새로운 휴머노이드 로봇들이 사람처럼 보고 느끼는 법을 익히고 있다
정교한 센서와 투사 장치가 도입됨에 따라 휴머노이드 로봇은 가정과 직장에서 자연스러운 일상이 될 것입니다.
새로운 휴머노이드 로봇들이 사람처럼 보고 느끼는 법을 익히고 있다
휴머노이드 로봇의 시대가 도래했습니다.
우리가 이를 아는 이유는, 대형 기술 기업들이 갑자기 틱톡 영상에 어울리는 로봇 춤이나 인간 파트너의 움직임을 흉내 내는 퍼포먼스를 선보일 수 있게 되었기 때문이 아닙니다. 그건 과대광고일 뿐입니다. 휴머노이드 로봇이 실제로 어떤 역할을 수행하게 될지에 대한 현실은 훨씬 더 흥미롭습니다.
전 세계적으로 휴머노이드 로봇에 대한 관심이 솟구치는 이유는, AI 덕분에 처음으로 가능해진 로봇의 기술적 역량과 , 기계가 아닌 인간을 위해 설계된 공간에서 자동화에 대한 막대한 미충족 수요가 새롭게 조화를 이루었기 때문이다.
휴머노이드가 되기 위해서는, 이 새로운 로봇들이 인간의 많은 특성을 공유해야 할 것입니다.
물론 이는 인간과 유사한 골격과 두 발로 걷는 능력을 갖추는 것을 의미합니다. 하지만 그뿐만이 아닙니다. 성공적인 휴머노이드 로봇은 인간처럼 행동해야 하고, 인간과 비슷한 촉각과 시각을 지녀야 하며, 인간처럼 주변 환경을 돌아다닐 수 있어야 하고, 심지어 정서적 유대감을 형성할 수 있어야 합니다.
그리고 바로 여기, 휴머노이드 로봇에 인간의 감수성을 불어넣는 과정에서 ams OSRAM의 디지털 포토닉스 기술이 중요한 역할을 수행합니다. Yole Group의 ‘2026년 시장 및 기술 동향’ 보고서에 따르면, 이러한 ‘감각의 각성’은 휴머노이드 로봇 시장 규모가 2025년 6억 달러에서 2035년 510억 달러로 성장할 것으로 예상되는 데 핵심적인 요인입니다. Yole 보고서에 따르면, 산업 및 물류 분야는 휴머노이드 로봇이 최초로 도입된 시장입니다. 또한 휴머노이드 로봇은 쇼핑 안내와 같은 전문 서비스 분야와 원자력 발전소 점검과 같은 위험한 환경에서도 활용되기 시작하고 있습니다. Yole은 “인간과 컴퓨터 간의 광범위한 상호작용이 필요한 시나리오에서 휴머노이드 로봇이 안정적이고 예측 가능하게 작동하는 능력은 여전히 개선이 필요하다”고 지적하며, 소비자용 응용 분야가 로봇이 마지막으로 정복해야 할 영역이 될 것이라고 전망했다.
인간만의 강점: 손재주, 기동성, 감수성
로봇 공학을 통해 실현된 자동화는 자동 유도 차량(AGV)과 같은 이동식 기계의 운용에 적합한 공장, 창고, 농장 등에서 생산량과 효율성 면에서 큰 발전을 가져왔습니다. 이러한 환경의 평평한 바닥은 로봇 바퀴에 적합하며, 사람과 로봇을 위한 공간이 별도로 구분되어 있고, 자동화는 로봇이 특별히 설계된 특정 기능 범위로 제한됩니다.
그러나 현재의 로봇 기술은 가정, 병원 및 기타 공간이 바퀴 달린 기계가 아닌 사람이 사용하도록 만들어졌기 때문에, 인간 활동의 광범위한 영역에는 미치지 못하고 있습니다. 이러한 공간에 자동화를 도입하려면 로봇이 다음을 수행할 수 있어야 합니다:
- 계단과 단차를 오르내릴 수 있어야 한다
- 사람과 가구 같은 물체로 가득 찬 공간에서 안전하게 이동할 수 있어야 합니다. 예를 들어, 로봇에게 어려운 과제 중 하나는 상대방이 불편함을 느끼지 않을 정도로 적당한 거리를 유지하며 사람 옆에 서는 방법이나, 힘을 너무 세게 또는 너무 약하게 주지 않고 사람을 만지는 방법을 아는 것입니다.
- 사람의 손을 위해 만들어진 도구와 물건을 다루는 것. 예를 들어, 서랍을 여는 단순한 행동조차도 놀라운 수준의 감지 능력과 운동 능력의 조합을 필요로 합니다.
휴머노이드 로봇의 비전은, 로봇이 본질적으로 인간만의 공간에 자연스럽게 녹아들어 청소, 개인 간병, 자재 취급과 같은 기능에서 자동화의 이점을 제공하는 것입니다.
AI와 기계 학습 기술은 이러한 비전을 현실로 만들고 있습니다. 이제 휴머노이드 로봇은 사물을 식별하고, 복잡한 작업에 대한 지시를 이해 및 실행하며, 자연어에 응답하는 데 필요한 인지 능력을 사상 최초로 적용할 수 있게 되었습니다.
따라서 AI는 휴머노이드 로봇에 인간과 유사한 인지 능력을 부여합니다. 광학 기술은 휴머노이드 로봇이 인간 환경에서 효과적으로, 그리고 사람들이 수용할 수 있는 방식으로 작동할 수 있도록 해줍니다.
첨단 센싱 및 통신을 위한 디지털 포토닉스
춤추는 로봇을 담은 인기 영상들이 보여주듯이, 휴머노이드 로봇 의 동작 문제는 대체로 해결된 상태입니다. 하지만 휴머노이드 로봇은 단순히 텅 빈 무대 위에서 움직일 수 있는 것만으로는 부족합니다. 유용한 일을 수행하려면, 사람과 함께 붐비는 공간에서 활동해야 하며, 인간에게는 직관적이지만 기계에게는 기술적으로 어려운 기능—예를 들어 부엌 식탁 위에서 달걀을 깨지 않고 집어 올리는 것 같은—을 수행해야 합니다.
즉, 휴머노이드 로봇의 기술에는 다음과 같은 능력이 포함되어야 합니다:
- 이동
- 감지
- 지각
- 의사소통
- 행동
이곳에서 ams OSRAM이 전문으로 하는 디지털 포토닉스 기술인 지능형 광학 칩은 경우에 따라 독보적인 기능을 제공하거나, 다른 경우에는 비디오 카메라나 디스플레이 화면과 같은 익숙한 부품을 보완할 수 있습니다.
휴머노이드 로봇의 내비게이션 에서, 직접 비행 시간(dToF) 적외선(IR) 거리 측정 센서는 물체와의 거리를 정밀하게 측정하여 로봇이 사람이나 물체와의 충돌을 피할 수 있도록 해줍니다. 최신 TMF8829 dToF 센서는 48x32 픽셀로 구성된 로봇 주변 공간의 ‘사진’을 생성하며, 이 사진은 의자, 테이블, 사람 등 익숙한 물체를 구별할 수 있을 만큼 상세합니다.
이 거리 측정 기술의 새로운 구현 방식에서는 dToF 센서의 출력이 비전 카메라의 이미지에 중첩되어 AI로 전송되며, AI는 이를 통해 가시적인 물체를 인식할 수 있습니다. 즉, 로봇은 주변 환경의 3D 지도를 생성하고, 그 안의 물체를 식별하며, 사람이나 반려동물과 적절한 거리를 유지하면서 안전하게 경로를 설정할 수 있습니다.
또한 dToF 센서를 활용하면 로봇이 사람이 있는 환경에서도 물체를 안전하게 조작하는 실질적인 작업을 수행할 수 있습니다. 비전 카메라보다 훨씬 저렴한 dToF 센서는 로봇 팔의 여러 지점에 배치되어 실시간 근접 거리를 측정함으로써, 강력한 전기 모터로 구동되는 팔이 사람이나 물체와 충돌하지 않도록 보장합니다.
감각 또한 인간 경험의 핵심 요소입니다. 휴머노이드 로봇에서 촉각 감지는 인간의 감각을 뛰어넘는 인식 능력과 반응성을 실현할 수 있습니다.
미래의 휴머노이드 로봇이 수행하게 될 많은 자동화 작업(예: 음식 준비)은 물체에 정밀하게 조절된 힘을 가해야 합니다. 이때 새로운 광학식 힘 센서가 소형이면서 견고한 솔루션을 제공합니다. 로봇 ‘피부’와 같은 표면 바로 뒤에 배치된 초소형의 완전 통합형 센서 모듈은 1마이크론에 불과한 미세한 변형까지 감지하여 힘을 정밀하게 측정할 수 있게 해줍니다. 이 광학 힘 센서는 충분한 표면 변형이 가능하고 근적외선(NIR)을 반사하는 한, 금속을 포함한 모든 표면 재질에서 작동할 수 있습니다.
일부 플라스틱과 같은 반투명 표면 재료 뒤에 장착된 이 센서는 최대 30cm 거리에서 접근하는 물체나 기본적인 제스처를 인식할 수도 있습니다. 힘을 측정하는 다른 저항식, 정전용량식 또는 압전식 방식에 비해 광학 방식은 더 견고하고 신뢰성이 높으며 통합이 훨씬 간단합니다.
표면 소재와 전기적 연결이 전혀 필요하지 않아 더 안전하며, EMI(전자기 간섭)나 ESD(정전기 방전)의 영향을 받지 않습니다. 광학 힘 센서의 소형 폼 팩터와 확장성 덕분에, 예를 들어 휴머노이드 로봇 손의 각 손가락에 통합하여 촉각 감지 능력을 향상시킬 수 있습니다.
로봇 제조업체는 또한 이러한 센서를 활용하여 버튼과 같은 제어 요소에 혁신적이고 세련된 디자인을 구현할 수 있습니다. 광학 측정 원리 덕분에 소독이 용이할 뿐만 아니라, 가혹한 환경을 포함한 모든 조건에서, 심지어 장갑을 낀 상태에서도 정상적으로 작동합니다.
시력을 가진 인간이 세상을 인지하는 데 있어 ‘보는 것’은 가장 중요한 방식입니다. 휴머노이드 로봇의 경우, 이를 위해서는 ‘보는 것’과 ‘보이는 것’ 모두에 대한 능력이 필요합니다.
카메라를 통해 이루어지는 로봇의 시각적 인식은, 장면을 밝히는 광원을 통해 지원될 수 있습니다. 광학 분야의 선도 기업인 ams OSRAM은 다양한 파장과 패키지 옵션을 갖춘 백색 및 컬러 LED 방출기를 포함하여, 가시광선 파장대에서 업계 최광범위한 LED 제품군을 제공합니다. 또한, 주변광 센서를 통해 카메라의 작동이 장면의 조명 조건에 맞춰 조정될 수 있습니다.
이러한 방식으로 휴머노이드 로봇의 시각 시스템은 인간의 시각 시스템과 유사하게 작동합니다. 하지만 특수 적외선(비가시광선) LED를 활용하면 휴머노이드 로봇의 시력을 인간의 눈보다 훨씬 더 향상시킬 수 있습니다. 표면에 점 패턴을 투사하여 윤곽을 드러내는 구조광 방출기를 통해 휴머노이드 로봇은 바닥과 같은 표면의 미세한 변형까지 ‘인식’할 수 있습니다. 이는 예를 들어, 이족 보행 로봇이 고르지 않은 표면을 걸을 때 균형을 유지하는 데 도움이 됩니다.
휴머노이드 로봇은 또 다른 방식으로 인간이 볼 수 없는 것을 볼 수 있도록 설계될 수도 있습니다. ams OSRAM의 능동 분광학 솔루션은 방출기와 광검출기를 저비용으로 조합하여, 특정 응용 분야에 유용한 분광 감지 기능을 제공합니다.
스펙트럼 감지는 가시광선이나 적외선에 비추었을 때 물질의 고유한 스펙트럼 특성을 감지하고 인식하는 기술입니다. 능동 분광법을 수행하는 휴머노이드 로봇은 예를 들어 직물과 같은 물체의 재료 구성을 분석하거나, 공기 중의 눈에 보이지 않는 기체 오염 물질을 감지할 수 있습니다.
시각의 힘은 로봇 자체뿐만 아니라 로봇과 가까이 있는 사람들에게도 똑같이 적용됩니다. 이것이 바로 ams OSRAM의 광범위한 LED 제품군이 이 시장에서 중요한 이유입니다. 백색 및 컬러 발광체 포트폴리오를 통해 휴머노이드 로봇은 작업 관련 정보 신호는 물론, 사람이 접근해서는 안 되는 로봇 주변의 위험 구역을 표시하는 경고 신호 등 다양한 시각적 신호를 생성할 수 있습니다. 광학 신호의 조정은 OSP(Open System Protocol) 에 의해 지원되며, 이는 여러 LED 및 기타 장치를 연결하고 제어하기 위한 표준 인터페이스로, OSP 호환 LED 드라이버에 의해 뒷받침됩니다.
새로운 ALIYOS™ 기술을 활용하면 ‘어디서나 빛이 나오는’ 효과를 통해 광 신호 기능을 휴머노이드 로봇의 ‘피부’에 직접 내장할 수도 있습니다. 이 ‘LED-on-foil’ 기술을 통해 제조사는 발광체를 로봇 표면의 필수적인 부분으로 만들 수 있어, 피부 자체가 발광체 역할을 수행하게 됩니다.
방출기에서 나오는 가시광선은 단순히 보고 보이는 수단일 뿐만 아니라, 휴머노이드 로봇에게 중요한 의사소통 수단이기도 합니다. 가장 간단한 예로, 휴머노이드 로봇이 공간 내에서 따라갈 경로를 사람들에게 알리기 위해 바닥에 투사되는 깜빡이는 색상 띠를 들 수 있습니다.
새로운 유형의 마이크로LED 발광 소자는 로봇 앞쪽 표면에 다채로운 패턴을 투사함으로써 빛을 통해 더 많은 정보를 전달할 수 있습니다. EVIYOS™ 플랫폼 은 수천 개의 마이크로LED 어레이를 개별적으로 제어하는 시스템입니다. 이러한 마이크로LED ‘픽셀’은 주변 표면에 단어, 아이콘, 그림 또는 기타 기호와 같은 복잡한 패턴을 투사하여 로봇 근처에 있는 사람들에게 메시지를 전달할 수 있습니다.
컬러 LED는 비언어적이면서도 인간적인 의사소통에도 활용될 수 있습니다. 예를 들어, 휴머노이드가 실수를 했을 때 당황함을 나타내기 위해 얼굴에 붉은 빛을 비추는 식입니다. 휴머노이드 로봇이 가정이나 직장에서 사람들에게 받아들여지는 것은 중요한 과제입니다. 로봇과 일종의 정서적 유대감을 형성하는 능력은 로봇 자동화의 실용적·경제적 이점만큼이나 이 과정에서 중요한 요소가 될 수 있습니다.
기계가 될 수 있는 한 최대한 인간다운
휴머노이드 로봇의 자동화 기능, 즉 공장, 사무실, 가정에서 인간의 노동을 대체하거나 보완할 수 있는 능력은 이 기술의 보급 범위와 속도에 영향을 미칠 것입니다. 그러나 휴머노이드 로봇의 순수한 기능적 측면을 넘어, 인간의 습관과 선호도에 부합하는 방식으로 움직이고, 행동하며, 소통할 수 있는 능력이야말로 이 기술이 인간 사회의 주류로 받아들여질지 여부를 결정할 것입니다.
광학 감지 및 신호 전달 기술은 휴머노이드 로봇의 사회적 수용에 있어 막대한 역할을 담당합니다. 로봇 자동화의 초기 도입 사례에서는 인간 근로자들의 적대감이 표출되기도 했으며, 로봇과 함께 일하는 것을 거부하거나 로봇의 작동을 방해하는 사례도 보고된 바 있습니다. 이는 얼굴 없는 기계에 의해 대체될지도 모른다는 전망에 대한 근로자들의 불만에서 비롯된 것입니다.
휴머노이드 로봇은 설계에 인간적인 요소를 반영한다면 이러한 운명을 피할 수 있습니다. 빛이 생성하는 신호와 불러일으키는 감정은 사람들이 함께 일해야 하는 기계와의 간극을 좁히는 데 큰 역할을 할 수 있습니다.
빛을 지능적으로 제어할 수 있게 해주는 디지털 포토닉스 기술을 통해, ams OSRAM은 휴머노이드 로봇 제조사들이 자사 제품을 운영 효율성과 사회적 수용성을 모두 갖춘 제품으로 만들 수 있도록 지원할 수 있습니다.