4차 산업혁명에 유용하게 쓰일 기술이 하루하루 놀라운 속도로 진일보하고 있다. 영화에서 봤음직 한 일을 현실로 구현하기 위해 연구진들은 피땀을 흘리며 기술 개발에 매진한다. 사람의 행동처럼 로봇이 정교하게 재현하는 것. 그것이 핵심이다. 로봇과 AI의 존재가 인류의 편리한 삶을 추구할 수 있도록 도움을 주는 것에 4차 산업혁명의 본질이 있다. 환경오염이 발생하지 않는 친환경 전기 자동차를 타고 섬세한 동작을 하는 휴머노이드 홈케어 로봇이 있어 집안일 부담이 감소해 여가를 즐길 여유가 생긴다. 인공위성은 작동하는 과학자가 원하는 대로 이동해 우주 정보를 수집한다. 드론으로 시간과 거리 제약이 사라진다. 이 모든 것이 오늘날 벌어지는 일이 되기 위한 필수 조건, 모터 기술 개발에 달렸다.

최선영 기자 csy@

친환경 자동차와 로봇 관련 기술은 4차 산업혁명 시대의 글로벌 시장에서 주목받는 기술 중 하나이다. 여러 나라의 연구진들이 기계가 사람처럼 정밀하게 움직일 수 있는 기술 개발을 연구 중이며, 우리나라에서는 계명대학교 전기에너지공학과 강동우 교수가 지난 2015년 연구재단의 신진연구자지원사업에 선정돼 ‘휴머노이드 비젼 시스템 구동용 ±20˚ 틸팅구동 모터 핵심 기술 개발’ 연구에 돌입, 2018년 10월 성공적으로 완료하며 관련 분야의 선도적인 기술을 이끌고 있다. 미디어에 자주 노출되는 4차 산업혁명의 주력 사업인 미래형 자동차, 로봇, 드론, 항공우주 산업 등이 강 교수의 연구와 밀접한 연관이 있다.

▲ 강동우 교수

틸팅구동 모터 기술, 로봇 산업의 대중화 고삐 당길까
한국은 선진국에 비하면 로봇 구동 요소기술 분야에서 조금 늦게 움직인 편이지만 빠른 속도로 따라잡고 있는 기술이 신개념 틸팅구동 모터 기술이다. 미국, 독일, 일본 등이 앞섰을 때 계명대학교 전기에너지공학과 강동우 교수가 국내 연구진 중에서는 드물게 뛰어들어 10년 이상 연구를 진행해왔다. 그는 국내에서 초창기 연구자인 만큼 사명감을 갖고 연구에 매진하며, 기술 선점을 위해 특허 획득까지 이뤄냈다. 강 교수는 원천 기술에 대한 미국 특허 등을 보유해 우리나라만의 독자적인 경쟁력을 확보했다.

“기존의 로봇 안구 구동 시스템은 안구 모듈이 상하좌우로 움직이기 위해 2개 이상의 구동용 모터를 적용해야 했습니다. 1개의 구동용 모터로 다자유도의 모션 제어를 보다 세밀하게 구현하면서 시스템을 간소화하고 소형화하는 것이 연구의 목적입니다. 구형 베어링(Spheric bearing)이 적용된 특수구조 설계를 통해 모터 중심부에 연결되어있는 상부와 하부 2개의 회전축을 분리하여 다자유도의 안정적인 틸팅 모션이 구현되도록 전자기 및 기구구조를 연동한 정밀 설계 기술이 핵심입니다. 다수의 모터를 적용한 다자유도 회전 시스템의 구동 모듈을 틸팅구동 모터로 대체할 수 있도록 출력밀도를 높이는 것이 이번 연구의 최종 목표였습니다.”
그는 이중 회전자 구조를 고안한 틸팅구동 모터를 개발해 손실 저감과 출력밀도를 개선했고 관련 기술들을 SCI급 국제저명학술지에 다수의 논문으로 소개됐다. 특히 강 교수는 이 연구 결과로 대한전기학회 젊은 연구자상 수상이라는 쾌거를 올렸다. 그 어떤 나라도 독점하지 못해 선행 개발이 필수적인 틸팅구동 모터 설계와 구동 기술. 하나의 모터로 다자유도 제어를 할 수 있으며 동시에 소형화하며 정밀제어가 가능하다면 4차 산업혁명 시대의 대한민국의 위상을 드높일 것이다. 
그가 개발한 3차원 틸팅 모터와 다자유도 정밀 제어 기술은 고가의 시장을 대중화하기 위한 관문을 여는 열쇠다. 최초로 로봇의 안구에 틸팅모터와 다자유도 정밀 제어 기술을 적용한 휴머노이드 홈케어 로봇의 대중화, 인공위성이 정밀하게 움직여 수집한 데이터로 발전하는 항공우주 연구, 회전익제어가 가능한 드론의 보편화 등 미래 지향적인 발전을 이끌 것이라 확신한다.

그의 손에서 꽃피운 자동차 개발에 필요한 실용학문
틸팅구동 모터와 같은 미래를 선도하는 특수 전기기기의 개발과 더불어, 급변하는 자동차 구동기술의 혁신을 위해 미래형 자동차 구동 및 전장 기술을 연구하는 강동우 교수는 산업통상자원부와 과학기술정보통신부의 다양한 R&D사업 책임자로 활약하고 있다. 한국연구재단 지역신산업선도인력양성사업 연구책임자로 자율주행차의 주행안전 강화를 위해 전력시스템 안정성 확보 기술의 일환으로 자율주행차용 UPS(uninterruptible power supply) 기능 구현을 위한 대용량 BSG(Belt-Driven Starter Generator)를 개발하고 있으며 산업통상자원부 미래형자동차 R&D 전문인력양성사업 참여하여 하이브리드 자동차용 구동 모터 및 전장 시스템용 모터 제너레이터 기술 개발에 기여하고 있다. 국제적으로도 활동범위를 넓혀 모터기술을 선진화하고 학생들의 해외 진출을 돕기 위해 싱가폴 난양기술대학교(Nanyang Technological University)와 전기자동차 기술분야로 공동연구 및 인턴쉽 프로그램을 추진하고 있다. 그는 우리나라 산업계가 미래형 자동차 기술 시장에서 우위를 점할 수 있도록 친환경 자동차의 구동 및 전장 시스템의 모터 기술 고급화 연구를 수행할 계획이며 교육자의 임무에도 최선을 다하고 있다. 학생들이 꿈을 펼칠 무대를 마련하기 위해 대구국제미래자동차엑스포(DIFA : Daegu International Future Auto EXPO) 전기차분과 기획위원, 대구 지역신산업선도인력양성사업 협의회 위원으로 지역사회에서 활동하는 기업 성장에 도움을 주고 있다.

학생들을 가르칠 때는 연구자 및 공학자의 사명를 강조하고 현장에 바로 쓰일 수 있는 기술을 전수해 뜨거운 호응을 얻은바, 2018년도 계명 비사상(강의우수교원)을 수상했다. 그는 기술분야의 공학자는 한계나 장벽을 두어서는 안 된다며, 학생들이 도전의식을 지닌 공학자로 성숙할 수 있도록 가르치고 있다. 4차 산업혁명은 물 흐르듯 빠른 속도로 우리 곁에 스며들고 있다. 강동우 교수는 전문가들, 미래의 주역들과 고민하며 발전 방향을 제시하고 있다. 독창적인 아이디어를 실현하는 것이 그가 추구하는 것이자 4차 산업혁명 시대를 슬기롭게 맞이할 자세가 아닐까. NM