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경력개발사례

롤모델

[She Did it # 68] 미시건공대 배정연 교수

조회수531 작성일2022.12.08

일상과 가까운

로봇 기술 연구하는

여성 로봇 공학자

 

◆ 대학교 3학년 여름방학 때 KIST(한국과학기술연구원) 휴먼로봇센터에서 인턴을 한 것을 계기로 태권브이나 트랜스포머 같은 로봇의 이미지를 벗어던진 배정연 교수는 그때 비로소 로봇이 우리 생활에 들어올 수 있겠다는 걸 깨달았다고 합니다. 

◆ 배달 로봇 두 대가 있다고 가정했을 때, 어떤 로봇에게 배달 미션을 수행하게 할 것인가? 로봇의 기능과 능력은 물론 여러 가지 변수를 고려해 이 질문에 대한 답을 구하는 것이 배정연 교수의 연구 목표입니다.

◆ 로봇은 융합공학의 결정체라고 이야기하는 배정연 교수. 기본이 잘 닦여 있어야 눈에 보이는 결과도 나온다고 믿기에 로봇공학자가 되려면 수학의 기본을 탄탄히 다지고, 코딩도 익히라고 주문합니다.

 

기계공학 전공자들이 많은 집안 분위기

과학은 크게 좋아하지 않았는데 수학은 재미있었던 것 같아요. 대학 학부 때 심화수학 수업을 들었는데 너무 재밌어서 다른 학생들은 꺼리는 고급 응용수학 같은 과목들을 많이 들었어요. 그런데 고모부, 큰아버지, 사촌 오빠들까지 기계공학 전공자들이 집안에 많아요. 다들 저에게 기계공학이 잘 맞을 것 같다며 추천하시더라고요. 막상 해보니까 재밌고 잘 맞아서 계속하게 됐죠. 박사 과정도 기계공학으로 갔고요. 학부 때 처음으로 공부가 이렇게 재미있을 수도 있구나, 하는 마음이 들었고 이런 걸 하는 게 되게 보람되다는 생각을 하게 됐죠.


이런저런 경험이 중요합니다.

알고리즘을 주로 다루는 지금도

학생들에게 똑같이 이야기해요.

'하드웨어를 잘 알고있어야

알고리즘도 더 잘 개발할 수 있다'고.

 

 

기계공학 전공자라면 하드웨어는 기본

3학년 여름방학 때 KIST(한국과학기술연구원) 휴먼로봇센터에서 인턴을 하게 됐어요. 그전까지는 로봇 하면 태권브이나 트랜스포머만 떠올렸는데 인턴을 하면서 로봇이 실생활에 들어올 수 있겠다는 걸 처음 깨달았죠. 이는 석사 후 한국생산기술연구원 로봇기술본부 연구원이 되는 동력이 됐어요. 더불어 이런저런 경험이 중요한 것 같아요. 저는 학부 때 자동차 동아리 등 '여학생은 못할 것 같은' 그런 활동도 많이 했어요. 용접도 하고 로봇 랩에도 들어갔죠. 과제 특성상 자연스럽게 소프트웨어 위주로 공부했는데 감사하게도 교수님이 기계공학 전공자라면 하드웨어도 알아야 한다고 충고해주셨어요. 그래서 하드웨어적인 부분도 많이 공부했죠. 알고리즘을 주로 다루는 지금도 학생들에게 똑같이 이야기해요. '하드웨어를 잘 알고 있어야 알고리즘도 더 잘 개발할 수 있다'고.

 


 

고려대 연구교수에서 미시건공대 조교수로

텍사스 A&M대학교에서 박사학위를 받은 후 고려대 지능시스템 및 로보틱스 연구실에서 연구교수를 지냈어요. 그러다 2019년 8월 미국 미시건공대 기계공학과 조교수로 욺기게 됐죠. 연구교수로 있으면서 여러 곳에 지원하고 인터뷰도 많이 했는데, 미시건텍 저의 잠재력을 가장 높게 사줬던 것 같아요. 여기라면 되게 재밌게 연구할 수 있겠다는 생각이 들었죠. 연구하시는 분들도 굉장히 호의적이었고요. 그리고 학교 옆 호숫가에 수페리어호 관련 연구자들이 모두 모인 센터를 비롯하여 컴퓨팅관련 연구센터, 파워시스템 관련 연구센터 등 다양한 센터들이 있어서 로봇뿐만 아니라 다양한 분야의 엔지니어링/자연과학/사회과학과 컬래버레이션 할 수 있는 시스템이 갖춰져 있죠. 기술적인 서포트를 해주는 스태프들도 많고요. 제가 모든 지식을 다 갖고 있지 않아도 센터에 소속된 다른 연구자의 것을 활용할 수 있다는 점이 이곳의 매력인 것 같아요. 

두 대 이상의 로봇 운용 전략 연구

제 연구 분야는 다()개체 이종로봇이에요. 여러 대의 다른 로봇을 동시에 운용하는 전략에 대한 연구죠. 로봇이 두 대 이상 되면 고려할 사항이 많아요. 배달 로봇 두 대가 있다고 가정할 때, 어떤 로봇이 미션을 수행할 것인가의 문제가 생기겠죠. 만약 두 로봇의 기능이 다르다면 무작정 가까이 있는 로봇에게 배달을 시킬 순 없잖아요. 둘 중 더 빠른 로봇이 있다면 멀리 있어도 더 이익이 될 수 있겠죠. 이런 것들을 고려한 전반적인 시스템 운용 전략을 세우는 겁니다. 로봇 투입 전에 운용 전략을 세운 다음 실제 로봇을 운용하면서 어떤 상황이 발생했을 때 로봇 스스로 해결할 수 있도록 하는 부분에 대한 집중연구라 할 수 있어요.

제가 지금 관심을 두고 있는 건 땅에서 움직이는 로봇뿐만 아니라 수면 위에서 움직이는 배, 그러니까 자율주행 선박과 수중 로봇, 드론을 동시에 운용해 해상 사고가 났을 때 투입할 수 있게 하는 거에요. 각각의 장점을 가진 여러 대의 로봇이 투입되면 사람이 구조하는 위험에 대한 리스크를 줄이게 되고, 안전도 향상은 물론 구조도 훨씬 더 효율적으로 할 수 있겠죠. 아직 초기 단계이긴 하지만 최종적인 목표는 실제 구조나 재난 상황에 투입하는 거죠. 사람이 하는 일은 한계가 있으니까 실제 상황에서 로봇을 활용할 수 있게 하는 게 궁극적인 목표입니다.


새로운 지식 찾기를 열심히 하고 있어요.

제가 머신러닝 전공자는 아니지만

개략적인 트렌드는 알아야 하니까요.

 

로봇 연구는 공학 융합의 결정체

연구 과정에서 가장 어려웠던 점은 하드웨어였어요. 저는 전자 쪽이 약해서 회로 설계와 보드 제작 등에 어려움이 있어요. 로봇은 공학 융합의 결정체라 할 수 있어요. 전자, 기계, 컴퓨팅 등 모든 부분의 융합이 필요하기 때문에 편향된 지식만으로는 제대로 된 개발이 어렵죠. 그래서 깊게는 아니더라도 각각의 분야에 대한 전반적인 지식을 갖춰야 해요. 그런데 저는 다행히 도와주는 사람들이 많았어요. 보드를 만들 때도 같이 일하는 분들이 알려주기도 하고, 남편도 하드웨어에 조예가 깊어 조언과 도움을 주며 같이 일하고 있어요. 

2017-2018 논문 최다 다운로드상 수상

논문 최다 다운로드상(Most Downloaded Article Award)을 받은 것은 육아휴직 후 연구교수로 복직해 열심히 논문을 낼 때였어요. 그 일은 경력 단절을 겪고 나서 자존감과 자신감을 되찾는 계기가 됐죠. 상을 받은 논문은 생산공정에서의 다종 로봇 운용 전략에 대한 것이었어요. 사실 공장에서는 로봇들을 되게 단순한 방식으로 많이 운용하는데, 상황에 맞는 맞춤 운용 전략을 제공하겠다는 생각에서 출발했죠. 이후 그와 비슷한 논문을 학회에서 발표한 적이 있는데 이쪽 분야에서 활발하게 연구 중인 교수님이 관심 있게 봐주시더라고요. 자기도 비슷한 연구를 하는데 제 연구도 무척 흥미롭다고 말씀해주실 때 엄청 감동적이었어요.

트렌디한 최신 논문은 학생들과 공유

새로운 지식 찾기를 열심히 하고 있어요. 제가 머신러닝 전공자는 아니지만 개략적인 트렌드는 알아야 하니까요. 그래서 컨퍼런스에서 주목받은 논문이나 관련 논문들은 학생들과 토론을 통해 우리 방식이랑 어떻게 다른지, 우리 연구는 어떻게 발전시킬 수 있을지 의견을 나눠요. 매년 두 번 열리는 큰 컨퍼런스나 한국 로봇학회 주관 컨퍼런스를 보고 나면 리뷰를 통해 학생들에게 좋은 논문을 권하기도 해요. 그리고 매달 나오는 논문 중 관련이 높은 것들은 학생들과 함께 꾸준히 스터디도 하고요.

 

 

 

기본을 잘 갖춰야

눈에 보이는 결과도 나온다고 믿는 편이에요.

로봇 연구를 하려면

수학은 기본부터 탄탄히 다져야 하고,

코딩도 잘 해야 합니다.

 

로봇 연구는 수학과 코딩에서부터

저는 기본을 잘 갖춰야 눈에 보이는 결과도 나온다고 믿는 편이에요. 로봇 연구를 하려면 수학은 기본부터 탄탄히 다져야 하고, 코딩도 잘해야 돼요. 전공자나 해커처럼은 아니더라도 자기가 머릿속으로 생각한 것을 구현할 수 있는 레벨의 코딩은 필요하다는 의미죠. 통상적인 배경 지식 없이 무조건 러닝으로만 돌려서 결과를 보려는 친구들이 많거든요. 실질적인 관련 지식을 알고 있어야 정확하게 어떤 인풋 정보가 필요한지, 어떤 네트워크를 써야 하는지를 알 수 있죠. 쉽게 접근하다 보면 남이 개발한 네트워크를 가져다 쓰는 것밖에 안 돼 창의성이 떨어져요. 그러면 어느 순간 본인의 한계를 느끼게 되죠. 그래서 저는 항상 쓸모없어 보이는 배경 지식들이 나중에는 피가 되고 살이 된다고 학생들에게 강조하고 있어요.

'여자'는 핸디캡이 될 수 없다!

여자가 아닌 연구자나 개발자로서 자신의 능력을 평가받는 커리어를 생각하는 게 중요해요. 여자라는 성별에 얽매이지 말고 '나는 잘할 수 있는 사람이고, 언젠가는 인정받을 거야'라고 생각하는 거죠. 저도 경력 단절의 암울한 시기를 겪었는데, 과정이라고 생각하며 넘어섰던 것 같아요. 저는 박사 과정 때까지만 해도 오만했던 것 같아요. 내가 계획한 대로 잘될 수 있다는 자신감이 있었는데, 나이가 들면서 생각하지 못한 일들이 생기더라고요. 아이가 로또 확률보다 낮은 희귀 질환을 갖고 태어났고, 복직을 하자마자 둘째가 생기기도 했죠. 그 과정에서 많은 것을 배웠어요. 힘든 가운데서도 이겨낼 수 있는 방법들이 찾아지니까 여자라서 겪는 것만은 아닌 것 같더라고요. 그래서 여자라는 것을 핸디캡으로 여기지 않았으면 좋겠어요.

 


 

 

위셋 서포터즈 WI’S & 배정연 교수

Q&A

* WI'S(위즈)는 위셋의 쉬디드잇 캠페인과 다양한 활동을 알리는 서포터즈입니다.

Q1. 로봇을 연구하면서 실제 개발한 알고리즘을 적용할 경우, 예상치 못한 변수가 생긴다는 것을 가장 어려운 점이라고 말씀하셨는데, 만약 이러한 불량이나 변수가 생길 경우 어떤 방식으로 알고리즘을 수정하는지, 실패에 대한 두려움은 없으신지 궁금합니다. 

변수가 생겼다고 해서 알고리즘을 수정하지는 않아요. 저희가 알고리즘을 개발해 테스트할 때 문제는 하드웨어에서 생기는 거예요. 그러니까 알고리즘이 아닌 테스트 환경에 문제가 생기는 거죠. 그러면 알고리즘을 수정하는 게 아니라 실험 환경을 만드는 데 많은 노력을 쏟아붓게 되죠. 그 때문에 시간 낭비가 많이 생기기도 하는데, 요즘은 연구자들이 본인들의 연구를 오픈하고 공유하기 시작했어요. 이를 참고하면 많은 부분을 해소할 수 있어 좋아요. 그래서 제 연구도 오픈하고 공유하려는 계획을 가지고 있어요.

실패에 대한 두려움은 늘 있죠. 저도 서포트를 받았으니 결과를 내야 하니까요. 그래도 이렇게 저렇게 하다 보면 또 돌파구가 찾아지는 것 같아요. 그리고 실패를 통해서 많이 배우기도 해요. 저희가 처음 랩을 오픈했을 때 여러 가지 문제들이 있었는데 실패를 거울삼아 개선한 덕분에 랩의 보유 기술이 늘어나 안정적인 발전도 이뤄나가고 있고요. 그러면서 '어떻게든 되겠지' 하는 막연한 자신감도 갖게 된 것 같아요. 


 

Q2. 주행환경 상황인지와 최적 작업경로를 위해 어떤 알고리즘이 많이 적용되며, 현재의 알고리즘 동향은 어떤지 궁금합니다. 

인지 부분은 아무래도 머신러닝 기반으로 많이 가는 것 같아요. 이미지러닝이 발달하면서 이미지 기반으로 인지하는 부분이 굉장히 많아졌고, 레이저 센서를 쓸 때도 예전보다는 러닝을 많이 써서 인지를 하는 것 같고요. 그래도 고전적인 방법과 같이 썼을 때 훨씬 안정적이고 시너지 효과가 있는 것 같아요. 경로 생성은 크게 전역경로생성과 지역경로생성으로 나누어요. 전역경로생성(Global Path Planning)은 시작점과 탐구할 지점이 있을 때 전체적인 경로를 생성하는 방법이고, 지역경로생성(Local Path Planning)은 주행 중 예상치 못한 상황에 맞닥뜨렸을 때 새로운 경로를 생성하는 방법이죠. 전역경로 생성은 고전적인 방법을 많이 쓰고 있어서 교과서에 나오는 방법들이 다양하게 발전된 형태로 아직도 많이 사용되고 있어요. 지역경로 생성은 강화학습 기반 알고리즘이 인기가 많아요.

 

Q3. 최근 메타버스 발전에 따라 인간의 모습과 동작을 그대로 구현한 로봇이 메타팩토리에 적용되고 있는데, 현재 휴먼로봇의 동향과 미래의 휴먼로봇에 대해 어떻게 생각하시는지요? 

 

휴먼로봇을 전공하지는 않지만 제가 느끼는 바를 말씀드릴게요. 예전에는 로봇을 사람처럼 만드는 데 집중했다면 요즘은 로봇과 사람이 같이 일하는 부분에 더 집중하고 있어요. 어떻게 하면 잘 협업할 수 있을까, 로봇과 사람이 거부감 없이 친화적인 관계를 유지할 수 있을까, 이런 부분을 중요하게 생각하는 거죠. 사실 지금은 사람들이 로봇에게 긍정적인 것만은 아닌 것 같아요. 실제로 공장에 계신 분들은 로봇이 본인들의 일자리를 뺏어간다고 생각하기 때문이죠. 그래서 어떻게 하면 사람과 로봇이 더 친화적으로 협업하면서 지낼 수 있을까 하는 부분에 관심이 많죠. 이제는 로봇을 사람처럼 만드는 것이 아니라 사람의 모션과 비슷하면서 안정적이고 안전하게 하는 부분에 더 초점이 맞춰질 것 같아요. 로봇과 일하는 사람들은 로봇을 슈퍼바이징(Supervising) 하고 문제가 생겼을 때 도와주는 역할로 바뀔 것 같아요.

 


 

 

Q4. 인공지능이나 알고리즘 등 로봇산업과 관련한 기술이 발전하고는 있지만 아직도 우리 삶에 안정적으로 정착하지는 못한 것 같습니다. 한국 로봇산업이 더욱 발전하고 사람들의 일상과 밀접하게 연관되기 위해선 어떤 것이 필요한지 조언 부탁드립니다. 

 

한국은 로봇 연구에 있어 선두 주자예요. 다른 나라들에 뒤지지 않고 실무적으로나 연구적으로나 앞서가고 있거든요. 저도 아직은 로봇기술이 우리 생활에 정착하기에는 부족한 부분이 많다고 생각해요. 로봇산업이 실생활에 잘 활용되려면 일단 로봇 관련 중소기업들에 대한 국가적인 지원이 늘어나야 할 것 같아요. 사실 레이저 센서나 로봇 플랫폼, 이미지 프로세싱 등 세계를 선도하는 기술을 보유하고 있는 스타트업이랑 중소기업들이 한국에 많아요. 이런 기업들에 대한 지원이 더 원활하게 이루어져야 앞으로 나아갈 수 있고 자유롭게 연구할 수 있도록 법률적인 지원도 필요해요. 지금은 법적인 규제가 많아서 실험할 수 없는 부분도 있고, 로봇을 투입할 수 없는 상황도 많은 것 같아요.

 

미국도 마찬가지로 한계가 많기는 한데 조금 다른 것 같아요. 미국은 워낙 넓고 사람도 많아서 그런지 테스트 환경이 잘 구축되어 있어요. 또 기술 발전에 따른 법도 계속 바뀌고 있어 다양한 규모의 관련 기업들도 많아졌어요. 그러다 보니 정부 차원에서의 지원이 많은 거죠. 

 

또 미국에는 로봇에 관심 있는 친구들이 초등학교부터 고등학교까지 참여할 수 있는 전국적인 로봇경진대회가 있어요. 학교에서도 대회 참가를 권장하고 대회에서 입상하면 지역 신문에도 크게 실리죠. 많은 아이들이 이 대회를 통해서 로봇을 접하고 이쪽 진로를 택하는 것 같아요. 한국도 코딩 붐이라고는 하지만 아이들이 실질적으로 흥미를 느낄 수 있는 코딩이 아니어서 아쉽더라고요. 저는 코딩이 중요하지만 너무 일찍 시작하는 건 반대에요. 코딩은 재미있게 시작해야 하는데 섣불리 재미없게 시작하면 흥미가 떨어져 하기 싫어지거든요. 자기가 생각한 것을 구현할 수 있는 나이가 됐을 때 시작해 본인의 필요성에 의해 재미있게 배울 수 있으면 그게 가장 좋다고 생각해요.


다개체 이종로봇을 언급할 때

연구자나 일반인들이 가장 먼저 떠올리는

이름이거나, 그것을 연구하는 사람이

미시건공대에 있다고 이야기되는 순간이 오기를

기대하고 있는 여성 로봇공학자 배정연 교수.

인간과 로봇의 조화로운 공존을 꿈꾸며,

우리의 삶을 편리하고 풍요롭게 해줄

로봇 운용에 관한 알고리즘 개발에 매진하고 있는

그녀의 연구가 우리 사회 곳곳에서

응용되며 큰 결실을 맺길 바랍니다.