1. 본인의 연구에 대해서 소개를 부탁 드립니다.

저는 보행의 동역학과 제어 원리를 연구하고 그 원리들을 재활 기술과 보행 로봇에 적용하는 일 전반에 관심이 있습니다. 현재 박사 과정에서는 사람의 보행 제어 알고리즘에 대한 이해를 돕기 위하여 생리학적으로 타당한 보행 제어 모델을 제안하고 이를 컴퓨터 시뮬레이션상에서 사람 모델에 적용하고, 그 결과를 실제 사람의 보행 데어터와 비교하는 연구를 하고 있습니다. 사람과 동물이 동작을 어떻게 제어하는지는 지난 수 세기를 이어온 생물학계의 중심 질문 중 하나입니다. 뉴런 측정 기술이 빠르게 발전하고 있지만 동작을 제어하는데 기여하는 수억 뉴런의 상호작용을 분석하여 그 제어 알고리즘을 알아내는 식의 접근 방법은 아직도 불가능에 가깝습니다. 그래서 저는 생리학적으로 타당한 보행 제어기를 컴퓨터 시뮬레이션 상에서 검증하는 방식으로 접근합니다. 여기서 사람의 근골격계 동역학을 모델링하고 물리 엔진을 구현하고 제어기를 디자인하는 작업에 이른바 로봇 기술이 사용됩니다.

사람의 보행 제어를 제대로 이해한다면 이는 로보틱 보행 보조기부터 보행 재활에 이르기까지 여러 분야에 발전적인 영향을 끼칠 것입니다. 저는 연구실 동료들과 함께 제가 제안한 사람 보행 제어 모델을 이족 로봇의 제어기로 적용하고, 노인과 환자의 보행을 돕는 보행 보조기를 개발하거나 실험하는 용도로 쓰는 프로젝트에도 참여하고 있습니다.(그림 1)
 

2. 본인의  대표 논문을 소개해 주신다면?

- Seungmoon Song, and Hartmut Geyer. "A neural circuitry that emphasizes spinal feedback generates diverse behaviours of human locomotion." The Journal of physiology 593, no. 16 (2015): 3493-3511.

연구 홈페이지: http://www.cs.cmu.edu/~smsong/

논문 설명 영상: https://youtu.be/ZkOrRcc4dWg



3. 연구중에 어떤 극복해야 할 문제가 있었고 이를 어떻게 해결하셨는지?

제 연구 주제는 ‘문제 해결’에 초점을 두는 다른 로봇 연구와는 약간 다르게 ‘현상 설명’을 돕는 과학자의 자세로 접근해야 합니다.  예를 들면 시뮬레이션상에서 사람의 모델이 단순히 사람처럼 잘 걷도록 하는 것이 목표가 아니라, 신경학적으로도 타당한 제어 모델을 제시해야 합니다. 그렇기에 제어 모델을 디자인하는 과정과 그 결과를 분석하는 작업이 신경과학자들도 납득할 수 있도록 엄격하고 꼼꼼하게 이루어져야 합니다. 이는 신경과학계에서 이 문제를 어떻게 인식해 왔는지에 대한 역사적 흐름을 파악하기 위해 관련 논문을 철저히 읽는 것부터, 그들이 납득할 수 있도록 시뮬레이션 실험을 설계하는 작업을 포함합니다.



4. 연구를 진행했던 소속기관 또는 연구소, 지도교수에 대해 소개 부탁 드립니다.

학부 때 (2009년에 카이스트와 통합된) 한국정보통신대학교 전자과에서 무선 통신에 대한 공부를 하던 제가 처음으로 로봇 연구를 시작하게 된 것은 Virginia Tech에서 석사 과정(2008~2010)을 할 때입니다. 2년 동안 Dennis Hong 교수님의 지도 하에 RoboCup과 관련하여 휴머노이드 로봇의 보행 알고리즘을 개발하였습니다. 아시모나 휴보에도 쓰이던 ZMP 제어에 기반한 알고리즘을 개발하면서 사람은 어떻게 이렇게 잘 걸을까 하는 궁금증을 품게 되었습니다.

그러던 중 Carnegie Mellon University의 Robotics Institute(이하 CMU RI)에서 Hartmut Geyer 교수님의 연구실(이하 Geyer Lab)에 합류하면서(2010~현재) 사람의 보행 제어에 대한 연구를 시작하였습니다. Geyer Lab은 보행 전반에 관하여 1) 보행의 기본 원리들을 설명하는 이론적 모델, 2) 사람의 보행 제어, 3) 휴머노이드 로봇과 재활 로봇 개발, 이렇게 세 갈래를 따라 연구합니다. (연구실 홈페이지: https://www.cs.cmu.edu/~hgeyer)

CMU RI는 (아마도) 자타공인 최고의 로봇 연구 기관입니다. 1989년 세계 최초로 로봇 박사 과정을 개설하였고, 현재 교수, 연구원, 대학원생, 사무직원 등을 포함하여 1000명에 가까운 인원으로 구성되어 있으며 로봇 제어, 기계 학습, 컴퓨터 비전 등 로봇 전 분야에서 활발한 연구를 하고 있습니다. 각 분야의 권위자로부터 수업을 듣고, 필요하면 직접 그들과 만나 토론을 할 수 있는 환경은 특히나 다양한 분야를 공부하고 연구해야 하는 로보틱스를 전공하는 학생에게는 더없이 매력적입니다.




5. 연구활동 하시면서 평소 느끼신 점 또는 자부심, 보람

아무래도 신경과학 분야에 가까운 문제를 로보틱스 기술로 접근하다 보니, 제 연구가 그쪽 학계에서 인정을 받을 수 있을지가 아직도 고민되는 점 중 하나입니다. 그래도 최근 신경과학계 학술지에 게재된 제 논문이 관련 연구자들에게 긍정적인 반응을 얻고 있는 것 같아 용기를 얻습니다. 뿐만 아니라, 제가 제시한 제어 모델을 사용하여 로봇을 제어하거나 보행 보조기를 실험하는 논문들을 볼 때면 제 연구 목표에 한발짝 다가선 것 같아 자부심과 보람을 느낍니다.




6. 이 분야로 진학하려는 후배들 또는 유학 준비생들에게 도움이 되는 말씀을 해 주신다면?

제 나름의 기준으로 로보틱스 관련 연구를 분류하자면 이미 존재하는 기술 이론을 이용하여 새로운 시스템을 개발하는 연구, 새로운 기술 이론을 세우는 연구, 그리고 과학적 문제를 탐구하는 연구 이렇게 세 그룹으로 나눌 수 있을 것 같습니다. 사람의 성향과 능력에 따라 자신에게 맞는 연구가 극명하게 갈릴 수 있는데, 자신이 어떤 유형의 연구와 맞는지를 잘 파악하고 그에 맞는 연구 주제와 연구실을 택하는 것이 매우 중요하다고 생각합니다.


7. 연구활동과 관련된 앞으로의 계획이 있으시다면?

저는 제가 하고 있는 연구가 과학적 문제도 탐구하면서 실제 생활을 개선하는 데에도 적용할 수 있다는 점에 자부심을 느낍니다. 졸업 후에도 현재 연구를 이어나갈 수 있는 기회가 주어진다면 사람의 보행 제어 전반에 대한 이해를 밝히는 연구를 하고 싶습니다.


8. 본인이 영향을 받은 다른 연구자나 논문이 있다면?

제가 영향을 받은 개인 연구자나 개별 논문을 소개하기 보다는, 보행 연구를 하면서 저의 연구 의지를 높여 준 두 모임을 소개하고 싶습니다. CMU Bipedal Locomotion Seminar와 Dynamic Walking 학회입니다. CMU Bipedal Locomotion Seminar(http://biomechatronics.cit.cmu.edu/cmubls/)는 매주 금요일에 CMU에서 보행 관련 연구실 대여섯 개가 모이는 세미나입니다. 발표자가 자신의 연구에 대해서 설명할 때 궁금하거나 명확하지 않은 부분이 생기면 교수건학생이건 관계 없이 서로의 의견과 지식을 비판적으로 검증하는 토론이 시작됩니다. 이런 토론 문화에 익숙지 않던 저는 초반에는 이 세미나에 참석하는 것이 큰 부담이었지만 매주 심도 깊은 토론을 한두 해 겪고 나니 이제는 어디서나 (적어도 제 연구 주제에 관해서는) 토론을 하는 것에 재미를 느낍니다.

Dynamic Walking 학회(http://biomechanics.osu.edu/dynamic-walking/)는 매년 로보틱스, 생체역학, 재활의학, 그래픽스 등 다양한 분야에서 보행을 연구하는 수백 명이 모여 이러한 활발하고 매서운 토론을 벌입니다. 분야의 권위자들과 함께 서로의 접근법을 가감없이 비판하고 논쟁을 하다보면, 평소에 연구를 정말 제대로 해야겠다는 의지를 절로 다지게 됩니다.

Dynamic Walking 학회에서 발표 영상: https://www.youtube.com/watch?t=5029&v=nJ1RLwn3KHo