사람과 한 공간 방역작업도 척척, AI 기반 스마트 방역로봇 개발

- 바이러스 지도 작성 알고리즘으로 꼭 필요한 곳 찾아다니며 소독하는 로봇 -

- 기계연 인공지능기계연구실, AI 자율 방역로봇 개발 -

사람이 많은 실내 다중 밀집 시설에서도 안전하게 자율방역을 실시할 수 있는 AI(인공지능) 기반 스마트 방역로봇이 개발됐다. 사람이 없는 공간에서만 방역이 가능하던 기존 자율방역 로봇과 달리 사람과 한 공간에서도 안전한 방역이 가능한 것이 특징이다.

한국기계연구원(원장 박상진, 이하 기계연) 인공지능기계연구실 김창현 AI를 활용한 실시간 바이러스 분석 알고리즘을 탑재한 AI 기반 스마트 방역로봇을 개발했다. 카페, 식당 같은 많은 사람이 이용하는 상업시설에 적용이 용이해 감염병 확산의 위험을 낮추면서도 일상생활을 유지하는 데 도움이 될 것으로 기대된다.

이번에 개발한 로봇은 AI를 기반으로 실내공간에 머무는 사람을 인식하고 이를 바탕으로 바이러스 분포를 분석하는 확률 바이러스 지도 작성 알고리즘을 탑재했다.

확률 바이러스 지도 작성 알고리즘은 실내 공간에 설치된 CCTV로 확보한 사람의 위치, 머무는 시간 등의 데이터를 바탕으로 바이러스가 밀집된 지역을 추정하여 최적의 바이러스 살균 동선을 산출할 수 있다. 방역로봇은 계산 결과에 따라 방역에 가장 최적화된 동선을 따라 방역작업을 수행할 수 있다.

또한, 사람의 활동과 동시에 방역할 수 있도록 UV-C 살균램프를 직접 이용하는 대신 UV-C 살균을 거친 공기를 분사하는 방식을 적용했다. 스마트 방역로봇은 바이러스 지도에 따라 산출된 최적의 방역동선을 자율주행하면서 사람이 없는 빈자리 소독은 물론 사람이 있는 공간에도 안전한 공기 살균을 모두 수행할 수 있다.

지금까지 개발된 방역로봇은 공간 내 바이러스의 분포 상태를 고려하지 않고 무작위로 방역이 이뤄져 효율이 떨어진다는 한계가 있었다. 또한, UV-C 살균램프를 직접 외부로 조사하는 방식으로 식당이나 카페와 같이 사람이 공존하는 환경에서 동시에 방역을 진행하는 데는 어려움이 있었다.

하지만 이번에 개발한 AI 기반 지능형 방역 로봇은 고객의 위치를 정확하게 파악하고 바이러스가 밀집된 공간을 목표로 신속, 정확한 방역이 가능해 효율을 크게 높일 수 있을 것으로 기대된다.

연구팀은 해당 연구성과 실용화를 위해 제조장비 기업 ‘비전세미콘’과 협력 연구를 진행했다. 해당 기업은 반도체 제조 장비 기업으로 무인 로봇 카페로 사업을 확장하고 있으며, 팬데믹 상황 대응을 위해 비말차단 테이블 제작을 포함해 본 연구를 함께 수행하였고 운영 중인 무인 카페에서 개발한 방역 로봇을 운영함으로써 해당 연구 실증을 진행할 계획이다.

인공지능기계연구실 김창현 실장은 “개발된 기술은 주변 환경을 AI로 인식하여 사람과 공존하는 공간에 사용할 수 있는 지능형 로봇 기술”이며 “팬데믹 위기 상황에서 어려움을 겪고 있는 자영업자를 도와 무인 카페와 식당과 같은 다중 이용시설에 바로 활용할 수 있을 것으로 기대된다”라고 말했다.

한편 이번 연구는 과학기술정보통신부 비대면 비즈니스 디지털혁신기술개발사업 ‘바이러스 프리 비대면 무인카페를 위한 AI 기반 자율 방역 로봇 및 비말차단 시스템 개발’ 과제의 지원을 받아 개발됐다.

▲(왼쪽)자율 방역 작업을 수행하기 위한 로봇 시스템 

(오른쪽) 탑재된 방역 모듈의 개념도

▲인공지능을 이용한 사람 인식과 바이러스 지도 작성 알고리즘

한국기계연구원 인공지능기계연구실 김창현 실장 연구팀은 AI 기술을 활용하여 CCTV 내의 사람 형상과 위치를 인식(오른쪽 모니터)하고, 이 정보를 바탕으로 방역 작업에 최적의 루트를 찾아내는 바이러스 지도(왼쪽 모니터) 작성 알고리즘을 개발했다.

▲자율주행 방역로봇 현장 테스트

한국기계연구원 인공지능기계연구실 김창현 실장 연구팀이 개발한 AI 기반 스마트 방역로봇을 대전의 한 스마트 무인 카페에서 실증하고 있다.