재활/복지 보조로봇과 인간-로봇 상호작용 시스템 개발
국내에 로봇공학의 개념이 정립되기 이전인 1978년부터 로봇을 연구하기 시작해 국내 1호 로봇 박사를 배출한 이후, 이 분야의 인력을 양성하면서 1987년부터는 2년에 걸쳐 한국기계연구원, ETRI, 한국과학기술원 기계공학과와 공동으로 국내 최초의 사각보행로봇 ‘카이저 I(KAISER I)’을 개발했고, 이를 보완한 카이저 II( KAISER II)를 1990년에 개발해 코엑스(COEX)에서 열린 제9회 국제 컴퓨터·소프트웨어·통신 전시회(KIECO)에서 시연함으로써 국내 보행로봇 분야의 수준을 세계에 알렸다. 이는 성공적인 공동연구의 사례로 남아있다.
1990년 초에는 ‘청각장애인을 위한 수화통역시스템의 개발’을 필두로 재활/복지 시스템 분야의 연구를 시작했다. 수화자가 컴퓨터에 선이 연결된 장갑을 착용하고 수화를 하면 퍼지이론을 이용해 수화동작을 분석하고 인식해 한글 문장으로 변환해준다. 반대로 한글 문장을 입력하면 모니터에 3차원으로 수화 동작을 보여준다. 이로써 일반인과 청각장애인이 대화하는 시스템을 개발해 500단어에 대해 92%의 세계 최고수준 인식률을 보유했다. 그 뒤 장갑 없이 카메라로 수화 동작을 인식하도록 개선한 ‘카메라를 이용한 수화인식 시스템’까지 개발에 성공했으며, 3차원 그래픽을 이용한 수화 발생에 대한 연구는 ‘수화자막방송 시스템’ 개발로 이어져 실용화 연구가 진행됐다.
이러한 재활/복지 시스템 기술을 바탕으로 관련 연구를 더욱 발전시켜 1997년에는 국내 최초로 척수장애인을 위한 ‘휠체어에 장착된 로봇 팔 시스템 카레스 I( KARES I)’를 개발해 재활로봇공학 분야의 초석을 닦았다. 여러 인터페이스와 이동로봇의 기능까지 더해 ‘재활 로봇시스템 카레스 II(KARES II)’를 개발했다. 이는 국내 유일의 다목적 재활 로봇시스템으로서 재활로봇 분야의 세계적인 연구 수준에서도 상위를 차지해 같은 분야의 국제 공동 연구 또한 활발히 진행됐다.
1998년에는 초음파를 이용한 ‘시각장애인을 위한 안내시스템’을 개발함으로써 재활/복지 시스템 분야를 고루 포괄하는 연구를 진행했다. 1999년부터는 이러한 연구를 집대성해 한국과학재단에서 지원하는 우수연구센터이며 국내 최초로 재활로봇공학 분야의 연구센터인 ‘인간친화 복지 로봇시스템 연구센터’를 설립하고 노약자 및 장애인을 위한 지능형 주거 공간, 작업장 보조로봇, 수술 보조로봇 등을 주제로 연구를 시작해 20여 명의 교수진과 100여 명의 석·박사 학생들이 안정적이고 집중적으로 보조로봇 및 인간-로봇 상호작용 시스템에 관해 연구할 토대를 마련했다. 개발된 시스템은 한국과학재단의 2002년도 ‘우수연구성과 30선’에도 뽑혔으며, 세계적으로도 앞서가는 첨단 연구결과임을 인정받아 2003년에 일본을 제치고 아시아 최초로 재활로봇 분야의 세계적 규모의 학술대회인 International Conference on Rehabilitation Robotics를 성공적으로 유치했다. 이를 계기로 많은 로봇 분야의 인재들이 육성됐고 현재 후학들이 산·학·연 각계에서 왕성하게 활동하고 있다.
2003년 로봇공학 분야에 대한 공로를 인정받아 이 분야의 노벨상이라 할 수 있는 ‘조셉 엥겔버거 로보틱스상’을 수상했으며, 보조로봇 및 인간-로봇 상호작용 시스템에 대한 세계적인 발전에 대한 공로로 IEEE Fellow(석학회원)에 임명됐다.
∘ 지능 시스템 시대 개막 및 발전
인간의 애매한 언어 논리를 모사한 퍼지이론을 1980년대 말 국내에 처음 도입하고 이 분야의 연구를 선도해 1990년대 후반에 산업체에서 앞다퉈 내놓은 퍼지 세탁기, 뉴로퍼지 에어컨, 인공지능 자판기 등 가전 및 산전제품의 ‘지능 시스템 시대’를 여는 초석을 마련했다. 산업체에서 인공지능 제품을 생산하기 이전에 변증남 교수는 규칙 기반 의사결정을 위한 추론법, 확장 가능한 퍼지추론 프로세서, 양방향 근사추론, 모순이 있는 퍼지규칙 취급 등을 위한 이론적 논문을 SCI 등재 국제학술지에 발표했다. 1988년에는 반복학습제어기법을 국내 최초로 도입하고 발전시켜 로봇 스스로의 성능을 개선시키고 지능화하는 본격적인 지능형 로봇 시대를 이끌었으며, 관련 논문들은 현재에도 전 세계 관련 연구자들에 의해 많이 인용되고 있다.
1998년에는 기계의 지능 정도를 측정할 수 있는 방법을 제안해 국내·외 기계 지능화 연구에 선도적인 역할을 담당했다. 1999년에는 최신 소프트 컴퓨팅 기법 중 하나인 러프 집합 이론을 국내에 처음으로 도입해 새로운 형태의 지능 시스템을 성공적으로 개발했다. 또한, 이러한 지능 시스템 기법들을 활용해 사용자 의도 파악이라는 새로운 인간-로봇 상호작용 기술을 제시했으며 행동 패턴 학습, 사용자 적응형 시스템 등으로 발전시킴으로써 지능형 로봇의 세계적인 연구를 주도했다. 이러한 모든 결과들은 퍼지이론을 포함한 여러 지능 기법들이 실용적인 응용가치가 있음을 보여준 훌륭한 사례가 됐다. 그 결과 2002년 World Automation Congress에서 공로를 인정받아 한국인 최초로 공로상을 수상했으며, 2007년 IFSA Fuzzy Fellow(석학회원)으로 임명됐다.
∘ 관련 분야의 후진양성 및 교육활동과 논문 발표 및 과제 수행
故변증남 교수는 1977년 한국과학기술원에 부임한 이래로 석사 150명, 박사 65명을 배출함으로써 2000년에는 한국과학기술원 최다 박사 배출 교수로 선정된 바 있다. 또 실제 응용 가능한 시스템을 중심으로 다양한 주제를 다룸으로써 후진 양성의 모범적인 기틀을 마련했다. 배출된 제자들은 정보통신부의 로봇 분야 PM, KIST와 ETRI의 로봇 연구소장 등으로 활발히 활동했다. 이들 중 35여 명은 대학교수, 40여 명은 정부출연 또는 산업체 연구소, 40여 명은 산업체에 종사하고, 10여 명은 벤처기업을 운영하고 있어 졸업생이 학·연·산 각 분야에서 고르게 활동 중이다. 또한 2권의 한글 교재를 저술해 국내 대학과 대학원 교재로 사용하고 있으며, 5권의 영문 저서와 19편의 영문 저서 엮음을 집필해 인력 양성에 공헌했다.
산업체 또는 정부로부터 100건이 넘는 위탁과제를 수행했으며, 다양한 산업체 위탁과제를 수행하며 산업계에 끼친 영향은 로봇공학과 각종 지능 시스템 기술 등으로 다방면에 걸쳐 있다. 수행한 정부 과제의 경우 장기적인 안목에서의 기초기술을 확보하고 재활복지 분야 연구를 향상시키는 데 큰 도움이 됐다. 그동안 국제학술지에 179편, 국내학술지에 148편의 논문을 발표했고, 국제학술대회에 309편, 국내학술대회에 236편의 논문을 발표했으며, 20건의 특허를 등록했다. 최근 논문과 특허는 그동안 축적된 노하우를 적극적으로 반영한 실제 응용 가능한 시스템을 중심으로 발표 및 출원됨으로써 세계 최고 수준의 기술력 확보 및 국제 경쟁력 향상에의 가능성에 대해 밝은 미래를 제시했다.
∘ 국내·외 학술활동
국내 학회학술 활동으로는 한국 퍼지및지능시스템학회 회장, 한국공학원 창립회원, 한국공학한림원 정회원, 한국과학기술한림원 종신회원, 대한전자공학회 회장, 한국로봇학회 회장 등을 역임해 우리나라의 지능 시스템과 로봇공학을 이끌어 가는 선도적인 역할을 수행했다. 국제 학회학술 활동으로는 1993년 국제 퍼지시스템 학회와 1999년 IEEE 국제 퍼지 학술대회의 총회장을 맡아 서울에 유치함으로써 우리나라의 위상을 세계적으로 높인 바 있다. 또 세계적 수준의 각종 국제학술대회에서도 명예공동회장 등의 조직위원으로 활동했다.
국제 퍼지시스템 학회에서 한국대표위원으로 활동 중 우리나라의 활발한 퍼지시스템 연구 활동을 인정받아 국제 퍼지시스템 학회 회장에 임명되면서 한국의 위상을 드높였다. 또한, IEEE Transactions on Fuzzy Systems, International Journal of Intelligent Automation and Soft Computing, Journal of Advanced Computational Intelligence, International Journal of Fuzzy Systems 등 국제학술지의 편집위원장 또는 편집위원으로도 활동했다. 이러한 국내 학술활동에 대한 공로를 인정받아 과학기술처, 산학협동재단, 대한전자공학회, 대한전기학회, 한국퍼지및지능시스템학회, 한국과학기술원, 한국전력공사, 삼성전자, 한국과학재단 등에서 학술상 및 공로상 등을 수상했으며, 국내·외 과학기술에 대한 공헌을 인정받아 2003년 과학기술훈장 혁신장을 수상했다.
특별히 여러 국제학술활동에 대해 해외 학술 단체들이 학술 업적과 활발한 공로를 인정해 Engineering Award(Industrial Robot Association), Lifetime Achivement Award(World Automation Congress), Outstading Contribution Award(IFSA), Appreciation Award(FLINS)를 수상했으며, 세계전기전자분야 최고학회인 IEEE의 Fellow, 세계퍼지학회 IFSA의 Fellow로 임명됐다.
