들도 더 많은 내용을 담지 못했다고 토로했고 학습자도 후반부의 집중도가 떨어지는 점을 꼽았다. 이런 점을 보완하기 위해 이번 행사는 2차로 나눠 진행됐으며, 개별강좌가 다루는 로봇 분야의 관련성과 특징에 따라 구성을 분리했다.

양주승 서울과기대 교수학습개발센터 교수학습지원팀장은 “현재 서울과기대에서 K-MOOC 강좌로 공학 분야 여섯 개의 강좌, 의약계열 하나의 강좌를 운영하고 있다”고 설명했다. 특히 로봇공학의 기초를 다루는 ‘로보틱스’ 강좌와 심화과정인 ‘어드밴스드 로보틱스’ 강좌는 K-MOOC 강좌에서 인기 강좌로 선정될 만큼 수강생들의 호응도와 만족도가 높은 강좌며, 학기마다 지속적으로 학습자가 증가하고 있다고 강조했다.

양 팀장은 “강좌를 학습하는 수강생이 많아짐에 따라 특강에 대한 수요도 높아지고 있으며, 이전에는 이론 위주의 특강을 계획했다면, 앞으로는 학습자가 보다 적극적으로 행사에 참여할 수 있는 특강을 생각하고 있다”면서 “예를 들면 학습자가 K-MOOC 강좌를 통해 학습에 도움이 됐음을 알리고 강좌 활용 방안을 타 학습자들에게 설명해주는 방식 등을 고려하고 있다”고 말했다.

또한 그는 “다음 특강은 아직 기획단계에 머물러 있으나, 준비가 되는대로 K-MOOC 홈페이지 및 서울과기대 홈페이지를 통해 홍보할 계획”이라면서 “이번 특강을 준비하면서 묵묵히 자기 위치에서 최선을 다하며, 항상 수강생들의 입장에서 선제적으로 상세한 안내를 통해 애로사항을 자체 해결할 수 있도록 지원하는 등 수고가 많은 팀원에게 감사 인사를 전하고 싶다”고 언급했다.

한편 서울과기대는 미래 환경과 관련한 전문 지식을 배워보는 ‘폐기물관리 및 처리’ 강좌를 하반기부터 시범운영할 예정이며, 생물반응기와 생물분리 공정 등을 배워보는 생명공학 전문과목인 ‘생물화학공학’ 강좌를 자체 MOOC강좌로 개발하고, 내년에 K-MOOC강좌로 운영할 예정이다.

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