KAIST 네발 로봇 라이보2, 충전 한 번으로 마라톤 완주

충전 한 번에 42.195km, 4시간 19분 52초 완주

라이보2는 KAIST 로봇 및 인공지능연구실이 개발한 네 발로 걷는 사족보행 연구용 로봇이다. 황보제민 교수팀은 24일 국제 학술지 네이처에 이 로봇의 설계 원리와 실측 성능을 담은 논문을 게제했다.

연합뉴스 보도에 따르면 연구팀은 2024년 11월 제22회 상주곶감마라톤에 라이보2를 직접 출전시켜 성능을 시험했다. 로봇은 배터리를 충전하거나 교체하지 않고 낙엽이 깔린 코스를 평균 초속 2.64m로 달려 풀코스 42.195km를 4시간 19분 52초에 끝냈다.

코스의 최대 경사는 18.4도, 전체 고도 변화는 286m에 이르렀다. 매끄러운 실험실 바닥이 아니라 미끄러움과 경사가 섞인 실제 도로에서 기록을 만들었다는 점이 이번 성과의 의미를 다르게 만든다.

배터리 66%만 쓰고도 최대 65km 주행 가능

완주에 쓴 에너지는 1천280Wh로 전체 배터리 용량 1천930Wh의 66%였다. 마라톤을 마친 뒤에도 배터리는 34% 남아 있었고, 연구팀은 이 수치를 토대로 최대 주행 가능 거리를 약 65km로 계산했다.

기존 최신 사족보행 로봇은 한 번 충전으로 약 20km를 움직이는 수준이었다. 배터리 용량당 주행거리를 기준으로 하면 라이보2는 기존 기종보다 3배 이상 멀리 갈 수 있다는 계산이 나온다.

비결은 로봇 전체의 에너지 손실을 하나씩 줄인 통합 설계다. 관절 마찰과 관성을 줄인 다리, 힘 전달 효율이 높은 구동장치, 강화학습 기반 보행 제어가 함께 적용됐다. 발이 미끄러지는 현상을 억제하고 땅에 닿기 직전 속도를 낮춰 충돌 손실도 줄였다.

내리막 에너지 회생으로 인간보다 효율적인 이동

라이보2는 내리막에서 하이브리드 자동차의 회생제동처럼 다리 모터를 발전 상태로 작동시킨다. 이 과정에서 회수한 전기를 다른 다리의 구동에 다시 활용하면서 전체 손실을 낮췄다.

연구팀이 마라톤 데이터로 계산한 총수송비용(TCOT)은 0.248이다. 무게와 거리를 고려해 단위 거리·단위 무게당 에너지 소비를 나타내는 값으로, 낮을수록 이동 효율이 높다. 인간의 기준값 0.37보다 약 33% 낮아, 체중 대비 이동 에너지 효율에서 인간을 넘어선 첫 사족보행 로봇이라는 설명이 붙는다.

현장용 제품 개발이 다음 목표다

사족보행 로봇은 바퀴로 움직이는 로봇보다 험한 지형에 적응하기 좋아 재난 지역이나 산악 구조 활동에서 활용이 기대되는 기술이다. 다만 짧은 배터리 지속시간이 실전 투입의 가장 큰 걸림돌이었다는 점에서 이번 장거리 주행 데이터는 의미가 크다.

라이보2는 황보 교수가 설립한 KAIST 교원창업기업 라이온로보틱스가 제작을 맡았다. 연구팀은 연구실 한 대의 성능을 여러 대의 제품에서 동일하게 구현하고 다양한 환경에서 장시간 운용할 수 있는 기술을 개발 중이라고 밝혔다.

논문의 마라톤 실측 데이터가 제품 설계 기준으로 어떻게 옮겨지는지, 안전성 검증까지 얼마나 걸리는지가 상용화 속도를 가를 관전 포인트다.

대표 이미지는 사족보행 로봇 자료 사진이며 KAIST 라이보2 실물이 아닙니다.