제0부 개관·역사·연구 준비
0.1 로봇공학 개관: 정의·범위·감지-판단-행동의 순환과 이 책의 구성
0.1.1 이 장에서 배우는 것 / 선수 지식 / 특히 중요한 독자
로봇은 물리 세계에서 환경을 감지하고 판단하여 자율적으로 동작하는 기계다. 소프트웨어의 오류도 거래·데이터·서비스에서 대규모 자산 손실을 초래할 수 있다. 로봇은 이에 더하여 오류가 직접 힘과 운동으로 나타나 사람과 물체에 물리적으로 작용한다. 충돌·낙하·협착에 따른 상해와 파손을 초래할 수 있다. 따라서 이 책은 기술을 설명할 때마다 안전과 이에 관한 규격·규제를 함께 다룬다. 이 장은 책 전체의 개관이다. 로봇의 정의, 로봇 안에서 감지·판단·행동이 반복되는 순환 구조, 순환 주기가 설계를 제약하는 방식, 그리고 이 책의 구성을 순서대로 다룬다.
배우는 것:
- 로봇의 세 가지 정의 — 국제표준(ISO 8373:2021)·한국 법령(지능형 로봇법)·연구 문헌의 공통점과 차이.
- 감지-판단-행동 순환 — 숙고형·반응형·혼합형의 세 가지 구조, 그리고 학습 기반 정책이 이 구조에 미치는 영향.
- 시간 척도와 지연 — 단일 로봇 내부의 갱신 주파수가 여섯 자릿수 이상의 차이가 있다는 것, 그리고 총 지연이 정지에 필요한 감지 거리를 결정하는 방식(풀이 예제).
- 범위와 경계 — 자동화·메카트로닉스·인공지능·자율주행차·드론·소프트웨어 봇과 로봇공학의 경계.
- 응용 여덟 축 — 같은 순환에 축별로 부과되는 서로 다른 요구.
- 이 책의 구성 — 1408장의 배열 순서.
선수 지식: 없다(개관 장). 속도·가속도의 개념을 이해하는 수준의 물리와 미분이면 충분하다. 수식은 0.1.4.1의 하나뿐이다.
특히 중요한 독자: 다섯 독자(엔지니어·연구자, 정책 담당자, 법무, 사업, 인증·안전) 모두. 이 장은 독자 모두가 공통의 개념 틀을 갖추기 위한 장이다.
기준 시점과 정직성. 이 장의 표준·법령 서술은 2026년 11월 기준이다. ISO 8373:2021(제3판)의 정의(제3절)는 ISO/FDIS 8373:2021(2021-07)의 공개 미리보기로 확인했고(0.3), 발행본과 대조하기 전이다
(확인 필요). 이 표준의 개정 초안(ISO/DIS 8373)이 2025년 말 심의 단계에 있다는 표준 포털 정보가 있으나 현재 단계는 확인하지 못했다(확인 필요). 지능형 로봇법 조문은 사본 사이트의 2025-10-01 시행본으로 확인했고 국가법령정보센터 원문과 대조하기 전이다(확인 필요). 시간 척도 표의 주기 범위는 분야에서 통용되는 전형 범위이며 측정값이 아니다(관용).
0.1.2 로봇의 정의 — 세 가지 유형
정의는 적용 규칙을 결정한다. 기계가 로봇으로 분류되는지에 따라 적용되는 규칙이 달라진다. 산업 로봇이면 산업 로봇 안전 표준(27.10)과 산업안전보건법(39.17)이, 서비스 로봇이면 서비스 로봇 안전 표준(27.21)이 적용되고, 도로를 주행하면 자동차 관련 규제가 적용된다. 같은 기계가 어느 정의를 따르는지에 따라 로봇으로 분류되기도 하고 그렇지 않기도 하다. 이 책이 채택하는 정의는 세 가지다.
① 국제표준 — ISO 8373:2021(「로봇 — 용어」, 제3판). 로봇을 "어느 정도의 자율성을 갖추고 이동·조작·위치결정을 수행하는, 프로그램된 구동 기구"로 정의한다(요지, FDIS 미리보기로 확인 — 0.3.3). 제어 시스템은 로봇에 포함된다. 이 조건을 모두 갖추지는 않았지만 로봇 기술을 적용한 기구는 로봇 장치(robotic device)라고 구분하며, 원격조작 매니퓰레이터·햅틱 장치·엔드이펙터·동력 없는 외골격이 그 예로 제시된다. 자율성은 "현재 상태와 감지에 근거해 의도한 과업을 사람의 개입 없이 수행하는 능력"이며, 유무가 아니라 정도로 평가한다. 2012년판(제2판)은 "두 축 이상으로 프로그램할 수 있는"이라는 조건을 정의에 포함했으나 2021년판 정의의 요지에는 이 조건이 나타나지 않는다 (확인 필요). 산업 로봇과 서비스 로봇은 용도에 따라 구분한다. 용어의 상세는 0.3에서 다룬다.
② 한국 법령 — 「지능형 로봇 개발 및 보급 촉진법」 제2조. 제1호는 지능형 로봇을 "외부환경을 스스로 인식하고 상황을 판단하여 자율적으로 동작하는 기계장치(기계장치의 작동에 필요한 소프트웨어를 포함한다)"로 정의한다. 제4호의2는 실외이동로봇을 "배송 등을 위하여 자율주행(원격제어를 포함한다)으로 운행할 수 있는 지능형 로봇"이라 정한다(2025-10-01 시행본, 사본 사이트 기준 (확인 필요)). 주목할 점은 인식 → 판단 → 동작이 법 정의에 그대로 포함되어 있다는 것이다. 이 장의 감지-판단-행동 순환과 같은 구조이며, 법은 소프트웨어를 명시적으로 포함한다. 법체계의 상세는 39.3에서 다룬다.
③ 연구 문헌. 연구와 교재는 엄밀한 정의를 별도로 두기보다 감지·판단·행동의 구성으로 로봇을 설명하는 경우가 많다. 기구학과 동역학으로 기구의 운동을 기술하고, 센서와 상태추정으로 환경을 파악하고, 계획과 제어로 운동을 생성하는 순서로 장을 편성한다.
세 정의의 공통 요소와 차이를 표로 정리한다.
| 요소 | ISO 8373:2021 | 지능형 로봇법 | 이 책의 적용 |
|---|---|---|---|
| 물리적 구동 | 필수(구동 기구) | 필수(기계장치) | 필수 |
| 프로그램·소프트웨어 | 프로그램된 기구, 제어 시스템 포함 | 소프트웨어 포함을 명시 | 필수 |
| 감지 | 자율성의 정의 안에 포함됨 | 외부환경 인식 | 필수 |
| 판단 | 자율성의 정도로 평가 | 상황 판단 | 필수 |
| 수행하는 과업 | 이동·조작·위치결정 | "자율적으로 동작" | 이동·조작·위치결정과 서비스 |
| 자율성 판정 기준 | 정도로 본다(임계를 두지 않음) | "자율적으로 동작" | 정도로 본다(23.21) |
경계 사례가 정의에 따라 어떻게 분류되는지도 정리한다.
| 기계 | ISO 8373:2021의 시각 | 이 책에서 다루는 곳 |
|---|---|---|
| 원격조작 매니퓰레이터 | 로봇 장치(예시로 명시) | 23.17·23.18 |
| 동력 없는 외골격 | 로봇 장치(예시로 명시) | 27.23 |
| 로봇청소기 | 서비스 로봇 | 31.1 |
| 자율주행차 | 이동 로봇과 원리를 공유하나 자동차 규제의 대상 | 14.26 |
| RPA·챗봇 같은 소프트웨어 봇 | 물리적 구동이 없어 로봇이 아니다 | 0.3 |
0.1.3 감지-판단-행동 순환과 세 가지 구조
로봇의 동작은 한 문장으로 요약할 수 있다. 환경을 감지하고, 수행할 동작을 판단하고, 행동하여 환경을 변화시킨다. 그 결과를 다시 감지한다. 이 순환(loop)이 로봇공학 전체의 기본 구조다.
각 단계는 이 책의 여러 부에서 다룬다.
| 단계 | 기능 | 이 책에서 | 대표 장 |
|---|---|---|---|
| 감지 | 센서로 신호를 취득하고, 상태를 추정하고, 물체·장면을 인지한다 | 제6부 센싱, 제9부 상태추정·위치추정·SLAM, 제10부 인지·컴퓨터 비전 | 6.1 센서 개관, 9.1 베이즈 필터 프레임워크, 10.1 카메라 모델 |
| 판단 | 목표를 설정하고, 경로·동작·작업 순서를 계획하고, 학습된 정책으로 행동을 선택한다 | 제11부 운동·작업 계획, 제17~22부 학습과 로봇 AI | 11.4 샘플링 기반 계획 I, 11.16 작업 계획, 17.1 로봇 학습 개관 |
| 행동 | 제어 법칙으로 구동기 지령을 생성한다 | 제12부 제어, 제5부 구동, 제13~14부 조작·이동 | 12.1 로봇 제어 개관, 5.1 액추에이터 개관 |
이 세 단계를 어떻게 결합하느냐에 따라 로봇의 제어 구조는 크게 세 유형으로 구분된다.
| 구조 | 핵심 원리 | 장점 | 단점 | 대표 |
|---|---|---|---|---|
| 숙고형(sense-plan-act) | 센서로 환경 모델을 구성하고, 그 모델을 기반으로 계획한 뒤 실행한다 | 목표 지향적이며 최적성을 분석할 수 있다 | 모델 오차나 환경 변화에 취약하고 응답 지연이 크다 | Shakey(SRI, 1966~1972)와 STRIPS 계획기(1971) |
| 반응형(reactive) | 계획 없이 감지를 행동에 직접 연결한 단순 행동을 계층적으로 구성한다 | 응답성이 높고 환경 모델이 필요하지 않다 | 장기 목표와 복잡한 과업을 다루기 어렵다 | Brooks의 포섭 구조(subsumption, 1986) |
| 혼합형(hybrid, 3계층 구조) | 하층은 반응형 제어, 중층은 시퀀싱, 상층은 숙고형 계획으로 계층을 나눈다 | 두 방식의 장점을 계층별로 취한다 | 계층 간 인터페이스와 시간 척도를 일치시켜야 한다 | Gat의 3계층 구조(1998)와 그 이후의 실용 시스템 |
실용 시스템은 대부분 계층화된 혼합형 구조를 취한다(관용). 하층은 밀리초 단위 주기로 갱신되고 상층은 수 초 간격으로 판단한다. 계층별 주기의 차이는 다음 절에서 정리한다. 소프트웨어 구조의 상세는 15.1에서 다룬다.
학습 기반 정책은 이 구조를 변화시킨다. 비전-언어-행동(VLA) 모델 같은 종단 간(end-to-end) 정책은 감지에서 행동까지를 하나의 신경망이 수행한다(19.18). 단계가 없어진 것이 아니라 단계 간 경계가 신경망 가중치에 내재화된 것이다.
견해: 종단 간 정책이 증가할수록 "판단이 어느 구성요소에서 이루어졌는가"를 구조도에서 특정할 수 없게 되고, 검증과 책임 배분의 방법도 달라진다. 이 책은 학습 기반 구성요소도 순환의 한 단계로 간주하고 시간 척도·안전·시험의 관점에서 같은 틀로 다룬다. 근거: 규제와 인증이 구성요소의 기능과 고장 모드를 요구하기 때문이다(26.10).
0.1.4 순환의 시간 척도와 지연 — 단일 로봇 내부의 다중 주기
단일 로봇 내부에서는 서로 다른 주기의 순환이 병행하여 실행된다. 모터 전류 제어는 10~40 kHz로 갱신되고, 임무·작업 계획은 1 Hz 이하로 사건이 발생할 때 갱신된다. 아래 도해는 계층별 전형적인 갱신 주파수(update rate)를 로그 축에 나타낸 것이다.
| 계층 | 전형 주기 | 기능 | 대표 장 |
|---|---|---|---|
| 임무·작업 계획 | 사건 구동, 약 0.01~1 Hz | 수행할 작업과 순서를 결정한다 | 11.16, 11.17 |
| 전역 계획 | 0.1~2 Hz | 목적지까지 경로를 계획하고 경로가 차단되면 재계획한다 | 14.2 |
| 파운데이션 모델 추론 | 0.5~10 Hz(연구 동향, 공개 주장치) | 영상·언어 입력으로 행동 청크(action chunk)를 생성한다 | 19.18 |
| 지각 | 10~60 Hz | 카메라·LiDAR 프레임을 처리한다 | 10.1 |
| 국소 계획·MPC | 10~100 Hz | 수 초 예측 구간의 궤적을 최적화한다 | 11.13, 12.16 |
| 상태추정 | 100~1000 Hz | IMU·휠 엔코더 측정값을 융합한다 | 9.1 |
| 전신·임피던스 제어 | 100~1000 Hz | 관절 토크 지령을 산출한다 | 12.1, 12.7 |
| 위치·속도 서보 | 1~10 kHz | 모터 드라이브의 위치·속도 루프를 실행한다 | 5.9 |
| 전류(토크) 루프 | 10~40 kHz | 모터 전류를 제어한다 | 5.6, 5.7 |
위 범위는 분야에서 통용되는 전형 범위이며 로봇과 구현마다 다르다. 이 표에서 확인되는 점은 다음과 같다. 상층의 판단은 갱신 주기가 길고, 상층이 낸 명령을 하층이 짧은 주기로 실행한다. 상층의 응답이 지연되어도 하층이 안정성을 유지하도록 계층을 분리하는 것이 혼합형 구조의 근거다.
0.1.4.1 총 지연과 정지에 필요한 감지 거리
감지에서 구동까지 순환 1회에 소요되는 시간, 곧 총 지연(end-to-end latency) $T$는 로봇의 허용 속도와 안전거리에 직접 영향을 준다. 결론은 다음과 같다. 저속에서는 지연 항이 감지 거리를 좌우하지만, 속도가 높아질수록 제동 능력이 감지 거리를 지배한다. 이는 다음 식으로 유도된다.
물체를 감지한 순간부터 정지까지의 이동 거리, 곧 정지 거리(stopping distance)는 두 구간으로 나뉜다. 감지·판단·구동의 지연 $T$ 동안 로봇은 속도 $v$를 유지하며 $vT$만큼 이동한다(공주 거리, reaction distance. 이하 지연 항). 이후 일정한 감속도 $a$로 제동하면 $v^2/(2a)$만큼 더 이동한다(제동 거리, braking distance. 이하 제동 항). 정지한 장애물을 가정하면 정지 거리가 곧 정지에 필요한 최소 감지 거리이며, 다음과 같다.
$$ d(v) = vT + \frac{v^2}{2a} $$
| 기호 | 뜻 | 단위 |
|---|---|---|
| $v$ | 주행 속도 | m/s |
| $T$ | 총 지연(감지 + 판단 + 구동) | s |
| $a$ | 제동 감속도(일정하다고 가정) | m/s² |
| $d$ | 정지에 필요한 감지 거리 | m |
풀이 예제. 창고 AMR을 가정한다. 가정은 다음 표와 같다. 총 지연은 센서 주기와 전송 0.10 s, 인지·계획 0.08 s, 명령 입력에서 제동 개시까지 0.07 s의 합 0.25 s다. 감속도 1.0 m/s²는 적재 상태 AMR의 보수적인 제동을 가정한 값이다.
| 가정 | 값 |
|---|---|
| 총 지연 $T$ | 0.25 s (0.10 + 0.08 + 0.07) |
| 제동 감속도 $a$ | 1.0 m/s² |
| 노면 | 평지 직선, 마찰은 충분 |
| 대상 | 정지한 장애물 |
계산은 파이썬 표준 라이브러리로 검증했다.
def stopping_distance(v, T, a):
"""정지에 필요한 감지 거리 [m] — v 속도 [m/s], T 총 지연 [s], a 제동 감속도 [m/s²]."""
return v * T + v * v / (2 * a)
for v in (0.5, 1.0, 1.5, 2.0, 3.0):
print(v, round(stopping_distance(v, 0.25, 1.0), 3))결과는 다음과 같다. 마지막 네 열은 지연과 감속도를 변경했을 때의 값이다.
| $v$ [m/s] | 지연 항 $vT$ [m] | 제동 항 $v^2/2a$ [m] | $d$ (기준) [m] | $d$ ($T$=0.1) [m] | $d$ ($T$=0.5) [m] | $d$ ($a$=0.5) [m] | $d$ ($a$=2.0) [m] |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 0.5 | 0.125 | 0.125 | 0.250 | 0.175 | 0.375 | 0.375 | 0.188 |
| 1.0 | 0.250 | 0.500 | 0.750 | 0.600 | 1.000 | 1.250 | 0.500 |
| 1.5 | 0.375 | 1.125 | 1.500 | 1.275 | 1.875 | 2.625 | 0.938 |
| 2.0 | 0.500 | 2.000 | 2.500 | 2.200 | 3.000 | 4.500 | 1.500 |
| 3.0 | 0.750 | 4.500 | 5.250 | 4.800 | 6.000 | 9.750 | 3.000 |
결과의 해석은 다음과 같다.
- 1.5 m/s로 주행하는 AMR은 장애물을 1.5 m 전방에서 감지해야 정지할 수 있다. 이 가운데 지연 항이 0.375 m(25%), 제동 항이 1.125 m(75%)다.
- 지연 항과 제동 항이 일치하는 속도는 $v^* = 2aT$다. 기준값에서는 0.5 m/s이며, 이 속도보다 높으면 제동 항이 지연 항보다 크다. 3 m/s에서는 제동 항이 전체의 86%다.
- 1.5 m/s에서 지연을 절반(0.125 s)으로 줄이면 0.19 m 감소하고, 감속도를 두 배(2.0 m/s²)로 높이면 0.56 m 감소한다. 속도가 $v^*$를 초과하는 영역에서는 지연을 줄이는 것보다 제동 능력을 높이는 것이 감지 거리를 더 크게 줄인다.
이 식은 개념 이해를 위한 단순 모델이다. 안전 관련 설계에서는 표준이 규정한 방식으로 정지 거리와 보호 영역을 산정하고 안전 정격 센서를 사용한다(41.11, 26.7, 27.10). 저마찰 노면, 적재물의 전도 한계, 이동 장애물, 센서의 최대 감지 거리는 이 식에 반영되어 있지 않다.
0.1.5 로봇공학의 범위와 인접 분야와의 경계
로봇공학은 여러 분야가 교차하는 융합 분야이지만 인접 분야를 모두 포괄하지는 않는다. 아래 표는 이 책이 로봇공학으로 다루는 범위와 다른 분야로 위임하는 경계를 정리한다.
| 인접 분야 | 로봇공학과 중첩되는 영역 | 이 책의 경계 | 이 책에서 |
|---|---|---|---|
| 산업 자동화(PLC·CNC) | 프로그램된 구동 기구 | 환경을 감지해 자율적으로 이동·조작하면 로봇, 정해진 순서만 반복하는 장치는 자동화 기계다. 양자의 통합은 다룬다 | 8.28 |
| 메카트로닉스 | 기계·전자·소프트웨어의 통합 | 환경 인식과 과업 수행까지 포함하면 로봇공학이다 | 4.1 |
| 인공지능·기계학습 | 판단 단계 | 물리 구동·실시간·안전 제약이 부과되는 범위만 다룬다. 일반 이론은 다루지 않는다 | 19.1 |
| 컴퓨터 비전 | 감지 단계 | 로봇의 인지에 필요한 범위만 다룬다 | 10.1 |
| 자율주행차 | 이동 로봇과 같은 원리 | 자동차 규제의 대상이므로 원리는 공유하고 규제는 별도로 다룬다 | 14.26 |
| 드론·무인항공기 | 공중 로봇 | 항공 규제가 적용된다. 상세는 자매서 mil-uam에서 다룬다 | 0.1.7 |
| 소프트웨어 봇(RPA·챗봇) | 명칭에 "봇"을 포함함 | 물리적 구동이 없으면 로봇이 아니다 | 0.3 |
이 책이 다루지 않는 것은 BOOK.md BK-04에 있다. 요지는 세 가지다. 무기화와 안전 기능 우회는 작성하지 않는다. 특정 제품의 조작 설명서와 법률·의료 자문은 범위 밖이다. 일반 공학 교과서 전체는 다루지 않고, 로봇에 필요한 범위로 한정한다.
0.1.6 응용 여덟 축 — 같은 순환에 부과되는 서로 다른 요구
같은 감지-판단-행동 순환이라도 응용에 따라 가장 어려운 단계와 설계를 지배하는 제약이 다르다. 이 책은 응용을 여덟 축으로 나눈다. 표는 전형적인 경우를 나타내며 예외가 많다.
| 응용 축(부) | 전형 과업 | 환경 | 순환에서 가장 어려운 단계 | 설계를 지배하는 제약 |
|---|---|---|---|---|
| 산업·제조(제28부) | 용접·조립·핸들링 | 구조화되고 반복적 | 행동의 정밀도와 사이클 타임 | 안전 구획, 가동률, 사이클 타임 |
| 물류·이동(제29부) | 피킹·운반·분류 | 반구조화 | 감지(다양한 물체)와 다수 로봇의 판단 | 처리량, 충돌 회피, 교통 관리 |
| 도로 주행(제30부) | 승객·화물 운송 | 개방 환경 | 감지와 예측 | 안전 수준, 운행가능영역, 인증 |
| 서비스(제31부) | 청소·서빙·안내·돌봄 | 가정·상업 공간 | 사람 인식과 상호작용 | 비용, 소음, 개인정보, 수용성 |
| 의료·헬스케어·웨어러블(제32부) | 수술·재활·보조 | 인체와 접촉 | 행동의 정밀도와 힘 제한 | 의료기기 인허가, 임상 근거 |
| 휴머노이드·사족·범용(제33부) | 다양한 과업 | 인간 생활 환경 | 모든 단계, 특히 전신 제어와 일반화 | 제조 원가, 신뢰성, 안전 표준의 미비 |
| 필드(제34부) | 농업·건설·광업·에너지·원자력·재난·수중·우주 | 비정형·극한 | 감지, 통신 단절 시의 장기 자율 운용 | 환경 내구성, 원격 운용 |
| 국방·안보(제35부) | 정찰·EOD·수송 | 적대적, 통신 두절 | 자율 수준과 인간 통제 | 법·정책, 수출통제 |
같은 기술이 여러 축에서 공통으로 사용된다. 같은 파동기어 감속기가 산업용 다관절 로봇과 협동로봇과 휴머노이드의 관절에 사용되고, 같은 LiDAR SLAM이 물류 AMR과 배달 로봇과 농업 로봇에 사용되며, 같은 VLA 모델이 공장과 가정의 조작 과제에 적용되어 시험된다. 따라서 이 책은 기술을 한 번 상세히 작성하고 축별 요구의 차이는 비교표로 제시한다. 각 응용 장은 앞부분의 기술 장을 참조한다.
0.1.7 이 책의 구성
이 책은 1408장, 제0부부터 제47부까지 48개 부와 부록으로 이루어진다. 기반 기술에서 응용·규제·산업으로 이어지는 순서로 구성했다.
| 구간 | 부 | 장 수 | 다루는 것 |
|---|---|---|---|
| 개관 | 제0부 | 18 | 정의, 아홉 계통의 역사, 시스템 구성, 수명주기, 규제 체계, 연구 방법 |
| 공통 기술 | 제1~25부 | 640 | 수학·기구학·동역학·설계·구동·센싱·로봇 본체·전자·추정·인지·계획·제어·조작·이동·소프트웨어·시뮬레이션·로봇 학습·로봇 데이터·파운데이션 모델·로봇 AI의 안전·학습 기반 운동 기술·인간-로봇 상호작용·다중 로봇·생체모방 |
| 안전·규격 | 제26~27부 | 61 | 안전·신뢰성·보안·시스템공학, 규격·프로토콜·인터페이스 |
| 응용 여덟 축 | 제28~35부 | 202 | 0.1.6의 여덟 축 |
| 사례·운용 | 제36~37부 | 58 | 대회·사건·사고·전환점, 로봇 도입과 운용 |
| 규제 | 제38~40부 | 105 | 국제·해외, 한국, 윤리·책임·국제법·안보 |
| 인증 실무 | 제41부 | 31 | 로봇 인증의 구조와 사례 |
| 산업·기업·제품 | 제42~46부 | 259 | 산업과 사업, 국가별 현황과 대표 기업, 제품·기술 현황 |
| 연구 동향 | 제47부 | 15 | 미해결 문제, 연구 프로그램, 전망 |
| 부록 | — | 19 | 용어집·색인·연표·표준 대응표 |
독자별 읽는 순서와 주제별 경로는 목차 2(이용 안내)에 있고, 책 전체의 구조도는 목차 1에 있다. 이 책과 중복되는 상세는 같은 저장소의 자매서가 다룬다. ROS 2의 구현과 설정은 ros2, 제어이론 일반은 controleng, 칼만 필터 계열은 kalmann, 드론과 AAM의 기체·규제는 mil-uam, 인증 절차는 rocert가 상세히 다룬다. 각 장은 자기 계층만 상세히 작성하고, 다른 계층은 장 번호로 참조한다.
0.1.8 쟁점 — 로봇의 정의 방식
정의에는 세 가지 접근이 있다. 어느 접근이 타당한지가 아니라 어떤 목적에 적합한지가 다르다.
- 구조로 정의한다 — 기계와 프로그램의 결합. ISO 8373과 지능형 로봇법이 취하는 방식이다. 장점은 검사와 인증이 가능하다는 것이다. 단점은 새로운 형태(소프트웨어만으로 동작을 결정하는 분산 시스템, 클라우드 판단을 사용하는 로봇)가 정의 범위에서 벗어나기 쉽다는 것이다. 기술 규격과 규제가 이 방식을 따른다.
- 기능으로 정의한다 — 자율성과 감지-판단-행동. 연구 문헌에서 일반적인 방식이다. 장점은 새로운 형태를 포괄하기 쉽다는 것이다. 단점은 "자율"의 판정 기준(임계)이 모호하여 로봇의 범위가 일관되지 않는다는 것이다. ISO 8373이 자율성을 "정도"로 규정한 것은 이 문제를 고려한 선택으로 해석할 수 있다.
- 사회적·법적 지위로 정의한다 — 행위자성과 책임. 로봇이 사람의 업무를 대행하다 사고를 유발할 때 책임 주체가 누구인지를 논하는 방식이다. 장점은 사회가 실제로 제기하는 문제에 대응한다는 것이다. 단점은 기술적 정의와 일치하지 않을 수 있다는 것이다. 이 시각은 제40부(윤리·책임·국제법·안보)에서 다룬다.
견해: 이 책은 ①과 ②를 함께 사용한다 — 로봇을 구조(기구·구동·감지·제어·소프트웨어)로 분해해 서술하고 자율성의 정도로 비교한다. 규제를 다룰 때는 ③이 아니라 해당 법의 정의를 그대로 따른다. 근거: 같은 기계가 정의에 따라 다른 규칙을 받으므로, "로봇인가"를 판정하기보다 "어떤 구성요소가 어느 수준의 자율성으로 무엇을 수행하는가"로 분해할 때 오해를 줄일 수 있다.
0.1.9 관련 규격·프로토콜
이 장은 정의와 구조를 다루므로 아래 표준은 모두 이후 장의 상세로 이어진다. 판(版)은 확인한 범위만 기재했다.
| 문서 | 발행 | 규정 내용 | 상세 장 |
|---|---|---|---|
| ISO 8373:2021 | ISO | 로봇 용어: 정의와 분류(제3판, 2021-11) | 0.3 |
ISO 10218-1·-2 (2025 개정) (확인 필요) | ISO | 산업 로봇과 로봇 시스템의 안전 요건 | 27.10 |
| ISO/TS 15066:2016 | ISO | 협동 운전의 안전(개정된 10218-2에 통합되는 것으로 알려짐 (확인 필요)) | 27.10 |
| ISO 12100:2010 | ISO | 기계류 안전의 일반 원칙과 위험성 평가 | 26.4 |
| ISO 13482:2014 | ISO | 개인 돌봄 로봇의 안전(개정 진행 여부 (확인 필요)) | 27.21 |
ISO 3691-4 (판 (확인 필요)) | ISO | 무인 산업용 차량(AGV·AMR)의 안전 | 41.11 |
| IEC 61508 | IEC | 전기·전자·프로그램 가능 전자 시스템의 기능안전 | 26.5 |
| IEEE 1872-2015 | IEEE | 로봇·자동화 온톨로지 | 19.3 |
표준 개발 기구의 현황(ISO/TC 299 등)은 27.1에, 표준 번호의 일람은 부록 A.3에 있다.
0.1.10 관련 규제·인증 요구와의 연결
정의가 규제의 적용 범위를 결정하므로, 이 장의 정의는 아래 규제 장들로 이어진다.
| 확인 사항 | 적용되는 규제 | 상세 장 |
|---|---|---|
| 지능형 로봇인가, 실외이동로봇인가 | 지능형 로봇법 | 39.3, 39.4 |
| 기계류로서 사업장에서 안전한가 | 산업안전보건법, EU 기계 규정 | 39.17, 38.3 |
| 인공지능 시스템을 포함하는가 | 인공지능 기본법, EU 인공지능법 | 39.26, 38.4 |
| 어떤 로봇에 어떤 법이 적용되는가(체계 전체) | 로봇 규제 체계 개관 | 0.15 |
| 안전을 어떻게 설계하고 입증하는가 | 기능안전·위험성 평가 | 26.3, 26.4 |
0.1.11 한계와 유의점
| 오해 | 실제 | 참조 장 |
|---|---|---|
| 로봇은 인간형이다 | 운용 중인 로봇은 대부분 매니퓰레이터·바퀴형 이동 로봇·고정 설치 장치이며 휴머노이드는 아직 소수에 그친다(통계는 42.1 (확인 필요)). 휴머노이드는 인간형 로봇을 지칭할 뿐 범용 로봇과 동의어가 아니다 | 33.1 |
| 인공지능을 포함해야 로봇이다 | 판단 단계가 규칙 기반이어도 로봇이다. 반대로 소프트웨어만으로는 로봇이 아니다 | 19.1 |
| 자율은 인간의 개입이 없다는 뜻이다 | 자율성은 정도이며 원격 감독과 개입이 함께 있는 경우가 많다 | 23.21 |
| 시연 영상은 성능을 입증한다 | 원격조작 여부·편집·배속·성공률이 밝혀지지 않는 경우가 많다 | 42.14 |
| 로봇의 정의는 하나다 | 표준과 법의 정의가 다르고 개정된다 | 0.3 |
| 지연만 줄이면 안전이 확보된다 | 속도가 높으면 제동 능력이 거리를 지배한다(0.1.4.1) | 26.7 |
0.1.12 체크포인트·연구 질문
체크포인트:
- ISO 8373:2021과 지능형 로봇법의 정의가 공유하는 요소와 상이한 요소를 각각 제시할 수 있는가.
- 숙고형·반응형·혼합형 구조의 차이와, 실용 시스템이 대부분 혼합형인 이유를 설명할 수 있는가.
- 단일 로봇 내부에서 갱신 주파수가 가장 높은 계층과 가장 낮은 계층의 주파수 비를 제시할 수 있는가(약 $10^6$배 이상).
- 총 지연 $T$와 감속도 $a$가 주어졌을 때 정지에 필요한 감지 거리를 계산하고, 어느 항이 지배적인 속도 영역인지 판단할 수 있는가.
- 응용 여덟 축에서 같은 순환의 어느 단계가 가장 어려운지 축별로 제시할 수 있는가.
연구 질문(47.12에 수록한다):
- 종단 간 정책에서 감지·판단·행동의 경계를 어떻게 정의하고 검증할 것인가.
- ISO 8373의 "자율성의 정도"를 측정 가능한 척도로 정립할 수 있는가.
- 판단 지연이 수백 밀리초에서 수 초에 이르는 학습 기반 판단을 포함한 순환의 안전을 어떻게 입증할 것인가.
1차 출처(이 장).
- ISO 8373:2021, Robotics — Vocabulary, 제3판(제3절은 ISO/FDIS 8373:2021 공개 미리보기로 확인, 발행본 대조 전).
- 「지능형 로봇 개발 및 보급 촉진법」 제2조(사본 사이트의 2025-10-01 시행본으로 확인, 원문 대조 전).
- B. Siciliano, O. Khatib (eds.), Springer Handbook of Robotics, 2nd ed., Springer, 2016.
- K. M. Lynch, F. C. Park, Modern Robotics: Mechanics, Planning, and Control, Cambridge University Press, 2017.
- N. J. Nilsson, "Shakey the Robot," SRI AI Center Technical Note 323, 1984.
- R. A. Brooks, "A Robust Layered Control System for a Mobile Robot," IEEE Journal of Robotics and Automation, 2(1), 1986.
- E. Gat, "On Three-Layer Architectures," in D. Kortenkamp, R. P. Bonasso, R. Murphy (eds.), Artificial Intelligence and Mobile Robots, AAAI Press/MIT Press, 1998.
다음 장: 0.2 로봇 산업 환경 변화 — 인구 구조·노동력 부족·로봇 밀도와 한국. 로봇 수요가 현재 규모로 확대된 배경을 통계와 정책으로 분석한다.