[충청뉴스 이성현 기자] 국내 연구진이 개발한 사족보행로봇이 배터리 교체 없이 마라톤 풀코스를 완주한 연구 성과로 세계적 학술지 네이처 본지에 게재됐다.
24일 한국과학기술원(KAIST)은 기계공학과 황보제민 교수 연구팀이 개발한 사족보행로봇 ‘라이보2’의 장거리 주행 기술과 마라톤 완주 결과가 국제학술지 네이처 본지에 23일자로 게재됐다고 밝혔다.
국내에서 수행된 로봇 연구가 네이처 본지에 실린 것은 이번이 처음이다.
라이보2는 상주 곶감 마라톤 대회에서 배터리 충전이나 교체 없이 42.195km를 4시간 19분 52초 만에 완주했다.
연구팀은 장거리 주행을 개별 부품 문제가 아닌 기계 구조, 전기 시스템, 보행 제어가 결합된 시스템 문제로 접근해 에너지 손실을 통합적으로 줄였다.
특히 특정 부품이나 보행 알고리즘 하나에 의존하지 않고 로봇의 무게, 관절 설계, 모터, 구동회로, 보행 제어까지 함께 최적화해 배터리 에너지를 실제 이동거리로 최대한 전환했다.
분석 결과 전체 에너지 손실 중 전기 시스템, 특히 모터 권선에서 발생하는 구리 손실 비중이 가장 컸으며 기계적으로는 관절 마찰과 착지 충격, 지면 미끄러짐이 주요 원인으로 나타났다.
컴퓨터와 센서의 기본 전력 소모와 이동 시 기계적 손실을 고려했을 때 라이보2는 초속 약 3m 부근에서 가장 낮은 이동 에너지 비용을 보였다.
또 배터리를 추가하면 무게가 늘어나 관절 전류가 증가하므로 질량 배분과 손실 증가 사이의 최적점을 도출했다.
연구팀은 실제 대회에 정식 등록해 등번호를 착용하고 4시간 넘는 전 과정을 영상으로 기록했으며, 내부 전압·전류·온도 데이터를 위치·고도 정보와 동기화했다.
상주 코스 완주 시 약 1280Wh를 소모했으며, 탑재 가능한 최대 배터리 활용 시 약 65km까지 주행할 수 있는 것으로 확인됐다.
KAIST 교원창업기업 라이온로보틱스는 이번 연구 성과를 실제 산업 현장에서 사용할 수 있는 제품으로 연결하는 양산 기술을 개발 중이다.
황보제민 교수는 “이번 연구는 높은 운동 성능과 에너지 효율을 동시에 확보하기 위해 로봇 전체를 어떻게 설계해야 하는지를 실제 마라톤 데이터로 입증한 결과”라며 “연구실에서 구현한 성능을 산업 현장에서 누구나 안정적으로 사용할 수 있는 제품으로 연결하겠다”고 설명했다.
향후 방수·방진, 열관리, 전자파 적합성 등 현장 신뢰성을 갖춘 양산형 로봇 개발이 장시간 순찰이나 탐사 임무의 핵심 과제가 될 것으로 전망된다.
