[교육] 세계 인공지능(AI) 로봇카레이스 대회 대상 수상 김학진 교수팀 '재빠른 트랙터'

2021년 11월 27일, 서울대학교 시흥캠퍼스 미래모빌리티기술센터(FMTC)에서 세계일보 주최로 ‘세계 인공지능(AI) 로봇카레이스 대회’가 열렸다. 이 대회는 국내 최초 자율주행차 동시 출발 방식으로 진행되었고, 8개의 학교에서 참가하여 인공지능과 자율주행 기술을 치열하게 겨뤘다. 그중 서울대학교 바이오시스템공학과 김학진 교수가 이끄는 ‘재빠른 트랙터(최동석, 김용현, 박태연, 강경민, 황예빈, 박승진, 전찬우, 윤창호)’ 팀이 농업용 트랙터의 안정성과 정밀함을 이번 대회에 접목하여 대상을 수상하였다.

 
팀명 ‘재빠른 트랙터’의 의미

팀 이름이 재빠른 트랙터이다. 팀원들이 대부분 김학진 교수님의 연구실에 소속되어 있고, 연구실에서 자율주행 농업기계에 대한 연구를 하고있었다. 하지만 트랙터는 일반 자동차에 비해 속도가 느린데, 레이싱 대회에 나가게 되면서 빠른 속도가 필요해졌다. 그래서 빠른 트랙터를 만들어보자 싶어서 팀명을 ‘재빠른 트랙터’로 정하게 되었다.

   

각 팀원의 역할

‘재빠른 트랙터’팀은 ‘주행’과 ‘인식’ 두 팀으로 나뉘어 대회를 준비했다. 대회 준비를 시작할 때는 두 팀의 뼈대 코드를 만들고 나중에는 각 팀에서 준비한 결과물을 모았다. 주행팀은 자율주행 로봇이 경로를 따라가게 하는 경로 추종에 대한 개발을 했고, 인식팀은 장애물을 감지하는 알고리즘 개발을 했다. 팀장 최동석은 두 팀의 코드를 연결하고 통합하는 역할도 맡았다.

 

대회 준비 중 어려웠던 일 & 극복방법

큰 로봇 플랫폼을 가지고 실험을 하다보니 공간의 제약이 많았다. 해놓은 작업을 검증하기 위해 연구실에서 트랙이 있는 곳으로 차를 운반해야 했는데, 이동 과정에서 난항을 겪었다. 학교 오르막의 경사가 심해서 레이싱 목적의 차를 직접 운전해가는 것은 불가능하여, 트럭에 실어서 가야 했는데 차를 트럭에 싣는 것도 어려웠고, 트럭을 구하는 것도 서울대 학술림 선생님의 도움을 받아야 했다. 이렇게 매번 부탁드리는 것도 번거롭고 죄송한 입장이라 힘들었던 것 같다. 본 대회가 서울대학교 시흥캠퍼스에서 열려서 시흥과 관악을 오가는 것도 힘들었다.

또한, 기존의 소프트웨어만 가지고 했던 대회와는 달리 이 대회는 하드웨어도 다루어야 하는 대회이기 때문에 하드웨어의 고장에 대해서도 직접 문제를 해결해야 했다. 더군다나 대회 직전에 하드웨어가 고장나서 밤새 헤맸고, 당일 새벽에 고쳐 대회에 나갈 수 있었다. 그날은 정말 팀 전원이 밤을 샜다. 사실 대회가 얼마 남지 않았을 때는 만든 것들을 구현하기 바빠 23일부터는 밤을 많이 샜다. (대회는 11월 27일이었다.) 또 다른 힘든 점은 차가 달리는 동안 잘 가는지 확인하기 위해 옆에서 달려야 한다는 것이었다. 빨라도 시속 4km 정도인 농기계와 달리, AI 카레이스 대회의 차는 최고시속 20km까지 달리는 차이기 때문에 옆에서 같이 뛰기가 힘들었다.

   

대회에서 중요시한 정밀성과 안정성이 실제 농업에서 어떻게 작용할지  

농업에서 농기계는 작물을 심거나 땅을 가는 역할을 주로 한다. 그래서 주행 중에 발생하는 오차로 인해 작물을 밟거나 미작업 구간이 생기면 작물 생산량에 큰 문제를 야기한다. 또한, 논둑과 같이 노면이 불균형한 경우에 트랙터가 넘어지는 사고가 생길 위험이 높다. 따라서, 농기계는 1~2cm의 작은 오차도 생산량 차이로 직결이 되기 때문에 더욱 정밀하고 안전하게 GPS를 설계해야 한다.

  

AI 자율주행으로 예상되는 농업의 변화

농업인구 감소와 숙련 난이도에 따른 노동력 부족 문제로 인해 현재 농업의 자율주행은 필수불가결한 문제이다. 자율주행 농기계는 비숙련자도 수월하게 농업에 접근할 수 있게 하고, 노동력대비 생산량도 증대시킬 수 있다. 실제로 트랙터를 운전해보면 굴곡이 많은 노면에서 운전하므로 직진이 어렵다. 그러나 자율주행을 적용하면 비숙련자도 트랙터를 활용할 수 있고, 고령 농업인의 피로도 문제도 해결할 수 있다.

 

자율주행과 관련해 현재 연구하는 분야와 앞으로의 목표

박승진: 현재 연구하는 분야는 트랙터의 GPS기반 자율주행에 인공지능을 추가하는 것이다. 현재 자율주행은 GPS기반이다. GPS로만 주행을 하게 되면 실제 노면의 불규칙성이나 돌발상황에 대처하기 어려운 제한요소가 있다. 여기에 인공지능을 추가한다면 인공지능의 강화학습으로 제어기를 만들어 더 완전한 자율주행을 할 수 있다. 일반도로가 아니라 노지에서 일어날 수 있는 다양한 변화를 추정해 자율주행을 실현하는 것이 연구 목표이다.

최동석: 아직 학부생이라 구체적인 연구 목표는 없지만, 현재 자율주행이라는 키워드에 관심이 많다. 연구실에 들어와서 인공지능 등의 다양한 키워드를 다루고 있다. 현재는 자신의 분야를 공부하며 넓혀가는 중이다. 생각보다 인공지능이 농업에 많이 쓰여서 인공지능에 대해 깊이 파고들어 연구하고 싶다.

황예빈: 트랙터에 완전한 자동화를 위해서는 무인 작업을 위한 연구가 필요하다. 무인 주행 상태에서, 사람이나 장애물과의 충돌사고를 방지하기 위해 이에 관한 안전 시스템을 연구하고 있다.

     

바이오시스템공학을 전공하는 학부생들과 농생대 학생들에게 전하고 싶은 한 마디

박승진: 농생대 재학생들은 농업보다 자동차 산업에 더 큰 관심을 보일 수 있다고 생각한다. 왜냐하면 실제로 농기계의 자율주행보단 자동차의 자율주행 시장이 더 크기 때문이다. 하지만 본인은 농생대에 다니며 농업도 큰 potential을 가지고 있다고 생각하는 사람이다. 농생대 재학 중인 학생들이 농업시장에 뛰어들어서 어떻게 농업을 발전시킬지 고민을 많이 하였으면 좋겠다.

최동석: 바이오 시스템 공학과 학부생들은 농업에 관한 공학을 전반적으로 다루는 과 특성상 넓은 분야의 학문을 배우는 경향이 있다. 따라서 커리큘럼을 따라 넓은 분야를 배워서 자신이 원하는 분야를 찾기 위해 적극적으로 노력하면 유연하게 진로를 선택할 수 있기 때문에, 선택의 폭이 넓다는 장점이있다. 학부생들이 적극적으로 자신의 분야를 찾고 노력한다면 원하는 분야를 연구하고 더 알아갈 수 있을 것이다.

인터뷰이: 최동석(팀장), 박승진 석사과정, 황예빈 석사과정
- 학생기자단 16기 이경미, 17기 권가빈 -