한국생산기술연구원(KITECH)

생기원 '우주 로봇팔·반도체 장비', 올해의 10대 기계기술 선정

생기원 '우주 로봇팔·반도체 장비', 올해의 10대 기계기술 선정- 우주환경 견디는 로봇팔 설계·제작 기술 국내 최초 확보- 반도체 연마·세정 핵심 장치 개발, 국내 장비기업에 기술이전 □ 한국생산기술연구원(원장 손웅희, 이하 생기원)이 개발한 우주 로봇팔과 반도체 연마·세정 장비기술 2건이 '2026 대한민국 올해의 10대 기계기술'에 선정됐다.ㅇ ‘올해의 10대 기계기술'은 한국기계기술단체총연합회가 지난 1년간 국내에서 개발된 기계 분야 우수 기술과 제품을 선정해 수여하는 상으로, 2013년부터 매년 선정해 오고 있다. □ 인간중심로봇연구부문 원대희 수석연구원 연구팀이 개발한 우주 로봇팔 'K-ARM'은 인공위성에 탑재돼 우주잔해물을 포획하고, 다양한 우주 임무를 자율적으로 수행할 수 있도록 설계된 로봇팔이다.ㅇ 수명이 다한 위성 등의 우주잔해물을 포획해 안전한 폐기 궤도로 옮길 수 있으며, 로봇팔 끝의 그리퍼와 다목적 핸드를 임무에 따라 교체하면 고장 위성 수리, 연료 재급유 등 다양한 임무에 활용할 수 있다.ㅇ 발사할 때는 위성 안에 접힌 채 실리고, 궤도에 진입한 뒤 펼쳐져 임무를 수행하는 구조다.ㅇ 연구팀은 또 지상에서 미소중력 환경을 모사해 근접 임무 성능을 시험하는 시스템 ‘K-POS’를 개발, 로봇팔과 위성 탑재 장비의 기능·성능을 발사 전 검증하는 기반 기술도 확보했다. □ 우주에서는 진공과 극한 온도, 방사선, 발사 때의 진동 때문에 지상 산업용 로봇 부품을 그대로 쓸 수 없다. ㅇ 이에 따라 로봇팔을 처음부터 우주급 부품으로 설계·제작했으며, 국내 최초로 우주 로봇팔 기술을 확보하게 됐다. □ 연구팀은 확보한 원천기술을 바탕으로 인증시험모델(EQM)급 K-ARM을 제작했으며, 실제 발사 및 우주 환경을 모사한 진동시험과 열진공시험을 통과해 우주 환경 적합성을 입증했다.ㅇ 한양대학교 최영진 교수 연구팀, ㈜뉴로메카와 공동 개발한 이 탑재체는 현재 국방과학연구소, 한국항공우주연구원과 위성 체계 개발을 위한 기술 협력을 추진하고 있다. □ 극한공정제어그룹 조한철 수석연구원 연구팀은 반도체 웨이퍼 표면을 평평하게 갈아내는 연마(CMP) 공정의 핵심 장치 두 가지를 개발했다.ㅇ 웨이퍼를 문지르는 패드는 쓸수록 닳아 형상이 변화하게 되고, 패드의 형상 변화는 반도체 웨이퍼의 품질에 영향을 미치게 된다. ㅇ 연구팀은 공정 중 패드 두께를 실시간으로 인식하며 두께 편차를 최소화할 수 있는 장치를 개발했다.ㅇ 이와 함께 연마를 마친 웨이퍼의 오염물질을 제거하는 세정 장치의 핵심 구조를 새로 설계해 부피를 70% 이상 줄였다. ㅇ 세정 장치는 줄어든 부피만큼 여러 단으로 쌓을 수 있어 장비가 차지하는 공간은 작아지고 처리량은 늘어나게 된다.ㅇ 연구팀은 또한 힘과 마찰을 감시해 장비 상태를 스스로 진단하는 기능을 넣어 장비의 신뢰성과 공정 안정성을 한층 높였다. □ 한편 연마 공정의 핵심 장치 기술은 2025년 국내 장비 기업에 이전됐으며, 차세대 연마 장비의 핵심 모듈로 탑재해 실증 평가를 진행 중이다.ㅇ 상용화에 성공할 경우 미국과 일본 기업이 세계 시장의 90% 이상을 차지해 온 글로벌 시장을 공략할 수 있을 것으로 전망된다. □ 생기원 손웅희 원장은 "우주 로봇팔의 극한 환경 제어부터 반도체 장비의 외산 장벽 돌파까지, 이번 10대 기계기술 선정은 생기원이 지향해 온 현장 밀착형 실전 기술의 결실”이라며, “앞으로도 국가 전략산업이 글로벌 공급망 위기에 흔들리지 않도록 초격차 원천기술 확보와 사업화에 집중하겠다”고 강조했다.

생기원, 지역 특화기술로 청소년 진로 탐색 돕는다

□ 한국생산기술연구원(원장 손웅희, 이하 생기원)이 ‘KITECH 생산기술 미래인재 아카데미’를 신설, 10월 14~15일 이틀 동안 천안성성중학교(이하 성성중) 학생들을 대상으로 운영을 시작했다.ㅇ ‘KITECH 생산기술 미래인재 아카데미’는 청소년이 자신이 사는 지역의 산업기술 분야 연구현장을 경험하며 진로를 탐색해 보는 기회를 제공하고자 마련됐다. □ 진로 연계 프로그램인 만큼 일회성 경험 대신 이틀에 걸쳐 다채롭고 심도 있는 체험활동이 되도록 구성한 것이 특징이다.ㅇ 천안 지속가능기술연구소에 초청된 성성중학교 과학동아리 학생 25명은 연구현장 탐방부터 실험, 과제 수행, 결과 발표까지 이어지는 이틀간의 프로그램을 이수하고 수료증을 받았다. □ 첫날인 14일에는 생기원 지속가능기술연구소의 저탄소·친환경 에너지 분야 기술을 살펴보고, 이튿날에는 연구자가 되어 에너지 효율 문제를 직접 풀어보는 시간을 가졌다.ㅇ 학생들은 레이저 명찰 제작, 생분해성 바이오플라스틱 생산시설 견학, 친환경 하우스 과학키트 만들기 등으로 다양한 생산기술을 체험하고, 현직 연구자와 이공계 진로에 대한 질의 응답 및 멘토링 시간을 가졌다. ㅇ 15일에는 단열 실험으로 에너지 효율을 탐구한 뒤 그 결과를 정리해 발표했으며, 제조 인공지능(AI) 기반 스마트팩토리와 3D프린팅 연구현장도 둘러봤다. □ 학생들을 인솔한 천안성성중학교 이성경 교사는 “학교에서는 접하기 어려운 연구 장비와 시설을 직접 보고, 이튿날에는 학생들이 스스로 실험하고 결과를 발표해 본 점이 의미 있었다”라고 말하며, “지역에서 어떤 산업기술을 연구하는지 경험한 만큼 진로를 탐색하는 데도 도움이 될 것으로 기대한다”라고 밝혔다.ㅇ 과학동아리 김아현 학생은 “연구자가 어떤 일을 하는지 막연했는데, 직접 실험하고 결과를 설명해 보면서 연구자의 일을 조금 더 구체적으로 이해할 수 있었다”고 소감을 전했다. □ 한편 생기원은 천안 지속가능기술연구소를 시작으로, 전국 3개 연구소 및 7개 지역본부의 지역 특화기술을 주제로 한 ‘KITECH 생산기술 미래인재 아카데미’를 권역별로 확대 운영할 계획이다.

사람의 전신동작으로 휴머노이드 AI 학습 데이터 모은다

사람의 전신동작으로 휴머노이드 AI 학습 데이터 모은다- 생기원, 머리끝부터 발끝까지 '전신동작 데이터 수집 플랫폼' 구축- 착용형 로봇 검증 이어 휴머노이드 제어 모델 개발에도 활용 □ 한국생산기술연구원(이하 생기원)이 사람의 움직임을 머리부터 발끝까지 기록하는 '전신동작 데이터 수집 플랫폼(HHIP, Human-to-Humanoid Intelligence Platform)'을 구축했다.ㅇ 생기원 AI·로봇연구부문 안범모 수석연구원 연구팀이 구축한 플랫폼은 관절 움직임, 발이 땅을 딛는 힘, 손동작 등 서로 다른 데이터를 동시에 수집하는 것이 특징이다. □ 플랫폼은 '사람이 제대로 걷는다는 것은 무엇인가'라는 물음에서 시작됐다.ㅇ 사람을 위한 로봇이나 보조기기를 만들려면 관절이 어떤 각도로 얼마나 빠르게 움직이고, 발은 땅을 얼마나 세게 딛는지를 함께 재야 한다.ㅇ 그동안 이런 측정은 주로 병원 보행 검사에서 이뤄졌지만, 트레드밀 위를 몇 걸음 걷게 하는 방식이라 짧은 구간의 동작만 볼 수 있었다.ㅇ 연구팀은 고령자부터 어린이까지 여러 세대의 걷기와 달리기, 점프, 물건 잡기 동작을 전신 단위로 축적할 수 있는 공간을 만들고자 했다. □ 이를 위해 연구팀은 돔 형태의 구조물 안에 고속 트레드밀을 놓고 그 둘레에 광학 모션캡처 카메라를 배치했다.ㅇ 관절마다 마커를 붙인 사람이 트레드밀 위에서 걷거나 뛰면, 카메라는 마커를 따라 관절 움직임을 읽고 바닥의 힘판은 발이 딛는 힘을 잰다.ㅇ 손에 낀 글러브형 센서는 손가락의 움직임을, 피부에 붙인 근전도 센서는 근육의 전기 신호로 힘을 얼마나 쓰는지를 기록한다.ㅇ 이때 트레드밀의 속도는 최고 시속 45㎞에 달해 착용형 로봇을 입고 전력으로 달리는 동작도 계측할 수 있다. □ 구축된 플랫폼의 관건은 서로 다른 센서 데이터를 하나의 시간 축에 맞추는 것이다.ㅇ 센서마다 데이터가 들어오는 시점이 조금만 어긋나도 관절 움직임과 발이 딛는 힘의 관계가 틀어지기 때문이다.ㅇ 연구팀은 센서별로 따로 다루던 기존 방식과 달리, 모든 데이터를 한데 정렬해 저장하는 소프트웨어를 개발하고 그 정확도를 검증했다.ㅇ 이 경우 맨몸일 때와 착용형 로봇을 입었을 때를 같은 조건에서 재기 때문에 로봇 착용 전후의 동작 변화를 직접 비교할 수 있다. □ 연구팀은 세계 최경량 무릎 착용형 로봇 '에어니(AirKnee)'의 성능 검증에 이 플랫폼을 활용했다.ㅇ 에어니를 입었을 때 관절이 의도한 각도로 움직이는지, 걷고 물건을 들 때 실제로 힘이 덜 드는지를 확인했다. □ 최근에는 휴머노이드 제어 모델 개발에 사람의 동작 데이터가 필요해지면서, 이 플랫폼을 통해 사람이 작업할 때의 관절 움직임을 수집하고 있다. □ 안범모 수석연구원은 “개발된 플랫폼은 사람의 움직임을 얼마나 정확한 데이터로 담아내느냐가 관건”이라고 말하며 “앞으로 사람의 다양한 작업 동작을 축적해 휴머노이드는 물론 착용형 로봇과 재활 분야에도 활용할 계획”이라고 밝혔다.