로봇 청소기 가 자신 의 위치 를 확인 , 실내 지도 를 형성 하 기 위해 천장 을 카메라 로 촬영 해 좌표 로 인식 하 는 모습 . 오른쪽 사진 들 은 로봇 청소기 의 이동 방식 . # 집 내부 구조 ㆍ물건 위치 기억 하 고 좌표 구간 설정 해 지 도 만들 어 ‘ 슬램 ’ 기술 은 인간 눈 같 은 역할 같 은 길 여러 번 다니 며 정교 해져 #‘ 적외선 센서 ’ 로 떨어진 거리 측정 식탁 의자 ㆍ장난감 등 피할 수 있 어 ‘ 원심 분리 ’ 로 무거운 먼지 모으 고 가벼운 공기 는 바깥 으로 배출 해 30 대 회사원 강모 씨 는 올해 초 결혼 을 하 면서 삼성전자 로봇 청소기 ‘ 파워 봇 ’ 을 구매 했 다 . 맞벌이 부부 라 청소 부담 을 덜 목적 이 었 다 . 부부 가 집 을 비운 사이 눈 에 보이 는 바닥 먼지 만 이라도 제거 해 주 면 좋 겠 다는 생각 이 었 다 . 그런데 로봇 청소기 가 움직이 는 모습 을 지켜보 고 있 으면 신기 하 기 만 하 다 . 입구 가 다른 방 3 곳 을 눈 이 달린 듯 훑 고 다녔 고 , 배터리 가 떨어지 면 거실 구석 에 있 는 충전 장소 ( 도킹 스테이션 ) 로 되돌아가 저절로 충전 했 다 . 배터리 가 완충 되 면 다시 집 안 을 쓸 고 다녔 다 . 강 씨 는 “ 첨단 과학 기술 이 다 들어간 것 같 다 ” 며 “ 덕분 에 직접 청소 를 하 는 횟수 가 많이 줄 었 다 ” 고 말 했 다 . 로봇 청소기 의 과학 , ‘ 슬램 ’ 크루즈 ( 순항 ) 미사일 을 만들 때 가장 중요 한 기술 은 주변 지형지물 을 회피 하 면서 목표지 점 까지 정확히 도달 하 게 유도 하 는 것 이 다 . 로봇 공학 에선 이 를 ‘ 슬램 ’( Slam ) 이 라고 말 한다 . 임의 공간 에서 이동 하 면서 주변 을 탐색 , 현재 공간 의 지도 및 위치 를 추정 하 는 기술 이 다 . 1970 년 대 순항 미사일 을 위한 군사 용 으로 개발 되 기 시작 했 다 . 바닥 을 기 어 다니 는 조그만 로봇 청소기 에 는 하늘 을 활공 하 는 첨단 순항 미사일 의 작동 기술 이 담겨 있 다 . 원리 는 간단 하 다 . 로봇 청소기 상단 에 장착 된 카메라 가 천장 이나 벽면 을 찍 은 이후 밝 고 어두움 , 또는 무늬 가 있 는 등 의 특징 을 구별 해낸다 . 밋밋 해 보이 는 실내 벽면 을 각각 의 특징 을 갖춘 수많 은 구획 으로 구분 , 좌표 구간 을 설정 해 지도 를 만든다 ( mapping ) . 로봇 청소기 는 거실 과 방 을 여러 차례 돌아다니 면서 같 은 행위 를 반복 하 는 동안 지도 가 점점 정교 해진다 . 이후 로봇 청소기 는 구체 적 인 좌표 를 바탕 으로 자신 의 위치 를 정확히 유추 해낸다 . 방 과 거실 , 부엌 을 자유 롭 게 오가 는 로봇 청소기 를 보 고 있 으면 , 눈 이 달린 것 아닌가 하 는 착각 을 하 게 되 는 이유 가 여기 에 숨 어 있 다 . 그래서 로봇 청소기 를 실외 공간 에서 작동 하 면 길 을 잃 고 헤매 게 된다 . 좌표 를 형성 할 천장 이나 벽 이 없 어서다 . 로봇 청소기 의 길 찾 기 엔 한 가지 더 중요 한 과학 원리 가 첨부 되 는데 바로 ‘ 자이로스코프 ’( gyroscope ) 다 . 역사 적 으로 최초 의 자이로스코프 는 독일 의 수학자 이 자 천문학자 인 요한 보 넨 베르거 가 1817 년 에 만든 것 으로 알려져 있 다 . 자이로스코프 는 위아래 가 완전히 대칭 인 팽이 를 고리 를 이용 해 팽 이 축 에 직각 인 방향 으로 만들 고 다시 그것 을 제 2 의 고리 를 써서 앞 의 것 과 직각 방향 으로 만든 후 에 , 다시 제 3 의 고리 에 의해 앞 의 둘 에 직각 되 는 방향 으로 지탱 해 팽이 의 회전 이 어떠 한 방향 으로 도 일어날 수 있 도록 한 장치 이 다 . 자이로스코프 를 이용 하 면 물체 가 이동 하 거나 회전 했 을 때 그 사이 각도 를 측정 할 수 있 다 . 휴대폰 에서 위성 위치 확인 장치 ( GPS ) 로 자신 이 지도 에서 어느 방향 을 바라보 고 있 는지 알 수 있 는 이유 도 자이로스코프 가 적용 됐 기 때문 이 다 . 로봇 청소기 도 이 장치 를 통해 실내 에서 길 을 찾아가 려면 자신 이 어느 방향 을 가리키 고 있 는지 를 실시간 으로 확인 한다 . 장애물 회피 는 ‘ 적외선 ’ 감지 로봇 청소기 의 관점 에서 집 안 은 식탁 과 의자 다리 , 화분 , 어질러진 장난감 등 장애물 투성이 다 . 과거 엔 앞쪽 범퍼 가 장애물 에 부딪히 면 다른 방향 으로 회전 하 는 방식 이 었 지만 이럴 경우 지나가 지 않 는 구간 이 많 아 져 깨끗 한 청소 가 어렵 다 . 이 때문 에 요즘 엔 적외선 을 통해 장애물 을 탐지 한다 . 과학 계 에서 적외선 을 이용 하 는 방식 엔 크 게 세 가지 가 있 다 . 광량 , 시간 , 삼각 측정 이 다 . 광량 은 돌아오 는 적외선 량 을 측정 하 는 것 으로 장애물 이 적외선 센서 로부터 멀리 떨어져 있 을수록 반사 돼 돌아오 는 적외선 양 은 감소 한다 . 이 를 측정 해 장애물 과 의 거리 를 측정 할 수 있 다 . 적외선 이 장애물 에 반사 돼 돌아오 는 시간 을 측정 해도 거리 를 구할 수 있 다 . 삼각 측정 은 적외선 을 전방 에 수평 으로 쏜 후 , 장애물 에 맞 고 반사 되 는 적외선 이 로봇 청소기 의 거울 센서 에 맺히 는 거리 로 위치 를 추적 하 는 기술 이 다 . 삼성전자 관계자 는 “ 광량 이나 시간 방식 엔 사각 이 생기 지만 삼각 측정 방식 은 그렇 지 않 아 장애물 을 훨씬 잘 피할 수 있 다 ” 고 설명 했 다 . 배터리 가 떨어진 로봇 청소기 가 도킹 스테이션 으로 되돌아오 는 데 에 도 적외선 이 활용 된다 . 도킹 스테이션 은 로봇 청소기 를 불러들이 기 위한 적외선 을 쏜다 . 로봇 청소기 의 감지 센서 는 보통 900 ~ 1 , 000 나노미터 ( ㎚) 파장 의 적외선 에 반응 한다 . 감지 센서 는 가시광선 에선 아무런 동작 을 취하 지 않 다가 , 특정 파장 을 지닌 적외선 을 인식 하 면 신호 를 출력 하 기 시작 한다 . 평상시 엔 ‘ 0 ’ 이 라는 신호 를 , 적외선 을 만나 면 ‘ 1 ’ 이 라는 신호 를 보낸다 . 도킹 스테이션 은 이후 3 개 정도 의 다른 패턴 을 지닌 적외선 을 쏘 는데 , 로봇 청소기 는 이 를 길잡이 로 도킹 스테이션 위치 를 찾아가 게 된다 . 도킹 스테이션 의 적외선 이 왼쪽 에서 감지 되 면 , 왼쪽 으로 방향 을 회전 하 는 식 이 다 . 먼지 흡입 은 ‘ 기압 차 ’ 이용 진공청소기 의 원리 는 내부 에 있 는 팬 을 강하 게 회전 , 들어오 는 공기 를 밖 으로 뿜어내 내부 를 진공 상태 로 만드 는 것 이 다 . 기계 안 의 압력 이 줄어들 면 흡입력 이 생기 는데 , 대기 의 무게 때문 에 생기 는 바깥쪽 의 공기 압력 은 기계 안 의 압력 보다 높 게 되 고 이 로 인해 먼지 가 공기 와 함께 대기압 이 낮 은 기계 안쪽 으로 빨려들 게 된다 . 로봇 청소기 엔 여기 에 한 가지 과학 기술 이 더 적용 되 는 데 바로 ‘ 원심 분리 ’ 다 . 혼합물 을 원심분리기 에 넣 고 돌리 면 구성 하 는 물질 의 질량 에 따라 받 는 원심력 이 달라지 는데 , 그 구성 물질 의 질량 이 클수록 가해 지 는 원심력 도 커져 바깥쪽 으로 침전 된다 . 로봇 청소기 안 으로 들어오 는 먼지 엔 머리카락 부터 미세먼지 까지 다양 하 다 . 로봇 청소기 는 깨끗 한 공기 는 밖 으로 뿜어내 고 먼지 만 포집 해야 한다 . 이 를 위해 진공청소기 내부 에 원심분리기 가 달려 있 다 . 먼지 가 들어오 면 내부 에서 강 하 게 회전 시켜서 무거운 먼지 는 바깥 의 저장 장치 로 보내 고 , 안쪽 으로 모여드 는 가볍 고 깨끗 한 공기 는 밖 으로 분출 하 는 것 이 다 . 삼성전자 관계자 는 “ 해당 방식 은 원래 공장 에서 배기가스 를 내보내 기 위해 처음 착안 했 다가 로봇 청소기 에 적용 된 것 ” 이 라고 말 했 다 . 김현우 기자 777 hyunwoo @ hankookilbo . com ▶ 한국일보 [ 페이스북 ] [ 카카오 친구 맺 기 ] ▶ 네이버 채널 에서 한국일보 를 구독 하 세요 ! [ ⓒ 한국일보 ( hankookilbo . com ) , 무단 전재 및 재 배포 금지 ]