KAIST

사람의 움직임을 이해하고 예측해 웨어러블 로봇과 휴머노이드를 더욱 정밀하게 제어하는 피지컬 AI 시대가 본격화된다. 세계 최고 수준의 웨어러블 로봇 연구 역량을 보유한 우리 대학과 엔비디아(NVIDIA)가 인간의 움직임과 물리지능을 학습하는 ‘인체 동작 파운데이션 모델(Human Motion Foundation Model)’개발에 나선다.

우리 대학은 엔비디아와 피지컬 AI(Physical AI) 분야 공동연구 추진을 위해 엔디비아 AI 테크놀로지센터(NVIDIA AI Technology Center, NVAITC)를 설립한다고 26일 밝혔다.

정부가 피지컬 AI를 대한민국의 미래를 이끌 핵심 국가 프로젝트로 추진하는 가운데, 이번 협력은 KAIST가 축적해 온 인간 중심 로봇 기술과 실제 동작 데이터에 엔비디아의 AI 기술과 글로벌 연구 네트워크를 결합해 차세대 피지컬 AI 원천기술을 확보하기 위해 추진됐다.

이번 협력은 KAIST 기계공학과와 엔비디아가 ‘인간물리지능 테크놀로지센터(Human Physical AI NVAITC)’를 설립해 공동연구를 추진하는 방식으로 이뤄진다. KAIST 기계공학과 인간물리지능연구센터(Human Physical AI Research Center, https://huphailab.com)가 공동연구의 핵심 거점 역할을 맡으며, 양 기관은 이를 기반으로 웨어러블 로봇과 휴머노이드, 디지털 트윈, 제조 등 피지컬 AI 전 분야로 협력 범위를 단계적으로 확대할 예정이다.

배충식 KAIST 총장은 “피지컬 AI 시대의 경쟁력은 AI 자체보다 인간과 로봇을 깊이 이해한 도메인 기술과 데이터에서 나온다”며 “KAIST가 축적해 온 인간 중심 연구와 엔비디아의 세계 최고 수준 AI 인프라와 피지컬 AI 기술을 결합해 인간을 더 잘 이해하고 돕는 피지컬 AI를 구현하고, 대한민국을 넘어 글로벌 피지컬 AI 연구와 산업을 선도하는 거점으로 발전시켜 나가겠다”고 말했다.

인간물리지능연구센터는 웨어러블 로봇 분야의 공경철 교수 연구실과 바이오로봇 분야의 김정 교수 연구실을 중심으로 설립된 연구센터로, 김정 교수와 공경철 교수가 공동센터장을 맡고 있다.

연구센터는 인간이 실제 환경에서 움직이고 힘을 사용하며 균형을 유지하는 원리를 이해하고, 이를 AI와 로봇 기술로 구현하는 연구를 수행하고 있다. 특히 웨어러블 로봇을 활용해 축적한 대규모 인간 동작 데이터와 보행·운동 제어기술은 인간 중심 피지컬 AI 개발을 위한 핵심 기반으로 평가받는다.

공동센터장인 공경철 교수는 웨어러블 로봇 분야의 세계적 연구자로, 보행 보조와 재활을 위한 로봇 기술을 연구해 왔다. 또한 창업기업 엔젤로보틱스를 통해 연구성과를 실제 제품과 서비스로 연결하며 웨어러블 로봇 기술의 상용화를 이끌어 왔다. 이번 공동연구에서는 그동안 축적한 인간 동작 데이터와 로봇 제어기술을 기반으로 인체 동작 파운데이션 모델 개발을 주도한다.

엔비디아에서는 찰스 청(Charles Cheung) 엔비디아 AI 테크놀로지센터(NVIDIA AI Technology Center, NVAITC) 시니어 매니저가 참여해 기술 전문가 자문과 개발자 기술 지원을 제공한다. 아울러 엔비디아 옴니버스(NVIDIA Omniverse)와 디지털 트윈(Digital Twin) 플랫폼을 활용한 연구·교육 프로그램도 운영할 예정이다.

찰스 청 시니어 매니저는 “KAIST 인간물리지능연구센터는 세계 최고 수준의 인간 동작 데이터와 웨어러블 로봇 연구 역량을 갖추고 있다”며 “인간의 움직임을 AI로 구현하는 이번 연구는 피지컬 AI의 새로운 가능성을 열 것으로 기대한다”고 말했다.

양 기관은 공동연구의 체계적인 운영을 위해 운영위원회(Steering Committee)를 구성하고, 6개월마다 연구 목표와 추진 성과를 점검할 계획이다. 또한 매년 국내외 연구자를 초청하는 국제 심포지엄을 개최해 피지컬 AI 분야의 최신 연구성과와 산업 동향을 공유한다.

KAIST 학생을 대상으로 한 ‘학생 앰배서더 프로그램(Student Ambassador Program)’도 운영한다. 엔비디아 전문가가 강의와 정기 오피스아워(멘토링·상담)를 제공하고 학생들과 프로젝트를 수행하는 프로그램으로, 첫 기수는 5~10명 규모로 선발할 예정이다. 참가 학생들은 엔비디아 옴니버스와 디지털 트윈 기술을 중심으로 교육받으며, 프로그램 이수자에게는 수료증도 발급한다.

공동연구의 1단계 핵심 목표는 ‘인체 동작 파운데이션 모델(Human Motion Foundation Model)’구축이다.

인체 동작 파운데이션 모델은 대규모 인간 동작 데이터를 학습해 사람의 다양한 움직임을 이해하고 예측하며 새롭게 생성할 수 있는 생성형 AI 기반 모델이다. 향후 웨어러블 로봇과 휴머노이드가 사용자의 의도와 움직임을 더욱 정확하게 파악하고 자연스럽게 반응하도록 하는 핵심 기반기술로 활용될 것으로 기대된다.

개발된 기술은 보행장애 환자의 재활과 일상생활을 지원하는 웨어러블 로봇뿐 아니라 인간과 함께 작업하는 휴머노이드, 운동 기능 분석, 디지털 헬스케어 등 다양한 분야에 활용될 전망이다.

궁극적으로 연구진은 인간이 움직임을 계획하고 근육과 관절을 제어하는 원리를 AI 관점에서 규명하고, 이를 바탕으로 보행장애를 극복하고 인간의 신체 능력을 확장하는 차세대 로봇 시스템을 구현하는 것을 목표로 한다.

이번 협력은 개별 연구에 그치지 않고 국내 피지컬 AI 산업 생태계 전반으로 확산될 수 있다는 점에서도 의미가 크다.

공동센터장인 김정 교수와 공경철 교수는 현재 피지컬 AI 분야 딥테크 스케일업 밸리 사업을 함께 수행하고 있다. 여기에 공경철 교수가 창업한 엔젤로보틱스의 기술사업화 경험과 KAIST의 로봇·기계·AI 연구 역량, 엔비디아의 AI 기술 및 글로벌 인적 네트워크가 결합하면 연구개발부터 인재 양성, 스타트업 지원, 기술사업화까지 폭넓은 협력이 가능할 것으로 기대된다.

박형순 KAIST 기계공학과장은 “이번 협력은 기계공학과의 AI 연구를 한 단계 도약시키는 계기가 될 것”이라며 “인간물리지능연구센터를 중심으로 피지컬 AI 연구를 로봇과 제조 등 국가 전략산업으로 확대해 나가겠다”고 말했다.