로봇 디자인(기초 이론부터 HRI 디자인 적용까지)

인간과 공존하는 로봇, 그 디자인의 본질을 탐구하다

현대 사회에서 인간과 공존하는 로봇 디자인의 개념과 중요성을 체계적으로 다루는 로봇 디자인 입문서다. 오늘날의 지능형 로봇은 인식·판단·행동의 순환 구조를 통해 사용자와 정서적으로 교감하는 존재로 진화하고 있다. 로봇은 신체성을 바탕으로 한 모션을 통해 감정을 전달한다는 점에서 일반 제품과 다르며, 그렇기에 외형 디자인을 넘어 사용자 중심의 '인터랙션'과 '사용자 경험(UX)'이 핵심 경쟁력으로 떠오르고 있다. 로봇의 정의, 로봇 디자인의 핵심 요소부터 시각정보, 모션, 소리, 외형을 아우르는 HRI 디자인 원리까지 체계적으로 학습한다. 또한, 로봇 디자인과 HRI 디자인 통합에 이르는 실제 소셜 로봇 개발 사례를 통해 이론이 어떻게 현장에 적용되는지 생생하게 보여준다. 나아가 기술 중심에서 인간 중심으로 재편되는 로봇 산업의 패러다임 변화를 심도 있게 분석한다.
성공적인 로봇 비즈니스를 위해서는 기술적 완성도만으로는 충분하지 않으며, 사용자의 감성적 만족까지 아우르는 통합적 디자인 솔루션이 필수적임을 설득력 있게 제시한다. 디자인, 로봇 공학, HRI 등을 공부하는 학생 및 실무자는 물론, 인간 중심 기술의 미래를 고민하는 모든 독자에게 유용한 나침반이 되어줄 것이다.

첫째 마당 - 로봇 디자인의 이해
로봇의 정의와 특성, 디자인 핵심 요소와 프로세스

둘째 마당 - HRI 디자인의 이해
시각 정보, 모션, 소리, 외형 등 상호작용 디자인 요소

셋째 마당 - 소셜 로봇 디자인 개발 사례
사용자 분석과 페르소나부터 시나리오, 감정, 표정, 모션 통합

넷째 마당 - 로봇 디자인 과제와 방향
AI 시대 로봇 디자인의 본질과 나아갈 방향

첫째 마당. 로봇 디자인

1장 | 로봇 디자인의 이해
1.1 로봇의 정의 및 특성
1. 로봇 어원과 역사적 배경
2. 로봇의 정의와 구성 요소
3. 로봇 행동의 윤리적 원칙
4. 지능형 로봇의 정의와 핵심 요소
1.2 로봇 디자인의 정의
1. 산업용 로봇 시대
2. 패러다임의 전환
3. 사용자 중심 개념으로서의 로봇 디자인
1.3 로봇 디자인의 특징
1.4 로봇 디자인의 중요성
1.5 로봇 시장 트렌드

2장 | 로봇 디자인의 핵심 요소
2.1 로봇의 형태
1. 로봇의 크기
2. 로봇의 색상
3. 실루엣
2.2 로봇 인터랙션

3장 | 로봇 디자인 프로세스
3.1 문제 정의
3.2 디자인 콘셉트 도출
3.3 시각화 단계
1. 부품 레이아웃 및 프레임 설계
2. 아이디어 스케치
3. 3D 모델링
4. 디자인 렌더링
3.4 프로토타입 제작
실습 연습

둘째 마당. HRI 디자인

4장 | HRI 디자인의 이해
4.1 HRI 정의
4.2 HRI 특징
1. 전통적 제품 인터페이스의 한계
2. HRI의 차별화된 특징
4.3 HRI 디자인 정의
1. 사용자 중심 접근
2. 로봇의 외형 및 행동
3. 직관적 인터페이스

5장 | HRI 디자인 특징 및 방법
5.1 HRI 디자인 주요 활동
1. 사용자 연구
2. 콘셉트 디자인
3. 사용자 테스트
실습 연습
5.2 사용자 중심 디자인과 HRI
1. 지속적 관계성
2. 다층적 사용자 경험
3. 개인차의 극대화
5.3 UX 디자인과 HRI
1. 로봇의 첫인상
2. 감정적 순간의 관리
3. 함께 성장하는 관계

6장 | HRI 디자인 핵심 요소 I: 시각 정보와 모션
6.1 로봇 시각 정보 디자인
1. 로봇 표정을 통한 감정 표현
2. 디스플레이를 통한 정보 전달
6.2 로봇 모션 디자인
1. 로봇 모션 디자인 요소
2. 로봇 운동학적 요소 도출
3. 로봇 감정 표현의 진정성
4. 로봇 동작의 실현 가능성과 제약
5. 속도(Speed)와 리듬(Rhythm)

7장 | HRI 디자인 핵심 요소 II: 소리 및 외형
7.1 로봇 소리 디자인
1. 로봇 소리 디자인 분류
2. 음성 디자인
3. 효과음 디자인
7.2 로봇 외형 디자인
1. 시각적 외형
2. 촉각 정보
7.3 HRI 디자인 성공 요인
1. 사용자 중심의 공감적 디자인
2. 다감각적 통합 커뮤니케이션
3. 감정적 진정성과 사회적 존재감
4. 신뢰 형성과 예측 가능한 행동
5. 시간 흐름에 따른 성장과 지속성
6. 성공적인 HRI 디자인의 나침반
실습 연습

셋째 마당. 소셜 로봇 디자인 개발 사례

8장 | 소셜 로봇의 이해
8.1 소셜 로봇의 정의
1. 소셜 로봇의 개념과 특성
2. 소셜 로봇의 주요 기능
8.2 사용자 분석
1. 사용자 요구 기능 정리
2. 디자인 특성 정리
8.3 페르소나 개발
8.4 사용 환경 연구

9장 | 소셜 로봇 디자인 개발
9.1 디자인 콘셉트 개발
1. 로봇 형태 전략
2. 색상 전략
3. 인터랙션 전략
9.2 시각화
1. 부품 기반 아이디어 스케치
2. 간섭 설계와 안전성 확보
3. 3D 모델링
4. 렌더링 및 후가공
9.3 프로토타입 제작

10장 | HRI 디자인 개발 I: 시나리오, 감정, 표정
10.1 사용자- 로봇 통합 시나리오 도출
10.2 로봇 감정 정보 도출
10.3 로봇 표정 디자인
1. 얼굴 디자인 구성 요소 분석
2. 표정 레퍼런스 수집
3. FACS 기반 표정 분석
4. 감정별 표정 분석 및 로봇 적용
5. 로봇 표정 디자인 결과

11장 | HRI 디자인 개발 II: 모션, 통합
11.1 로봇 모션 디자인
1. 로봇 모션 가능 범위 설정
2. 인간 모션 영상 도출
3. 최적 영상 선정
4. 핵심 동작(Key Pose) 개념의 도입
5. 실제 적용: '다정한' 감정 모션 디자인
11.2 로봇 표정 디자인과 모션 디자인의 통합
실습 연습

넷째 마당. 로봇 디자인 과제

12장 | AI 시대의 로봇 디자인
12.1 로봇 디자인의 본질
12.2 디자인 프로세스의 혁신
12.3 개인 맞춤형 디자인의 실현
12.4 새로운 디자인 영역의 출현

13장 | 로봇 디자인 역할과 과제 그리고 방향
13.1 HRI 디자인 중요성 대두
13.2 움직임이 만드는 새로운 디자인 과제
13.3 공간 공유의 새로운 규칙
13.4 자연스러운 소통을 위한 디자인
13.5 예측 가능성과 학습 가능성
13.6 로봇 디자인의 방향

홍성수 홍성수
한국공학대학교(Tech University of Korea) 디자인공학부 교수로 재직 중이며, 로봇 디자인, HRI 디자인 분야에서 20년 이상 연구·개발과 학생을 가르치고 있다. 서비스 로봇, 협동 로봇, 웨어러블 로봇, 휴머노이드 로봇 등 90여 종에 이르는 다양한 로봇의 디자인 개발에 참여했다. 특히 서비스 및 가정용 로봇 표준 HRI 디자인 개발과 스마트 제조시스템용 로봇 등 산업 현장에 실질적으로 적용되는 로봇 디자인 경험을 다수 보유하고 있으며, 관련 특허 등록 실적도 있다. 또한 무주 태권브이랜드의 12m 대형 움직이는 로봇 시스템, 여수 EXPO 해양로봇관의 6.5m 로봇 등 대형 로봇 시스템의 기획·디자인·구현을 총괄하며 전시·콘텐츠용 로봇 시스템 개발 분야에서 폭넓은 경험을 쌓았다.

한국로봇학회 로봇디자인 연구회 회장, 디자인/문화콘텐츠 인적자원개발위원회(ISC) 선임위원 등을 역임하며 산·학·연을 아우르는 활발한 활동으로, 로봇 디자인과 공학적 구현을 통합하는 융합형 연구를 통해 차세대 로봇 시스템의 방향성을 제시하고 있다.

ㆍ로봇디자인 연구실 홈페이지: www.robotdesign.org