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너와 나의 생명고리


혹시 2013년에 개봉된 SF영화인 ‘그래비티(Gravity)'를 기억하시나요? 저는 이 영화가 나올 당시 주인공이 우주복을 입고 우주를 떠다니는 모습이 그려져 있는 포스터가 아직도 생생한데요, 이 영화는 포스터에서도 알 수 있듯이 공기도 없고 무중력 우주에서 스톤 박사(산드라 블록)와 매트(조지 클루니)가 같은 우주복을 입고 아름다운 지구를 배경으로 허블 우주망원경을 수리하는 장면으로 영화는 시작됩니다.


그러던 중 다른 곳에서 폭파된 러시아의 인공위성 파편이 우주에서 엄청난 속도로 지구를 떠돌면서 주인공들은 비상사태에 직면하게 됩니다.  결국 스톤 박사는 우주에 혼자 표류하게 되는 위기를 맞이하게 되지만 동료인 매트가 제트팩을 이용해 스톤 박사를 간신히 구조하죠.  주인공들은 우주정거장으로 긴급히 피신하지만 이미 우주정거장도 인공위성 파편에 의해 초토화가 된 상태라 결국 다른 우주정거장으로 이동합니다.  이동 간 둘 다 연료와 산소가 바닥이 나고 있는 악조건에 처하게 됩니다.  엎친데 덮친 격으로 우주정거장과 부딪치면서 둘의 연결고리가 떨어지고 매트가 간신히 스톤 박사의 줄을 잡지만 그 줄을 놓아야지 스톤 박사라도 살 수 있다는 것을 깨닫고 결국 매트는 죽음을 택하게 되는 비극을 맞이합니다.  스톤 박사는 우주정거장에 도착해 지구와의 구조요청 교신을 실시하였지만 헛수고에 그칩니다. 스톤박사도 생을 마감하는 듯 하였으나 우열곡절 끝에 스톤 박사는 매트의 조언을 기억해 중국 우주정거장에 도착하고 끝내 지구로 귀환하는데 성공을 한 후 영화는 막을 내립니다.


<출처> 네이버 영화 ‘그래비티(Gravity)’ 공식 포스터, http://movie.naver.com/movie/bi/mi/photoView.nhn?code=47370


여기서 영화 ‘그래비티(Gravity)'에 스톤 박사는 허블 우주망원경을 수리하던 중 폭파된 인공위성의 잔해와 부딪히면서 우주로 멀리 떨어져 나갈 때 매트가 제트팩을 이용해 스톤 박사를 구해내는 극적인 장면에서 큰 역할을 해준 우주에서 인간의 유영을 도와주는 장비인 ’부착식 인간조종장치(Manned Maneuvering Unit)' 줄여서 MMU의 숨겨진 능력을 알아보고자 합니다.


<출처> (왼)MMU 구조 - http://www.diseno-art.com/news_content/2014/11/nasa-mmu-manned-maneuvering-unit/ (오)MMU장착모습 - http://www.capcomespace.net/dossiers/espace_US/gemini/astronautes/GT9%20AMU%20dessin.jpg


MMU 장비를 설명하기 앞서 MMU를 사용하는 이유에 대해 가장 먼저 살펴봐야하는데요, 영화 속 스톤 박사처럼 충격으로 우주로 튕겨져 나간다면 영화에서도 묘사되었듯이 우주 비행사는 무중력 공간에서 회전을 계속하게 되는데 이를 역추진하여 자세를 고정시켜 주기 위해 사용되는 장비를 MMU라 부릅니다.


<출처>(왼)부착식 인간조종장치(MMU) - http://pics-about-space.com/space-shuttle-mmu?p=3 (오)MMU를 이용해 통신위성을 회수하는 사진 - http://blog.daum.net/bigcrunch/12346366


앞서 우주에서 유영을 할 때 우주인들은 우주복과 국제우주정거장(ISS)을 연결해 주는 생명줄을 착용하게 되는데, 이러한 생명줄이 우주의 파편 등으로 인해 끊어질 때 MMU는 큰 힘을 발휘해 줍니다.  MMU는 등에 짊어진 상자처럼 생겼는데, 2개의 팔이 달려있고 왼쪽에 팔같이 생긴 조정기로 전후, 좌우 방향으로 운동이 가능하고 오른쪽 팔은 회전을 비롯한 여러 가지 운동을 하고 그 밖에 729가지의 동작이 가능합니다.  이러한 MMU는 원래 우주 유영 시 보다 자유로운 활동, 인공위성 회수나 수리, 구조 임무 등을 위해 개발이 되어 미국은 실제 MMU를 이용해서 웨스터 6 통신위성과 팔라파 B-2 통신위성을 스페이스 셔틀로 회수해 지구로 귀환한 사례가 있습니다.


<출처> 세이퍼(SAFER) - https://en.wikipedia.org/wiki/Simplified_Aid_For_EVA_Rescue


하지만 MMU 장비는 무거운 무게와 부피가 크다는 단점이 있어 이를 개량해 제작된 것이 바로 'SAFER(Simplified Aid For EVA Rescue)‘ 즉, 세이퍼입니다. 세이퍼는 MMU의 소형화 모델 크기로 MMU는 여러 목적을 운용하기 위해 개발되었지만 세이퍼 내의 연료는 1.36kg 밖에 되지 않아 가까운 거리를 이동하기 위해 만들어졌으며 말 그대로 비상상황을 위한 목적으로 개발이 되었습니다. MMU와 같은 경우 약 무게가 148kg에 이르지만 세이퍼는 상대적으로 크기도 작아지고 무게는 약 38kg정도로 경량화됩니다. 만약 우주에서 생명줄이 끊어졌을 경우 우주인은 세이퍼를 이용해 자력으로 우주정거장(ISS)로 무사히 귀환할 수 있는 수준입니다.


이밖에도 21C의 수많은 대한민국 과학자분들이 우주 과학기술 발전을 위해 많은 노력을 하고 있지만 항공우주 분야에 연구 및 개발을 하는 데는 천문학적인 비용이 드는 등 현실적으로 여러 난제에 쉽게 맞닥트립니다.  대한민국 1호 우주인 이소연씨와 같이 대한민국 시민 누구나 우주에 다녀올 수 있는 기술들이 완벽하게 구현되려면 향후 몇 십년이 걸릴지 모르지만 이것이 현실화가 된다면 미래 항공우주 연구가 무한한 발전을 거두어 우주를 배경으로 삼은 모든 SF영화가 현실이 되는 날을 기다리며 이 글을 마치겠습니다.

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Wearable? Valuable!

 

어느덧 ‘스마트폰’은 손에서 뗄 레야 뗄 수 없는 존재가 되었습니다. 하지만 최근 들어, ‘들고 다니는’ 것이 아닌 ‘착용하는’ 것에 대한 관심이 높아지고 있습니다. 어떻게 보면 ‘스마트 기기와 인간이 한몸이 되고 있다.’ 라고 표현할 수도 있겠네요.

 

(출처: 구글 이미지, 엣지 오브 투모로우)

 

가까운 미래, 미믹이라 불리는 외계 종족의 침략으로 인류는 멸망 위기를 맞는다. 빌 케이지(톰 크루즈)는 자살 작전이나 다름없는 작전에 훈련이나 장비를 제대로 갖추지 못한 상태로 배정되고 전투에 참여하자마자 죽음을 맞는다. 하지만 불가능한 일이 일어난다. 그가 다시 그 끔찍한 날이 시작된 시간에 다시 깨어나 다시 전투에 참여하게 되고 다시 죽었다가 또 다시 살아나는 것. 외계인과의 접촉으로 같은 시간대를 반복해서 겪게 되는 타임 루프에 갇히게 된 것이다.
(출처: 네이버 영화줄거리, http://movie.naver.com/movie/bi/mi/basic.nhn?code=90589#story )

 

영화 '엣지 오브 투모로우(Edge of tomorrow)'에 등장하는 ‘엑소슈트(Ekso Suit)’는 주인공 빌 케이지(톰 크루즈)와 같은 부대원들이 외계종족과 전투할 때 착용한 것으로 일종의 ‘웨어러블 로봇(wearable robot)’입니다. 겉보기엔 꽤 무게가 나가 보이는데요. 그런데도 영화 속 군인들은 자유자재로 움직이며 전쟁에 임합니다. 여기서 웨어러블(wearable)이란 무엇이고 어떤 원리로 가능한 것일까요? 또 어디에 활용되고, 활용할 수 있을까요?

 

(출처: 구글 이미지, ‘Edge of tomorrow stills')

 

먼저 ‘웨어러블(wearable)’이란 몸의 모든 곳에 ‘착용할 수 있는’ 기기를 의미합니다. 착용부위에 따라 손목이나 얼굴, 머리, 몸 등으로 구분할 수 있고 우리가 익히 들은 스마트밴드나 스마트시계가 여기에 속하죠.

 

(출처: 오큘러스 공식홈페이지 https://www.oculus.com/en-us/)    (출처: 구글 이미지, 스마트워치)

 


웨어러블 기기의 원리는 착용부위나 사용 목적에 따라 다양합니다. 앞서 언급한 스마트 밴드는 생체신호를 인식하고 바이오 정보를 받아들여 사용자의 건강상태 분석으로 관리에 도움을 주는 헬스케어 분야에 집중되어 있습니다.   제품마다 차이가 있으나 기본적인 측정원리는 다음과 같습니다. 신체의 움직임을 센서로 인식하여 활동 패턴을 알아내거나 몸에 미세전류를 흘려 측정한 데이터와 키, 몸무게, 성별 등의 정보를 바탕으로 체질량 지수와 근육량을 계산합니다. 이 밖에도 스마트폰과 연동하여 전화나 문자 알람기능을 가진 제품들도 있습니다. 스마트워치도 주로 휴대전화와 연계되어 유사한 기능을 합니다.

 

(출처: http://technicalillustrators.org/2015/02/chris-philpot/)  (출처: 삼성, 스마트단추 humanfit)

 

또한 가상현실(VR)기술의 발달로 스마트헤드셋이 게임 산업에서 활발하게 이용되고 있습니다. 주로 HMD(Head mounted Display) 형태로 원리는 우리의 눈을, 좀 더 정확히 말하면 뇌의 인지 과정을 ‘속이는 것’이라고 생각할 수 있습니다. 먼저 우리의 두 눈은 서로 다른 각도로 사물을 바라보는데 시각피질이 이러한 두 이미지를 통해 입체감을 인식합니다. 이를 이용하여, 반으로 나뉜 화면을 착용자의 두 눈이 서로 다른 굴절된 이미지로 보게 됩니다. 다음, 스마트헤드셋의 렌즈가 초점을 형성하고 그 화면으로 가상의 공간을 인지하게 됩니다. 수십 종의 센서와 나침반, 자이로스코프, 카메라 등이 탑재되어 있어 현실감 증대 효과를 줍니다.

요즘 떠오르는 웨어러블 분야는 바로 패션입니다. 옷의 본연의 역할을 갖춘 동시에 감지나 제어, 통신 등의 기능까지 갖춘 스마트 의류가 화제이기도 하죠. 태양열을 받아 저장한 에너지로 체온 조절, LED 조명 등의 기능을 갖춘 제품도 있습니다.

 

 

(출처: 구글 이미지, 3D VR game)                                          (출처: 한국패션협회)

 

영화 속 ‘엑소슈트(Ekso Suit)’는 ‘강화 외골격 로봇(powered exoskeleton robot)’을 의미하며 ‘웨어러블 로봇(wearable robot)’이라고도 부릅니다. ‘웨어러블 로봇'은 로봇 팔이나 다리와 같은 장치를 사람에게 적용하여 근력을 높여주는 기기를 말합니다. 일반적으로 센서와 모터, 배터리, 감속기, 제어기 등으로 구성됩니다. 웨어러블 로봇이 아직 완전히 대중화되지 않았으나 이와 관련된, 특히 로봇에 대한 연구들이 진행 중입니다.

 

(출처: 엣지오브투모로우 스틸컷)      
(출처: 한국생산기술연구원, 방위사업청 블로그 http://blog.naver.com/dapapr/220631916454 )

 

현재 KIST 로봇 미디어연구소에서도 마루, 아라 등 휴머노이드 로봇부터 수술 로봇까지 활발한 연구 활동으로 하고 있으며, 지능제어, 스마트 센서, 인공지능, 차세대 미디어 등 미래핵심 로봇, 미디어, ICT 분야의 융합 원천기술 개발에 힘쓰며 로봇기술의 혁신을 이룩하고자 합니다.  이처럼 스마트 밴드, 스마트 워치, 로봇, 웨어러블 슈트, 컴퓨터, 반지 등에 웨어러블 기술이 접목되어 다양하게 이용되고 있습니다. 그래서 많은 기업에서 웨어러블 기기를 상용화하고 있는데요. 

현대 자동차의 경우, ‘한국판 아이언맨 슈트’라 불리는 웨어러블 로봇을 제작했습니다. 로봇 제작에는 현대·기아자동차를 비롯해 핵심 계열사의 연구 인력이 대거 투입되었다고 합니다. 전신을 뒤덮는 형태는 아니지만, 안전띠를 매면 누구나 착용할 수 있는 구조로 만들고 있다고 합니다.

이외에도 경북도는 ‘소방관용 웨어러블 로봇’의 상용화를 본격적으로 추진하고 있습니다. 이는 소방관이 메는 산소통만이 생명줄인 대형 화재현장에서, 소방관의 근력을 지원해 산소통의 체감무게를 70%까지 줄여준다고 합니다. 덕분에 인명구조의 골든타임을 2배 연장할 뿐 아니라 극한 상황에서 소방관의 생명도 지킬 수 있도록 도와줄 것입니다.
(출처: http://www.ajunews.com/view/20160421145832875 )

 

(출처: 현대자동차그룹블로그, https://blog.hyundai.co.kr/Group-Story/Co-efficient/Hyundai-Wearable-Robot.blg#.V0cCBJJJnIU
http://news.kmib.co.kr/article/view.asp?arcid=0923530435&code=11151400&cp=nv )

 

빌 케이지: I'm not a soldier.(전 군인이 아닙니다.)
리타 브라타스키: Of course not, you're an weapon.(물론 아니지, 넌 인간병기야.)

 

영화 주인공인 빌 케이지(톰 크루즈)는 일종의 군사용 기기로 비치는데요. 사실 ‘웨어러블 기술(Wearable technology)'이 이용될 수 있는 분야는 무궁무진할 것입니다. 패션 분야나 거동이 불편한 사람들을 위한 보조 장치로써 의료분야, 무거운 부품들이 즐비한 산업 현장에서도 사용되고 있고, 더 나아가 스포츠나 교육, 항공우주 분야까지 활용될 가능성이 높습니다. 앞으로 미래에 얼마나 더 발전할지 기대되는 기술인 것 같습니다.

 

 

 

 

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  1. 염기홍 2016.06.01 15:15 신고  댓글주소  수정/삭제  댓글쓰기

    KIST 대학생 서포터즈 4기 조하은, 이정민 학생이 첫번째로 작성하신 내용입니다.
    많은 관심과 응원 부탁드립니다!
    대학생 서포터즈 4기 여러분, 홧팅하세요~~