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Nikkei Robotics_2020.3 Case Study (p16~21)

엘리베이터로 이동하는 경비로봇 도입
미쓰비시, 엘리베이터의 서버와 통신

재개발이 활성화되고 있는 도쿄 마루노우치(丸の內). 이와 같은 재개발로 이 지역에서는 관리가 필요한 건물의 총면적이 계속 늘어나고 있는 실정이다. 미쓰비시지쇼(三菱地所)에 따르면 1997년에 542만㎡(이 중 미쓰비시지쇼의 관리 대상은 174만㎡)였던 관리 대상의 총면적이 2017년에는 800만㎡(미쓰비시지쇼의 관리 대상 273만㎡)로 1.48배(미쓰비시지쇼의 관리 대상은 1.57배) 증가했다.

반면, 일본의 인구는 계속 감소하고 있어 체력적으로 부담이 큰 경비 업무는 인력 확보가 어려워지고 있다. 그럼에도 불구하고 2013년까지 빌딩의 유지보수 업계에서는 가격 상승을 배경으로 인건비 확대를 통해 인력을 충당하는 것이 가능했다. 하지만 2014년 이후에는 총면적 증가 등도 맞물려 인력부족이 더욱 심각해져 금액 문제에만 한정되지 않게 된 것이다.

‘인력에 의존하는 관리, 이대로 좋은가?’라는 문제 의식에서 빌딩의 경비 업무에 로봇을 활용하기 시작한 곳이 미쓰비시지쇼이다. 미쓰비시지쇼는 2018년 4월, 신마루노우치(新丸の內)빌딩 지하 1층의 빌딩관리 업무에 종합경비보장(ALSOK)이 개발한 경비로봇 ‘Reborg-X’를 도입. 2019년 8월 말에는 오테마치(大手町)파크빌딩, 2019년 12월에는 오테마치빌딩(4, 6층)의 빌딩관리업무에 시크센스(Seqsense)가 개발한 자율이동형 로봇 ‘SQ-2’를 1대씩 도입했다.

-- 층간 이동으로 엘리베이터 연동 --
“신마루노우치빌딩은 상업시설이 많다는 점에서 방문자 안내가 가능한 Reborg-X를 도입했다. (사무실로써의 활용이 주체인) 오테마치빌딩(4, 6층)에서는 경비로봇으로서의 기능을 중시했다”라고 시부야 씨는 Reborg-X의 도입 이유에 대해 이렇게 설명했다.

오테마치빌딩에서 SQ-2는 빌딩 관리를 위한 순찰 및 경비 업무에 활용된다. 오테마치파크빌딩도 마찬가지다. 가장 큰 차이는 오테마치빌딩에서는 4층과 6층이라는 서로 다른 층 사이를 SQ-2가 엘리베이터를 이용해 이동해 복수 층을 경비할 수 있다는 점이다. 이동로봇을 엘리베이터와 연동시키는 사례는 최근 증가하고 있다.

순찰업무에서는 소화기와 소화전, 배연구(排煙口), 스프링쿨러, 전구 및 전원 등 중요한 설비가 설치되어 있는 장소 등 경비 시 포인트가 되는 장소를 돌며 영상 및 음성을 기록해 방재센터로 전송하는 것이 주요 역할이다. 순찰 루트는 사전에 정해져 있다. 빌딩에 따라 다르지만, 순찰 장소는 보통 1층에 100곳 이상으로 많다. 모든 곳에 감시카메라를 설치할 수도 있지만, 1일 1~수 회 확인을 위해 다수의 감시카메라를 도입하는 것은 비용 대비 효과가 낮아 이동로봇을 활용하는 것이 효율적이다.

로봇은 사람과는 달리 이동하는데 있어서 어려움이 없다. 하지만 상황을 보고 이상을 정확하게 파악하는 능력은 현 단계에서는 로봇보다 사람이 앞서있다. 이 때문에 오테마치파크빌딩과 오테마치빌딩에서는 로봇이 이동과 영상∙음성 기록을 담당하고, 경비 담당자는 영상∙음성 정보를 바탕으로 판단을 담당한다. SQ-2에는 스피커와 마이크도 탑재되어 있어, 필요 시, 방재센터의 경비 담당자가 SQ-2 주위에 있는 사람과 대화할 수 있다. 시설 이용자가 로봇 머리 부분의 LIDAR 앞에 손을 갖다 대면 방재센터의 경비 담당자와 대화할 수도 있다고 한다.

한편, 경비 업무는 소정의 장소에서 주위를 경계∙감시한다. 떨어져 있는 곳에서 경비하고 이상이 발견되면 실제로 그 곳까지 직접 이동해 확인해야 하기 때문에 순찰 업무와 마찬가지로 로봇이 이동과 영상∙음성을 기록하고, 경비 담당자가 기록을 바탕으로 상황에 대해 판단한다.

이러한 관리 업무를 시행할 수 있도록 SQ-2에는 다양한 센서가 탑재되어 있다. 그 첫 번째가 사람 등 장애물 검지와 자기위치 특정, 3차원 지도 작성을 위해 활용하고 있는 3차원 LIDAR이다. SQ-2의 머리 부분에는 120도 간격으로 3대의 2차원 LIDAR가 탑재. 이를 통해 경사면과 수평면 범위 내에 존재하는 물체의 거리를 파악할 수 있으며, 2차원 LIDAR를 3대 장착한 검은색 부분을 Z축(상하 방향의 축)으로 회전함으로써 3차원의 공간데이터를 확보하는 구조이다.

시크센스 경영기획부에 따르면, 2차원 LIDAR를 회전시켜 3차원 공간데이터를 확보하는 알고리즘은 시크센스의 공동창업자이자 전 CTO인 메이지(明治)대학 이공학부의 구로타(黑田) 교수 등이 개발한 것이다. 여기에 어떤 루트로 이동하면 좋은지를 판단하는 자율이동의 알고리즘을 결합시켰다고 한다.

자율주행용으로 시판되는 3차원 LIDAR를 이용하지 않는 이유는 수직 방향 앵글이 좁기 때문이다. 경비로봇은 감지 거리가 수십 미터 이하이기 때문에 자율주행용과 같이 멀리까지 검지(檢知)할 필요가 없다. SQ-2의 3차원 LIDAR로는 약 30m 전방까지 볼 수 있다.

전방의 장애물 검지에서 3차원 LIDAR를 보완하기 위해 도입된 것이 초음파센서이다. 적외선 레이저가 투과되어버리는 유리 자동도어는 LIDAR로는 검지가 불가능하다. 이러한 유리 자동도어 앞에서 일단 정지할 수 있을 뿐만 아니라, 3차원 LIDAR의 사각지대에 갑자기 장애물이 진입할 경우에도 대응할 수 있도록 초음파센서를 활용하고 있다.

영상 확보 및 기록을 위해 도입한 것은 어안렌즈가 장착된 광각카메라와 고해상도 카메라이다. 광각카메라는 SQ-2의 전방에만 배치해 높은 해상도로 상황을 파악해야 할 때 활용된다. 경비 업무는 넓은 범위를 보는 것이 중요하다. 반면 순찰 중에는 경비 담당자에 따라 높은 해상도로 보길 원하는 사람, 주위를 포함해 넓은 앵글로 보길 원하는 사람 등 각각 스타일이 다르다고 한다.

SQ-2 주위의 사람들과 방재센터의 경비 담당자가 대화하거나, 음성을 기록하기 위해 도입된 것이 마이크와 스피커이다. 각각 SQ-2의 좌우에 하나씩 설치되어 있다. 이 밖에도 이번에는 도입되지 않았지만, SQ-2에는 써모센서(Thermo sensor)도 탑재되어 있다고 한다.

-- 미쓰비시전기가 연동 기능 제공 --
방재센서의 경비 담당자가 SQ-2에 과제를 제시하거나, SQ-2가 확보한 영상 및 음성을 확인하는 등에 이용되는 것이 웹 기반의 어플리케이션 소프트웨어이다. 이것은 SQ-2를 통해 정보를 수집하거나 SQ-2에게 명령 등을 하는 유저 인터페이스를 제공하는 것으로, 아마존웹서비스(AWS)의 클라우드 서비스 상에 구축되어 있는 시크센스의 서버를 통해 SQ-2와 소통할 수 있다.

시크센스가 엘리베이터를 이용한 층간 이동을 가능하도록 하기 위해 추진한 것이 로봇과 엘리베이터의 연계 기능 실현이다. 구체적인 사항은 “엘리베이터 제조사 3사와 교섭을 반복했다”(시크센스 관계자)라고 한다.

시크센스 관계자에 따르면, 엘리베이터 제조사는 당초 엘리베이터의 제어반에 연결되어 로봇과 제어반 간에 통신이 가능한 컨트롤러를 로봇제조사 측이 개발하길 요구했다. 하지만 이러한 방식에는 큰 결점이 있었다. 로봇 1대에 1개의 컨트롤러가 필요해지기 때문이다.

시크센스는 “가까운 미래에는 청소로봇이나 운반로봇 등 많은 로봇이 빌딩 안에서 사용되게 될 것이다. 그렇게 될 경우, 특정 로봇제조사가 컨트롤러를 만들게 되면 로봇(또는 로봇제조사)의 수만큼 컨트롤러를 제어반에 연결해야만 한다. 하지만 제어반에 연결할 수 있는 컨트롤러 수는 물리적으로 한정되어 있다. 이 방식으로는 이용할 수 있는 로봇 수(또는 종류)가 한정되어버린다”라고 설명한다.

이를 해결하기 위해 시크센스가 주력한 것은 엘리베이터의 제어반과 연결되어 있는 엘리베이터 제조사 서버의 게이트웨이를 개방하도록 하는 것이었다. 다시 말하면, 엘리베이터 제조사의 서버를 통해 엘리베이터 제어반과 통신하기 위한 사양을 엘리베이터 제조사 측이 공개하도록 하는 것이다. 이 방식이라면 로봇 별로 컨트롤러가 불필요하기 때문에 다수의 로봇이 엘리베이터를 공용할 수 있다.

최종적으로 대형 엘리베이터 제조사 중 한 곳인 미쓰비시전기(三菱電機)가 시크센스의 요청에 응했다. 미쓰비전기가 개발을 추진하고 있는 ‘빌딩 내 로봇의 종횡 이동을 지원하는 서비스’의 선행 검증 사례로서 엘리베이터와의 연계 기능을 제공하고 있다.

SQ-2를 도입한 오테마치빌딩에서는 SQ-2가 시크센스의 서버를 통해 미쓰비시전기의 서버와 통신함으로써 엘리베이터를 이용한 층간 이동이 가능하다.

미쓰비시지쇼에 따르면 SQ-2는 렌탈 제품이다. 3년 계약 시, 월 30만엔(소비세 별도, 통상적 사용에 따른 유지보수비용 포함)이며, 3년이 넘으면 한달 단위로 연장할 수 있다고 한다.

미쓰비시지쇼는 “엘리베이터와의 연동 기능을 통해 로봇이 활약할 수 있는 범위가 확대될 것이다”(시부야 씨)라고 판단, 경비로봇의 활용을 순차적으로 확대해나갈 계획이라고 한다. 우선적으로 확실한 모델케이스를 구축한 뒤에 확대해나갈 예정이다.

이번 엘리베이터와 연동된 SQ-2 도입을 계기로 미쓰비시지쇼는 순찰 업무의 흐름도 개선해나갈 계획이라고 한다. 예를 들어 로봇이 순찰할 경우, 가장 적합한 경로는 어떤 것이고, 어떤 순서로 순찰해야 좋을지 등을 검토한다.

빌딩 유형도 확대해나갈 계획이다. 이번에는 SQ-2를 단순한 오피스빌딩에 도입했지만, 오피스빌딩 외에도 다양한 시설이 입주해있는 복합빌딩이나 상업시설, 공항 등에도 확대해나갈 계획이라고 한다. 또한 SQ-2 외 다른 로봇도 적극적으로 도입하는 것을 검토하고 있다고 한다.

 -- 끝 --

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