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'로보캅' 머피, 강철 슈트 조정 어떻게 할까

[팝콘 사이언스-36]센서·전기신호 등 보행 보조 로봇의 현 제어 원리

류준영의 팝콘 사이언스 머니투데이 류준영 기자 |입력 : 2014.02.22 07:59|조회 : 10714
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편집자주영화나 TV 속에는 숨겨진 과학원리가 많다. 제작 자체에 디지털 기술이 활용되는 것은 물론 스토리 전개에도 과학이 뒷받침돼야한다. 한번쯤은 '저 기술이 진짜 가능해'라는 질문을 해본 경험이 있을터. 영화·TV속 과학기술은 현실에서 실제 적용될 수 있는 것일까. 상용화는 돼있나. 영화·TV에 숨어있는 과학이야기. 국내외 과학기술 관련 연구동향과 시사점을 함께 확인해보자.
로보캅의 한장면/사진=소니 픽쳐스 릴리징 월트 디즈니 스튜디오 코리아
로보캅의 한장면/사진=소니 픽쳐스 릴리징 월트 디즈니 스튜디오 코리아


1987년 개봉화제작 '로보캅'이 27년만에 리메이크 됐다. 은빛 메탈 슈트에서 더욱 세련된 올블랙 슈트로 갈아 입은 '로보캅 2014'는 하이테크 신무기로 보다 업그레이드돼 스펙터클한 액션 활극을 펼친다.

극장을 찾은 7080세대 관객은 로보캅이 허벅지에 장착된 테이저건을 꺼내 들 때야 비로소 짜릿했던 과거 영화의 한 장면을 연상케 된다. 과거 흥행작에 기댄 리메이크작들은 대부분 실망하는 경우가 많다. 반면 로보캅은 그런 우려를 떨쳐내기에 충분하다.

영화의 줄거리는 다음과 같다. 때는 2028년 미래, 범죄로부터 시민을 보호하는 완벽한 경찰을 필요로 하는 도시 디트로이트. 치안 유지를 차원에서 '로봇 경찰'을 도입하자는 로봇 테크놀러지 기업 옴니코프 회장 레이몬드(마이클 키튼 분)측과 허용할 수 없다는 시민과 미 의회의 반대 의견이 팽팽하게 맞선다. 미 의회는 로봇이 인간과 같은 연민이 없으므로 차후에 문제가 발생할 수 있다며 로봇의 경찰력 대치를 반대한다.

레이몬드는 이런 로봇 반대 여론을 개선시키기 위해 천재박사 데넷 노튼(게리 올드만 분)과 손잡고 차량폭탄테러로 심장과 얼굴만 겨우 남은 경찰 머피(조엘 킨나만 분)에게 로봇 신체를 이식한다.

뇌와 얼굴, 심장, 오른손만 남은 머피는 깨어난 후 극심한 충격과 공포에 휩싸인다. 자신의 모습을 확인한 후 죽여 달라고도 애원한다. 하지만 오직 돈벌이에만 관심 있는 레이먼드는 머피의 인격이나 감정 따위는 아랑곳하지 않고, 그를 명령에 따라 움직이는 기계로만 바라본다.

결국 이 영화는 기술은 나날이 발전하나 인간의 존엄성·도덕성 등은 이를 따라가지 못한다는 메시지를 충격적으로 던진다.
로보캅의 한장면/사진=소니 픽쳐스 릴리징 월트 디즈니 스튜디오 코리아
로보캅의 한장면/사진=소니 픽쳐스 릴리징 월트 디즈니 스튜디오 코리아


◇◇머피는 로봇 슈트를 어떻게 조정할까

로보캅은 엄밀히 말해 범죄소탕용 로봇은 아니다. 총을 내려놓는다면 로보캅은 재활을 위한 '보행보조용 로봇'으로 분류하는 게 맞다.

80년대 상상력만큼 획기적이지 않지만 로보캅이 우리에게 좀 더 '리얼'하게 다가오는 이유는 관련된 로봇 기술들이 그만큼 진보를 이뤘기 때문일 것이다.

그렇다면 궁금증이 생긴다. 로봇 슈트를 착용한 머피는 어떻게 신체 각 부위 관절을 생각대로 제어할까. 현 진행중인 보행보조 로봇 등의 연구 기술을 토대로 추론해보자.

우선 손목에 착용하는 무선통신제어기로 보행 및 앉기, 계단 오르내리기를 자동 선택해 적용할 수 있다.

엉덩이와 무릎 관절에 장착된 네 개의 서브 모터는 뇌와 심장이 연결된 척추에 장착한 '백팩형' 운동제어기로 조절이 가능하다.

어깨에 부착된 '틸트 센서'는 윗몸을 어떻게 움직일지를 파악해 이동 방향과 몸의 균형을 잡는다. 센서가 감지한 움직임은 관절 구동기로 전달돼 제대로 발을 내딛을 수 있다.

이런 일련의 과정이 동시에 작동하게 되면 로보캅은 마치 인간처럼 자연스럽게 움직이게 된다.

로보캅 조작과 가장 가까이 있는 보행 로봇을 꼽으라면 일본이 개발한 '할'이다. 할은 2009년, 하지마비 장애인과 고령자의 보행 재활용으로 사용됐다.

할은 사용자가 걷겠다고 마음을 먹을 경우 뇌에서 신경을 통해 다리로 내려보내는 미세한 전기신호 변동을 파악한다. 골격 근조직으로 흐른 전기 신호는 피부 표면에 부착된 전극을 통해 측정할 수 있다.

뇌파를 측정하는 것과 유사한 방식인 것. 할 제어기는 측정한 전기신호의 변동량을 관절 모터의 움직으로 변환해 사용자가 원하는 시점에 근력을 보조한다.

연속 보행의 경우 발 각 부분의 동작 의도를 파악하기 위해 발바닥에 장착된 센서로 지면 반력도 함께 측정하게 된다.

로보캅의 한장면/사진=소니 픽쳐스 릴리징 월트 디즈니 스튜디오 코리아
로보캅의 한장면/사진=소니 픽쳐스 릴리징 월트 디즈니 스튜디오 코리아

류준영
류준영 joon@mt.co.kr twitter facebook

※미래부 ICT·과학 담당

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