공장으로 가려는 휴머노이드 슬롯 머신 하는 법 – 테슬라의 옵티머스

현대자동차 그룹이 보스턴 다이나믹스를 인수한 지 일년이 채 지나지 않은 2021년 8월, ‘테슬라 AI 데이(Tesla AI Day)’ 행사에서 일론 머스크는 자체 AI 휴머노이드 로봇인 테슬라봇(Tesla Bot)의 계획을 공개했다.

당시 그는 2022년에는 프로토타입을 선보일 것이라고 장담했는데, 2022년 3월, 독일 매체와의 인터뷰에서, 2023년 말까지 시제품 생산 준비를 마칠 것이며, 시제품 기준으로 상당히 좋은 수준이 나올 것이라고 이야기했다. 사실 2021년에 테슬라봇 계획이 공개될 때만 해도 많은 사람들이 신기해하기는 했지만, 슬롯 머신 하는 법 전문가들이나 투자자들은 머스크의 자사 AI 기술의 홍보 효과를 노린 마케팅 액션으로 생각하며, 그다지 신뢰도를 높게 보고 있지는 않았다. 그러나 2022년의 언급으로 다시 한번 언론의 관심을 모았고, 이는 테슬라봇에 대한 머스크의 강한 출시 의지로 비쳐져서 테슬라봇에 대한 관심도 커지고 긍정적인 반응도 받았다.

테슬라봇의 공식 명칭은 ‘옵티머스(Optimus)’다. 당시 머스크가 밝힌 옵티머스의 사양은 키 172cm, 무게 56kg 정도이며, 최대 20kg의 물건을 들어 올릴 수 있고, 시속 8km로 달릴 수 있었다.  하드웨어적으로 자유도가 40이며, 경량 소재의 몸체를 갖고, 발에는 지면을 인식하기 위한 압력 센서가 탑재되며, 사람 수준의 손동작이 가능하고, 얼굴에는 정보 표시를 위한 디스플레이가 장착된다고 했다.

이런 옵티머스의 사양은 그간 개발되어 온 휴머노이드들의 기술적 사양과 비교해 볼 때, 특별히 새로워 보이는 부분은 없었고, 무난히 구현 가능해 보였다. 주행 속도의 경우 2009년의 토요타 파트너, 2011년의 올뉴아시모 그리고 보스턴 다이나믹스의 아틀라스가 시속 7~9km 미터로 이동할 수 있었으니 충분히 달성 가능해 보였다. 자유도의 측면에서도 손가락 동작의 제한이 있는 아틀라스가 28, HRP 시리즈의 휴머노이드들과 휴보 시리즈가 36~42의 자유도 갖고 있어 큰 차이가 없었다.

경량 소재로 제작하기 위해 3D프린터로 활용하고, 다리의 압력 센서로 뛰는 동작을 감지하는 아틀라스의 사례나, 사람 손가락처럼 5개의 손가락을 모두 제어 가능한 휴보의 사례들과 같이, 옵티머스에서 제시된 기술적 사양 대부분은 그간 이미 다른 휴머노이드 슬롯 머신 하는 법에서 부분 부분 구현돼 왔던 기술들이었다.

​제어 측면에서 AI의 활용도, 신경망으로 로봇의 행동을 플래닝하는 자율 제어와 같이 모바일 로봇을 비롯한 다양한 로봇들에 이미 적용되는 기술이었다. 지능형 로봇으로 다른 로봇과 공동 작업을 하거나 음성인식에 의한 행동 지시, 종이컵을 찌그러뜨리지 않고도 붙잡을 수 있는 손동작 등도 이미 10여 년 전에 어느 정도 구현된 기술이었다. 특히 카메라로 주변을 인식해 신경망 처리로 주요 정보를 파악하고, 도조(DoJo) 슈퍼컴퓨터를 활용해 학습시킨다는 계획은 이미 테슬라의 전기차에 적용되어 있는 기술이었다. 물론 이미 구현된 기술들이라 하더라도 이들을 모두 하나의 로봇에 다 탑재하는 것은 쉽지 않은 연구일 수도 있다. 그러나 그간의 부품과 제어 기술의 발전, 최근의 AI 기술의 발전을 고려해 본다면, 옵티머스가 당시 제안하는 기능 정도는 충분히 구현 가능한 기술이라고 생각되어졌다.

그런데 2022년 중반, 옵티머스 개발 일정이 1년이상 지연될 것이라는 머스크의 발표와 한창 개발에 몰두해야 할 시점에서 테슬라 AI 사업부 총괄 책임자의 장기 휴가를 포함한 테슬라 내부 상황이 알려지면서 언론들은 옵티머스 개발에 의구심을 보이기 시작했다.

이에 머스크는 2022년 9월말, ‘테슬라 AI 데이 2022’를 통해 옵티머스의 시제품을 발표하며 의구심을 해소하고자 했다. 당시 범블비로 불린 옵티머스의 시제품이 공개되면서, 많은 로봇 공학자들은 실망을 감추지 않았으나, 일부 투자자를 비롯한 테슬라의 팬들은 큰 환호를 보내기도 했다. 로봇 공학자들이 실망한 것은 옵티머스 시제품이 그간 예상할 수 있었던 수준을 뛰어 넘지 못했을 뿐 아니라, 어쩌면 기술적으로는 예상에 미치지 못했기 때문이었다.

무대로 걸어 나온 범블비는 몇 가지 간단한 손과 팔 동작 모습만 보여 주었으며, 더 많은 작업은 동영상으로 대체했다. 옵티머스의 전체 자유도를 시연하기 위한 슬롯 머신 하는 법은 지지대에 몸통이 고정되어 허공에서 팔과 다리가 좀더 부드럽게 동작하는 슬롯 머신 하는 법을 보여 주었다. 개발 기간이 짧았다고 볼 수도 있지만, 2013년의 DRC 트라이얼에 참가하면서 몸통을 고정한 지지대를 사용했던 슬롯 머신 하는 법들이 1년반 후에 열린 DRC 파이널에서는 모두 지지대 없이 동작을 구현했던 사례를 생각하면, 테슬라의 1년이 여전히 슬롯 머신 하는 법을 지지대에 고정하고서야 시연을 할 수 있었다는 점에서 아쉬운 부분이기도 했다.

동영상 설명이나 머스크의 발표 시간을 제외한다면 두개의 시제품 로봇 시연시간이 채 2분도 되지 않았기에, 옵티머스의 기술적 발전에 대해 함부로 평가하기는 쉽지 않았을 것이다. 그럼에도 불구하고 시연으로 보여진 옵티머스는 2011년 혼다 아시모보다 운동 능력은 떨어져 보이는 것이 사실이었고, 그래서 일부에서는 옵티머스가 10년전의 로봇보다 못하다거나, 대학원생들이 만든 수준이라는 반응이 나오기도 했다.

그런 점을 예상했던지, 머스크는 옵티머스 완성에는 아직 가야 할 길이 좀 더 있다며, 향후 계획을 제시했다. 그것은 옵티머스의 비전 인식기술, 액추에이터, 배터리, AI 기능 등이 모두 테슬라 자동차 설계의 기술을 활용하므로, 신뢰도 높은 제품으로 양산하면, 비용도 낮아져 2만불대에 공급할 수 있을 것이라는 주장이었다.

또한 그는 활용 목표로 테슬라 제조 시설에 옵티머스를 투입하는 것이라는 설명을 덧붙였다. 실망스러운 시연이기는 했지만, 머스크는 휴머노이드 개발에 자사의 전기차 기술을 충분히 활용할 수 있다는 주장과 양산을 통한 2만불대라는 가격 그리고 제조 현장에 적용이라는 비전을 제시했다. 이것들은 그동안 휴머노이드의 확산을 막고 있던 큰 세가지의 장벽이었던 구현상의 기술적 문제와 상용화를 위한 비용 그리고 활용 목적과 유용성을 해결해주는 듯한 제안이었고, 그러한 것들이 모두 성취된다면, 휴머노이드 발전과 확산에 결정적인 기여가 될 것이 분명했다.

실질적으로는 머스크의 야심찬 비전에도 불구하고 시연된 슬롯 머신 하는 법의 능력에는 상당한 격차가 있었다. 그러나, 그런 기능적 한계에도 불구하고 머스크가 시제품을 공개한 것은 테슬라와 옵티머스에 대한 관심을 촉진하고, 우수한 인재를 유치하는 홍보의 장으로 활용하며, 상당히 모험적이지만 혁신적인 사업에 대한 테슬라의 장기적인 의지를 알리는 데 있었던 듯하다. 이는 성숙한 제품을 시연하기보다는 미래의 내러티브를 설정하고 자원을 끌어들이는 데 중점을 둔 첨단 벤처기업들의 접근 방식이었다. 또한 이때의 기본적인 이동성 시연 이후, 테슬라는 복잡한 조작과 고급 AI학습에 이르기까지, 점진적이지만 중요한 능력 발전을 보여주는 구체적인 시연을 계속해서 공개해 오고 있다.

2023년 9월에는, 이후 공개된 자료에서 옵티머스 ‘Gen 1'으로 언급되는 로봇의 시연 동영상이 공개되었다. 이 시연에서 옵티머스는 색상별로 블록을 분류하기, 공간에서 자신의 사지 위치 파악하기, 요가 자세를 유지하기 그리고 한 발로 균형을 잡는 능력을 보여주었다. 이것은 단순한 이동 능력의 수준에서 벗어나, 물체를 인식하고 파악해서 내리는 논리적인 의사결정, 공간 인식, 정교한 균형 제어와 관절 유연성 등의 물체 조작과 복잡한 물리적 상호 작용을 위한 기초적인 기능으로 옵티머스의 개발 수준이 높아졌음을 보여 주는 것이었다.

그해 12월에는 AI 처리 능력이 향상되고 무게를 10Kg 줄인 옵티머스 ‘Gen 2’가 소개되었는데, 개선된 속도로 걷기, 춤추기, 그리고 계란을 찜기에 넣기와 같은 섬세한 작업을 수행하는 모습이 시연되었다. 초기에 제시되었던 시속 8Km는 아직 달성하지 못했지만, Gen 1 대비 속도가 30% 빨리진 시속 5.2Km의 주행속도, 촉각 감지 기능이 있는 손 등으로 특히 하드웨어 설계 및 미세 운동 제어 측면에서의 발전을 보여주었다.

2024년 5월에는 드디어 옵티머스가 공장으로 가서 다양한 작업을 수행하는 동영상이 공개되었다. 테슬라의 기가팩토리에서 복잡한 환경을 파악하며 이동하고, 배터리 셀과 박스를 이동하는 등 실제 작업 환경에서 실용적으로 적용될 수 있는 잠재력을 보여주었다는 점에서 주목할 만한 발전이었다.

10월에는 ‘We, Robot’ 행사에서 다수의 옵티머스를 배치해 사람들과 상호작용하고 음료를 서빙하며 춤을 추는 등 좀더 광범위한 일상 작업을 수행하는 모습을 보여주었다. 그러나 상호작용이 주로 원격 조작으로 이루어졌다는 논란으로 자율성의 실제 수준에 의문이 제기되기도 했다. 그후에도 던져진 공을 잡는 시연이나 경사진 야외를 걷는 시연 동영상도 공개되었는데, 최근에는 새로운 디자인과 많은 개선이 이루어진 Gen 3가 나올 것이라고 머스크가 밝혔다. 특히 공장에서의 작업 뿐만 아니라 빨래 개기, 아이 돌보기, 요리, 강아지 산책 등 일상 생활에서 지루하고 시간이 많이 걸리는 작업을 수행할 수 있는 능력을 갖추게 될 것이라고 해서 사람들의 기대감을 높여주었다. 

올해부터 일부 제품을 테슬라 공장에서 내부용으로 생산하고, 일반 대중을 위한 생산을 내년부터 시작해서 10만대 이상의 생산량을 갖추고, 3만불대의 가격으로 제공하겠다는 테슬라의 목표가 계획대로 잘 진행될지는 아직 미지수다. 그러나 “로봇”이라는 용어를 처음 만들어낸 카펠 차페크의 희곡 ‘로섬의 유니버설 로봇’에 등장했던, ‘공장에서 일하는 사람과 같이 생긴 하는 로봇’의 원형을 현대에 들어 최초로 실제화하려 제시한 테슬라의 옵티머스는 현재의 열광적인 휴머노이드 로봇 붐을 불러 일으켰고 또 선도해 나가고 있다.  

<필자:문병성 moonux@gmail.com>

필자인 문병성은 금성산전, 한국휴렛패커드, 애질런트 테크놀로지스, 에어로플렉스 등 자동화업계와 통신업계에 30년 이상 종사했으며, 최근에는 로봇과 인공지능 등 신기술의 역사와 흐름에 관심을 갖고 관련 글을 매체에 기고하고 있다.