”우주로 진출한 안드로이드” NASA와 프로젝트 탱고

Greenbot

구글의 프로젝트 탱고(Tango)는 아직 구매할 수는 없다. 하지만 프로젝트 탱고는 주머니 속 스마트폰보다 훨씬 ‘스마트’하고 뛰어난 성능을 자랑하기에 NASA는 이를 우주라는 인류 문명의 최전방선에서 활용하고 있다.



프로젝트 탱고의 기술은 스마트폰이 주변 환경을 3D로 그릴 수 있도록 설계되었는데, 이는 현재까지 소비자급 기기에서는 가능하지 않았던 수준의 기술이다.

NASA가 안드로이드 스마트폰을 우주에서 활용한 것은 이번이 처음은 아니다. NASA는 지난 2011년, 넥서스 S를 국제우주정거장(ISS)으로 올려 보냈다.

넥서스 S는 선내 로봇 ‘스마트스피어스(SmartSPHERES)’에 장착돼 우주비행사들이 우주에서 다양한 실험을 수행하는데 도움을 주었다. NASA와 구글은 지난 3년 동안 스마트스피어스에 3D 카메라 지도제작 기능을 결합시키기 위해 공동 연구를 수행해 왔다. 구글의 프로젝트 탱고는 4년 전의 넥서스 S와 비교했을 때 기술적으로 훨씬 발전되었고, 이제는 업그레이드를 고려할 시간이 왔다.



스마트스피어스의 프로젝트 담당자인 크리스 프로벤처는 “구글의 프로젝트 탱고는 우주비행사의 시간을 잡아먹는 “잡무” 활동을 자동화할 수 있는 솔루션”이라고 설명했다.

문제는 복잡하지만 해결은 간단하다

스피어스(SPHERES)는 ‘Synchroniced Position Hold, Engage, Reorient, Experimental Satellites’의 약자지만, 전통적인 인공위성(satellite)의 개념과는 조금 다르다. 스피어스는 ‘던전 앤 드래곤(Dungeons and Dragons)’ 게임에 나오는 다면체 주사위를 닮았는데, 이러한 스피어스에 스마트폰을 부착시킨 것이 바로 스마트스피어스다.

NASA는 기존의 스피어스에 이미 와이파이와 상당한 성능의 프로세서 등이 표준으로 탑재돼 있는 스마트폰을 부착하는 것으로 국제우주정거장에서의 실험에 도움을 줄 수 있다고 보고 있다.



스마트스피어스는 우주비행사들이 국제 우주 정거장의 공기 흐름, 오염도, 소음수준 측정에서 시작해 물건을 옮기고 비상수리를 하는 등 일상적인 작업을 하는데 도움을 준다. 프로벤처는 “우주비행사들은 스마트스피어스에 자잘한 일을 맡기는 것으로 과학 실험과 같이 좀 더 중요한 일에 시간을 할애할 수 있다”고 말했다.

2011년 우주로 보내진 넥서스 S를 사용하고 있는 스마트스피어스 로봇들은 2x2x2m 정육면체 공간을 벗어나지 않게 해주는 비콘(beacon) 시스템을 사용해서 선내의 제한된 공간을 돌아다닌다. 프로벤처는 “스피어스 로봇은 실험이 진행되고 있는 바로 그 위치에서 활동해야 하는데, 문제는 스피어스가 앞서 말한 2x2x2m 공간을 벗어날 수가 없다는 것이다. 만약 그 공간을 이탈하게 되면 로봇 내의 위치 파악 기능이 작동하지 않는다. 우주비행사가 하는 모든 작업을 수행하기 위해서는 이러한 공간의 제약을 극복해야 한다”고 설명했다.

프로벤처는 이어, “이러한 문제를 바로 프로젝트 탱고를 통해 해결할 수 있다. 프로젝트 탱고의 3D 지도제작 기능은 스마트스피어스가 주변의 지도를 만들어 그 환경에 대해 파악할 수 있도록 하기 때문이다”라고 강조했다.


‘우주 전용’으로 스마트폰 개조하기

프로벤처는 이 외에도 스마트폰이 우주에서 제대로 작동하려면 어떻게 개조돼야 하는지에 대해서도 설명했다.

NASA의 프로젝트 탱고 스마트폰은 지구에서 쓰이는 일반적인 스마트폰과는 모습이 상당히 다르다. 스마트폰은 마치 나비처럼 활짝 펼쳐진 형태로 재구성되어 전용 케이스에 담겨 스피어스에 부착된다. 스마트폰 앞, 뒤, 그리고 옆에 있는 모든 필수 부품들은 모두 전면을 향하도록 재배치됐다.



적외선 카메라, 적외선 프로젝터, 광각 카메라 센서는 전면으로 이동되어 스마트스피어스의 공간지각력 향상에 크게 기여한다. 예를 들어, 광각 카메라는 스마트스피어스가 얼마나 이동했는지를 ‘보고’ 이동거리를 파악해 로봇이 방향을 파악할 수 있도록 도움을 준다. 한편, 적외선 프로젝터는 적외선 패턴을 주변에 방사해 다시 돌아오는 적외선을 카메라로 인식하는데, 이를 통해 프로젝트 탱고는 3D 지도를 제작하게 된다. 근본적으로 엑스박스 키넥트(Xbox Kinect)와 상당히 유사한 동작 방식이다.



NASA는 이 외에도 프로젝트 탱고 스마트폰이 우주공간에서 작동하기에 적합하도록 내부에 탑재돼 있는 가속도계를 비활성화시켰다.

그 이유에 대해 프로벤처는 “지구상의 스마트폰은 가속도계를 사용해 이동 거리를 측정한다. 즉, 기기가 이동하면 그 움직임을 감지한 뒤, 이를 바탕으로 실제 이동 거리를 측정하는 방식이다. 하지만 중력이 약한 우주공간에서는 같은 방식을 적용할 수가 없다. 스피어의 이동 속도는 초당 2cm에서 4cm 정도로 매우 느리기 때문이다. 스마트폰의 가속도계는 이런 미세한 움직임을 감지할 만큼 민감하지 못하기 때문에 거의 무용지물이라고 할 수 있다”고 설명했다.

이 문제를 해결하기 위해 개발팀은 ‘중력’ 대신 ‘시각’에 의존하기로 결정했고, 안드로이드 소스코드 내에 담긴 모든 시각 인식 알고리즘을 몇 달에 걸쳐 수정했다. 그 결과, 우주공간에서 프로젝트 탱고 스마트폰은 광각 카메라와 적외선 센서를 통해 위치 각도를 계산한 후 이를 바탕으로 로봇이 시작점에서 얼마나 멀리 이동했는지, 그리고 그 경로가 어떻게 되는지를 모두 파악한다.

스마트스피어스, 그 이후

프로젝트 탱고 스마트폰들은 7월 13일, 우주로 발사됐다. 프로벤처는 “우리는 탱고 스마트폰이 당초 설계 목적대로 8세제곱미터라는 비좁은 공간에서 스피어스를 해방시킬 수 있는지를 테스트할 것”이고 설명했다.

스마트스피어스의 테스트는 올 9월에 마무리되는데, NASA는 이를 바탕으로 올 가을 완전한 항법 로봇의 청사진을 그릴 수 있을 것이라고 희망하고 있다. 프로벤처는 “스피어스 로봇은 단지 시작일 뿐이다. 스피어스는 테스트 용도로는 훌륭하지만 궁극적으로 우리가 원하는 것을 충족시키기에는 부족하다”라고 말했다. editor@itworld.co.kr