기계공학과 김상현 교수 연구팀 2025 산학 프로젝트 챌린지 최고상 수상
㈜피트인과 산학 프로젝트 진행, 로봇 자율주행 통해 작업 효율 개선

기계공학과 김상현 교수 연구팀(Team F1, 박수환, 강은애, 양준열)이 산업통상부와 한국산업기술진흥원이 주관하는 ‘2025 산학 프로젝트 챌린지’에서 최고상인 산업통상부 장관상을 받았다. 김상현 교수 연구팀은 ㈜피트인과 ‘전기차 배터리 교체의 자율화를 위한 자율주행로봇 SW 기술 개발’을 주제로 산학 협력 프로젝트를 수행했다.

전기차 배터리 교체 로봇의 자율주행 알고리즘, 다중 로봇 관제 기술 개발

㈜피트인은 국내 최초로 전기차 배터리 교체 구독 서비스를 제공하는 회사다. 사람이 차량의 배터리를 탈부착하면, 로봇이 운반하고 관리하는 방식이다. 하지만 로봇의 자율주행 알고리즘 부재하다는 점과 다수의 로봇을 관리할 시스템이 부재하다는 문제가 있었다. 연구팀은 자율주행, 도킹 알고리즘, 다중 로봇 관제 시스템 기술을 산업 현장에 최적화하며 문제 해결에 나섰다.

김상현 교수는 “이번 프로젝트를 통해 공동 기술 개발을 넘어 대학 연구실 차원의 기술이 산업 현장에서 실제로 쓰이고 경제적 가치를 창출한다는 점을 학생이 직접 체감해 뜻깊다”고 말했다. 연구의 자유도가 높은 학교와 달리 산업 현장은 기술의 적용 가능성과 경제적 효과를 고민해야 한다. 김상현 교수는 “기술적 완성도는 물론 현장 환경에서 100%로 동작하지 않으면 실용화가 어렵다. 이번 프로젝트에서 기업 환경에 최적화된 알고리즘을 선택해 완성하는 데 집중했다”고 설명했다.

팀원들은 ㈜피트인의 인턴으로 근무하며 산업 현장의 문제점을 직접 발굴하고, 이를 토대로 해결책을 마련했다. 실제 산업 환경에서 로봇이 안정적으로 주행하고, 배터리 커버 위치를 탐지해 부품을 해체하는 등 자율 기능이 필요했다. 산업 현장과 연구실을 오가며 해결 방법을 고민한 끝에 안정적으로 작동하는 자율주행 알고리즘을 구현하고, 다중 로봇 관제와 작업 계획을 확립할 수 있었다.

기술 개발부터 산업 현장 적용, 기술이전까지 산학협력 전 과정 경험해

산학 프로젝트 이후 배터리 교체 공정은 약 12분 단축됐고, 작업 시간은 23%나 감소했다. 또한 근로자의 작업 환경도 개선돼 안전해졌다. 연구팀이 개발한 기술은 기술이전으로 이어졌고, ㈜피트인의 서비스 운영 매출도 증가했다. 팀장을 맡은 기계공학과 박수환 학생은 “기술 개발부터 산업 현장 적용, 기술이전까지 산학협력의 전 과정을 경험하며 문제 해결 능력을 키운 뜻깊은 기회였다”는 소감을 남겼다.

학문적으로도 뛰어난 성과를 거뒀다. 연구 결과는 SCI급 학술지에 논문으로 게재됐고, 프로그램에 대한 저작권도 등재됐다. 이번 결과를 토대로 로봇 관련 기업과의 산학 연계도 활발히 논의되고 있다.

로봇 산업은 인공지능과 결합해 하루가 다르게 발전하고 있는 학문 분야다. 과거에는 상상할 수 없던 로봇이 등장했고, 인간과 로봇의 공존이 다가올 사회적 화두로 떠오르고 있다. 경희는 기계공학과 임성수 교수가 이끄는 ‘AI로봇기반 인간-기계협업기술 전문가 양성 사업’을 통해 로봇 분야 인재 양성에 힘쓰고 있다. 이번 프로젝트 역시 인력 양성 사업의 일환으로 이뤄졌다. 사업단은 로봇과 인간이 어떻게 협업할지, 어떤 산업군에서 새로운 로봇 수요가 발생할지를 중심으로 커리큘럼을 운영했다.

“빠르게 트렌드를 읽고, 생각을 구현할 수 있는 소프트웨어 역량 갖춰야”

김상현 교수 연구실 역시 사업단에 참가해 로봇 분야의 특성에 맞춰 연구를 진행하고 있다. 로봇 분야는 산업의 특성상 이론만으로 완성되지 않는다. 실험을 통해 검증하고, 실제 산업 현장에 적용하는 과정이 필수적이다. 김상현 교수는 “로봇 산업은 빠르게 트렌드를 파악하는 역량이 매우 중요하다. 수학, 물리 등 학문적 지식뿐만 아니라 생각을 실제로 구현해내는 소프트웨어 역량을 갖춰야 한다”며 지도 방향을 설명했다.

박수환 학생이 대학원에 진학하게 된 계기도 스스로 역량을 쌓길 원해서였다. 그는 “학부와 달리 대학원은 자기 주도적 연구를 수행해야 한다. 처음 대학원에 입학했을 때 무엇을 연구해야 할지 갈피를 잡지 못했지만, 이제는 연구하고 싶은 주제도 생겼다. 로봇을 이용해 일상생활에 최대한의 도움을 줄 수 있도록 노력할 것”이라고 다짐했다. 인간-로봇 상호작용(Human-Robot Interaction) 분야는 인간과 로봇이 서로 소통하고 협력하는 모든 상호작용을 연구하는 분야로 로봇이 인간 생활환경에서 자연스럽게 동작할 수 있도록 돕는다. 박수환 학생은 인간-로봇 상호작용 연구를 통해 사람이 들기 어려운 물체를 로봇과 함께 들어 이동하는 협업 기술을 개발중이다.