쉬지 않고 42km 달린 로봇…사람보다 에너지 32% 적게 쓴 비결은

2024년 11월 17일 경북 상주에서 열린 제22회 상주 곶감 마라톤 대회. 네 발로 달리는 로봇 ‘라이보2’가 사람들과 함께 출발선을 나섰다. 라이보2는 오르막과 내리막을 지나 4시간 19분 52초 뒤 결승선을 통과했다. 42.195km를 달리는 동안 배터리를 한 번도 갈거나 충전하지 않았다. 사족보행 로봇이 실제 마라톤 풀코스를 완주한 세계 첫 기록이었다. 약 2년 뒤 연구진은 그때 완주가 어떻게 가능했던 것인지 답을 내놨다. 황보제민 KAIST 기계공학과 교수 연구팀은 당시 4시간여의 실제 주행 데이터를 분석한 결과를 국제학술지 ‘네이처’에 발표했다고 24일 밝혔다.연구진은 로봇이 달리는 동안 어디에서 에너지를 잃는지 추적해 로봇을 만들었다. 다리 관절을 움직이는 모터에서는 전기에너지가 일부 열에너지로 빠져나갔다. 관절과 기어가 움직일 때도 마찰로 에너지를 잃었다. 로봇 발이 땅에 부딪히거나 미끄러질 때도 에너지 손실이 생겼다. 연구진은 라이보2를 설계하면서 다리 무게, 모터, 걷는 방법 등을 조정해 에너지 손실을 줄였다. 완주를 위해서였다.에너지를 적게 쓰면서 멀리 갈 수 있는 속도도 계산했다. 너무 천천히 가면 로봇 내부의 컴퓨터와 센서를 오래 작동해야 해 전체 전력 소비가 늘어난다. 반대로 너무 빨리 달리면 다리 움직임과 착지에 에너지가 많이 든다. 라이보2는 초속 약 3m에서 가장 멀리 이동할 수 있었다.배터리 역시 많이 실을수록 좋은 것이 아니었다. 배터리가 커지면 저장하는 전기 용량이 늘지만 무게가 늘어나 다리를 움직일 때 더 많은 에너지를 사용해야 한다. 라이보2는 오르막에서 전기를 더 쓰고, 내리막에서는 모터를 발전기처럼 돌려 일부를 다시 배터리에 저장했다. 풀코스를 달리는 데 약 1280와트시(Wh)를 썼는데, 연구진은 배터리를 끝까지 쓰면 약 65km까지 달릴 수 있다고 분석했다.같은 몸무게로 같은 거리를 이동할 경우 라이보2가 쓴 에너지는 사람보다 32% 적었다. 연구진은 이 설계를 산악·재난 지역이나 산업시설을 순찰하는 로봇에 활용할 계획이다. 황보 교수는 “세계 최고 수준의 에너지 효율과 보행 성능을 가진 로봇을 산업 현장에서 누구나 안정적으로 사용할 수 있는 제품으로 구현하는 것이 목표”라고 말했다. © dongA.com All rights reserved. 무단 전재, 재배포 및 AI학습 이용 금지 좋아요 0개 슬퍼요 0개 화나요 0개 지금 뜨는 뉴스