달과 화성에서 활동할 휴머노이드 우주 로봇

21세기에 들어와 로봇 기술이 빠르게 발전하면서 인간 모습의 휴머노이드 로봇을 적극적으로 활용하는 시대가 시작되었다. 이제부터 우주 로봇은 지구 주변 궤도를도는 우주정거장에서만 아니라 달과 화성에서 인간과 함께 또는 인간을 대신하여 여러 가지 일을 하게 되는 것이다.​

우주에서 활동할 로보노트

우주비행사를 영어로는 astronaut이고, 러시아어는 cosmonaut라 한다. astro는 별이고 naut는 ‘항해자’를 뜻하는 고대 그리스어이다. 우주에서 인간과 함께, 인간을 대신하여 활동하게 될 우주 로봇에게는 로보노트(robonaut)라는 이름도 붙이고 있다.​

로보노트는 차세대 우주정거장 건설을 비롯하여 달과 화성의 기지를 건설하고 관리하며, 인간을 대신하여 위험하고 어려운 일을 하게 될 것이다. 또한 로보노트는 우주 공장과 농장에서 우주인간에게 필요한 식량과 자재를 생산할 것이며, 우주인간의 건강과 안전을 돌보는 일까지 하게 될 것이다.​

아폴로 11호의 우주비행사 닐 암스트롱이 달에 처음 착륙한 때는 55년 전인 1969년 7월 20일이었고, 이후 1972년 말 아폴로 17호를 끝으로 NASA의 달 탐사계획은 막을 내렸다. 이후 어느 나라도 우주비행사를 달에 보내지 않았다. 그 이유는 비용이 많이 들기도 하지만, 우주는 인간이 활동하기에 안전하지 못하기 때문이었다. 그러나 로봇 기술이 빠르게 발전하면서 우주탐험에 휴머노이드 로봇을 사용하는 계획이 진행되고 있다.​

NASA는 국제 협력으로 2025년에 다시 인간을 달에 보내는 ‘아터미스 계획’을 추진하고 있다. 이 계획에서는 휴머노이드 우주로봇의 활용에 대한 실험이 이루어질 것이다. 과거에 달에 착륙한 착륙선이나 달 위를 굴러다닌 달 차량, 그리고 소행성에서 암석을 채집해온 탐사선 등은 그 자체가 로봇이다. 그러나 그 로봇들은 인간의 몸처럼 활동할 수 있는 휴머노이드 로봇은 아니었다.

NASA가 개발하고 있는 달 표면 탐사 로봇 바이퍼(VIPER)의 모습이다. 골프 카트 크기의 바이퍼는 아트미스 계획 때. 달의 남극에서 땅을 파고 지하에 얼어있는 물을 찾는 역할을 할 것이다. 인간이 달에서 장시간 지내려면 물을 충분히 확보해야 한다. 달 남극의 온도는 밤이면 –183℃까지 내려가고, 낮에 햇빛이 비치는 곳은 120℃까지 오른다. 바이퍼는 이런 온도 조건에서도 정상 작업을 하도록 제작해야 한다.​

휴머노이드 로봇의 활약

NASA는 이미 2011년부터 국제우주정거장에 휴머노이드 우주로봇을 실어보내 활용하는 방안을 실험하고 있었다. 그러나 국제우주정거장을 왕래하던 우주왕복선 계획이 끝나면서 로보노트의 실험은 중단되었다.​

국제우주정거장에 올려진 휴머노이드 우주로봇(Robonaut 2)을 활용하는 실험을 하고 있는 NASA의 우주비행사 콜먼(Cady Coleman)과 이탈리아의 우주비행사 네스폴리(Paolo Nespoli)이다.​

텍사스주에 있는 앱트로닉사(Apptronic inc.)는 NASA와 협력하여 우주공간과 달 및 화성에서 활동할 로보노트(인간 모습이고 인간처럼 활동하는 로봇)을 개발하고 있다. 이 우주로봇들은 지상의 관제 본부에서 보내는 지시에 따라 여러가지 작업을 하게 될 것이다.

2023년 8월에 처음 공개된 앱트로닉스사가 개발하고 있는 휴머노이드 로봇이다. 아폴로(Appolo)라는 이름을 가진 이 로보노트의 키는 170cm, 무게는 73kg, 25kg의 짐을 들어 옮길 수 있다. 현재 아폴로 로봇은 1회 충전한 배터리 힘으로 4시간 정도 활동한다. 아폴로는 손의 작업 도구를 바꾸어가면서 활동할 수 있다. 기지에서 짐을 나르는 실험을 지상에서 하고 있다. 언젠가는 달나라 택배 로봇 역할도 할 것이다.

NASA가 10여 년 전부터 개발해온 발키리 휴머노이드 로봇이다. 발키리(Valkyrie)는 북유럽의 신화에 나오는 반신반인 모습을 한 여전사 이름이다. 존슨우주센터에서 개발하는 발키리 로봇의 전체 자유도(동작 가능한 관절의 수)는 44이다. 키는 188cm, 무게는 140kg이며, 적외선을 감지하는 카메라를 비롯하여 다양한 감각 센서가 설치되어 있으며, 원격지시에 따라 다양한 작업을 할 수 있다.​

최근 일 머스크의 스페이스X사는 화성에 사람을 보내는 계획을 적극적으로 추진하고 있다. 인간이 달이나 화성에 갔을 때, 인간이 직접 내려가 작업하려면 많은 위험이 따른다. 달과 화성은 지구와 중력이 달라 인간의 활동이 부자연스럽다. 탐사지역의 환경이 나쁠 수도 있고, 혹한이나 고열 속에서 장시간 작업해야 할 경우도 있을 것이다. 그러나 로봇이라면 명령에 따라 피로를 모르고 오랜 시간 일할 수 있다.​

로보노트는 인간을 대신하여 많은 작업을 하게 될 것이다. 예를 들어 사람이 달에서 장기간 지내려면 안전하게 생활할 넉넉한 캠프가 반드시 필요하다. 그러므로 로봇은 달에 가서 땅을 파고, 달의 흙과 물로 콘크리트를 만들어 벽을 쌓으며, 필요한 도구와 자재를 제조하면서 캠프를 건축해야 할 것이다.​

NASA는 2025년에 인간을 달의 남극에 보내는 아터미스(아르테미스) 프로그램을 추진하고 있고, 이어서 2030년대에는 화성까지 우주비행사가 오가는 계획을 세우고 있다. 이 프로그램에는 NASA만 아니라 미국의 스페이스X와 애스트로보틱 등의 민간(民間) 상업위성회사, 유럽우주국, 일본 항공우주국, 캐나다 우주국도 함께 참여한다고 알려져 있다.

사진은 UCLA에서 개발하고 있는 휴머노이드 로봇의 모습이다. NASA는 로보노트를 달에 보낼 것이다. 우주로봇은 달 차량을 운전하면서 먼 곳까지 오가며 활동할 것이며, 땅을 파서 샘플을 채집하고 운반하는 일을 마치 사람처럼 하게 될 것이다.​

우리나라 현대 그룹의 제너럴 다이내믹스사에서도 2027년에 활용할 수 있도록 달탐험 로봇과 로보노트를 개발하고 있다.​

NASA는 드레건플라이(Dragonfly)라는 프로그램도 추진하고 있다. 드래건플라이는 2027년에 토성의 가장 큰 달별인 타이탄으로 로봇 우주선을 발사하여 2034년에 도착하도록 하는 계획이다. 이때가 되면 NASA의 발키리와 앱트로닉사의 아폴로 로보노트도 동행하게 될 가능성이 있다. – YS