세계의 명문 로봇대학_카네기멜론대학교

글_김주헌 기자

로봇공학에 관심을 가진 학생들은 점차 자신의 진로를 고민하면서, 목표를 정하게 된다. 그것은 무엇보다도 자신의 꿈과 이상을 향한 의지요 도전으로서의 자기최면이면서, 동시에 부단한 노력을 추동하는 담금질이다. 로봇산업은 미국에서 가장 앞서 발달했다. 그러므로 미국의 로봇산업과 기술력은 세계최고의 수준이다. 유럽이나 아시아는 특화된 전문성을 지니고 있다. 한국의 로봇산업과 기술력은 후발주자로서의 한계를 딛고 세계4대 로봇강국으로 인정받고 있다. 이러한 현재적 조건과 미래의 가능성을 살펴보면서 독자여러분이 앞으로 자신의 인생진로에 대한 선택과 결정은 다양한 개인적, 문화적 여건에 의해 영향을 받겠지만, 스스로 자신을 위한 도전으로 세계의 명문 로봇대학을 목표로 도전해보는 것도 좋을 것이다. 로봇인구는 늘어가고 있는데, 과연 어디로 가야 하는지, 전망은 무엇인지, 어디에 어떤 학교가 있는지 살펴보기 위해 본지에서는 연속시리즈로 전 세계의 명문 로봇대학을 소개하고자 한다.

카네기멜론대학교의 특징

이번 호에서는 첫 번째로 로봇공학 명문 카네기멜론대학교를 살펴보고자 한다. 세계 최초로 로봇공학과를 개설하고 수많은 연구 성과와 실질적인 로봇개발의 선두주자로서 카네기멜론은 최정상의 명성을 유지하고 있다. 로봇관련연구소만도 무려 47개에 달하고 있으며, 계속해서 늘어나고 있는 추세이다. 먼저 개괄적인 학교의 소개와 로봇공학과 관련된 학과와 연구소, 각종 연구성과를 살펴보자.   
카네기멜론대학교(Carnegie Mellon University, 줄여서 CMU)는 미국 펜실베이니아 주 피츠버그 시에 있는 사립대학이다. 미국 주요 연구대학으로, 1900년 개교한 이래 18명의 노벨상 수상자를 배출한 명문대학이다. 그리고 창업교육으로도 유명해 학교로부터 독립해 나간 회사가 170개가 넘는다. QS가 선정한 세계대학 종합순위에서 43위, 공과대학 부문에서 14위로 평가받았다. 컴퓨터공학과 공학, 심리학 분야는 미국 대학 중 최상위 수준을 유지하고 있다. 특히 컴퓨터공학과는 MIT, 스탠퍼드, 버클리와 함께 미국 최고 수준으로 손꼽히며, 경영학, 건축학, 미술 분야도 유명하다. 학습량이 많은 것으로 유명한 카네기멜론대학은 타인보다는 자기 자신과 경쟁하도록 유도하는 학풍을 갖고 있다. 학부생이 약 6000여명, 대학원생이 약 5000 여명이다. 총 7개 단과대학인 공대, 예술대(디자인, 예술, 드라마, 건축), 사회과학대, 순수과학대, 경영대, 컴퓨터공대, 행정대학 등으로 구성되어 있다.
캠퍼스는 피츠버그 도심에서 4.8km 떨어진 셴리공원(Schenley Park)과 스퀴럴힐·섀디사이드·오클랜드 사이에 있고 서쪽으로 피츠버그대학교와 맞닿아 있다. 부설시설로 도서관, 멜론연구소, 피츠버그슈퍼컴퓨팅센터, 로보틱스센터, 소프트웨어기술연구소, 휴먼컴퓨터인터랙션연구소, 언어기술연구소 등이 있다. 국제교류에도 관심을 가져 캘리포니아의 실리콘 밸리, 카타르의 도하, 일본의 고베, 그리스의 아테네 등에 분교 캠퍼스를 운영하고 있다. 송도 국제캠퍼스에도 로봇연구소를 중심으로 분교가 들어올 것으로 논의되고 있기도 하다.
카네기멜론의 핵심은 역시 로봇이다. 학생들의 축제로 열리는 로봇차량 달리기 경주인 모봇(Mobot: Mobile Robot), 밀차 경주대회인 버기(Buggy)가 유명하다. 매년 전미 로봇대회에 출전하여 MIT와 1,2위를 다툰다. Human-Computer Interaction 건물에 들어가면 남성 로봇 리셉셔니서트가 말을 걸고, 빌 게이츠가 지어준 Gates 빌딩에 앉아 공부를 하고 있으면 실험용 로봇이 굴러다닌다. 해킹 등에 관한 세계적 인터넷 보안 관련 민간기구인 CERT와 인터넷 검색엔진 라이코스도 CMU 작품이다. 특히, 로봇공학연구원(Robotics Institute)은 로봇 공학 및 컴퓨터 비전, 그래픽스 분야에서 가장 활발한 연구들이 진행되고 있다. 그 중 냅랩(NAVLAB) 연구소는 무인자동차 연구를 일찍이 시작한 연구소이다. 1995년에는 피츠버그에서 켈리포니아주 샌디에이고까지 미 대륙 횡단을 성공한 적이 있으며, 미국고등연구기획청이 주관하는 무인 자동차 대회인 DARPA Grand Challenge에서 우승한 CMU BOSS를 위한 기반 기술들을 제공한 적도 있다.
카네기멜론대학은 1900년 철강왕 앤드루 카네기가 기증한 100만 달러와 피츠버그시가 내놓은 토지를 기금으로 설립된 Carnegie Technical Schools가 시초이다. Carnegie Technical Schools는 1912년 카네기공과대학(Carnegie Institute of Technology)으로 이름이 바뀌었고, 4년제 학위 과정을 제공하기 시작했으며, 1967년 멜론연구소(Mellon Institute of Industrial Research)와 통합되면서 카네기멜론대학이 되었다.
그후로 1972년 취임한 리처드 M 사이어트(1972∼90년 재임) 총장이 제시한 비교우위 전략은 CMU를 30여 년 만에 미국 대학 3,000여 개 중에서 ‘가장 눈부신 성장’을 하게 했다. [출처 필요] 미국에서도 법대나 의대가 없으면 명문대 반열에 오르기가 어렵다. 그러나 사이어트 총장의 생각은 달랐다. ‘의대, 법대는 이미 초일류가 즐비하다. 후발 대학으로 이런 분야에 뛰어들어 봐야 2등밖에 안 된다’고 판단한 사이어트 총장이 집중투자 대상으로 선정한 학과는 컴퓨터 분야, 인지과학이 싹트기 시작할 무렵인 80년대 중반부터는 심리학 분야였다. 미국 대학 순위에서 CMU는 컴퓨터 분야에선 최상위권, 공대, 심리학도 상위권에 든다. 해킹 등에 관한 세계적 인터넷 보안 관련 민간기구인 CERT는 이런 환경에서 탄생했으며, 인터넷 검색엔진 라이코스도 CMU 작품이다.
1990년대부터 현재까지, CMU는 미국 명문대학으로 입지를 굳혔다. US News and World Report 순위에서 지속적으로 상위 25위 안에 위치했다. CMU의 독특한 점은 연구와 교육에 있어 학제간 접근 방법을 사용한다는 것이다. 학과의 장벽을 뛰어넘는 학위 과정이나 센터들이 존재한다. 이러한 학제간 접근 방법 덕분에 금융공학, 정보시스템경영(Information systems management), 예술경영(Arts management), 생산설계(Product design), 행동경제학, 사람-컴퓨터상호작용(Human-computer interaction), 엔터테인먼트기술(Entertainment technology), 디자인과학(Decision science) 등과 같은 분야에서 앞서나가고 있다.
카네기멜론대학교의 입학조건으로는 GPA 3.5(평균), TOEFL PBT 600(커트라인), SAT 리딩 670(평균), 수학 740(평균), 작문 665(평균), ACT 31(평균) 등의 점수가 필요하다. 졸업생 또는 교수로 노벨상을 수상한 대표적인 사람은 허버트 사이먼(1978, 경제학), 존 포브스 내시(1994, 경제학), 로버트 루카스(1995, 경제학), 에드워드 프레스콧(2004, 경제학)이 있으며 팝아트의 선구자 앤디 워홀 등 유명인사를 배출했다. 카네기멜론대학교를 졸업한 한국인들도 많은데 그 중에서 학계에서는 안상형 서울대 전 경영대 학장, 서남표 카이스트 총장(공학박사) 등이 대표적인 인물이다. 건축학 분야에서는 ‘건축의 노벨상’이라고 불리는 프리츠커상을 수상한 세계적인 건축 거장인 로버트 벤투리와 데니스 스콧 브라운의 수제자인 한국계 미국인 건축가 스티븐 송이 카네기멜론대학 출신이다. 카네기멜론대학 한국인 졸업생들은 국내 여러 분야에서 두각을 나타내고 있는데, 한국의 카네기멜론 동문회에 의하면 현재 한국인 졸업생은 500여 명 이상이라고 한다.

교육프로그램

카네기멜론대학과 부설 로봇연구소(RI)는 모든 연령의 학생들을 위한 교육 프로그램 관련 다양한 로봇교육을 제공하고 있다. 카네기멜론은 로봇공학 분야에서 세계 최초의 박사과정을 시행한 곳이다. 주로 인지과학과 신경망기초 등 로봇공학 분야의 학제​​ 프로그램이다. 옵션으로 UPMC에서 MD 학위와 CMU의 로봇공학박사 학위를 결합한 학제 대학원 프로그램도 있다.
석사과정(MS)은 로봇공학 이론과 실천의 기초를 가르치는 2년제 프로그램이다. MRSD (Master of Science - Robotic Systems Development)는 이학 석사과정으로 로봇시스템개발 분야 학부 졸업자나 관련기술 종사자, 경영이나 비즈니스, 로봇 및 자동화 분야의 사업자 등에서 선발한다. 또 MS-RT는 이학석사로 로봇공학기술을 가진 기업가나 로봇관련 재단, 소프트웨어엔지니어, 경영자 등에게 로봇공학의 기초, 소프트웨어공학, 관리방법론 등을 가르치는 2년제 국제공동 프로그램이다. 5년차 석사과정은 학부생이 5년째에 석사 학위를 완료하도록 만든 특수 마스터 프로그램이다.
학부 프로그램은 4년제이고 5년제 석사프로그램도 있다. 그 외에 유치원과 초중고생을 위한 로봇 아카데미를 개최하여 로봇공학을 통한 수학 및 과학 관련 직업을 추구하는 학생들에게 제공하고 있으며, 이 교육과정은 전 세계적으로 8,000개 이상의 학교에서 활용되고 있다. 또 매년 여름방학에 캠프를 열어 프로그래밍과 로봇세션을 교육하고 있고, 과학영재학생들을 위한 여름 프로그램으로 C-MITES를 하고 있다.

47개에 달하는 로봇연구소와 100개 이상의 프로젝트 진행

카네기멜론대학교 로봇연구소는 미국의 생산성과 경쟁력을 판단할 때 로봇기술의 잠재적 가능성은 변화하는 글로벌 시장에서 중요할 것으로 예견되어 1979년에 미국대학에서는 처음으로 설립되었다. 연 6천 5백만 달러의 예산을 사용하며, 교수, 교직원, 학생, 박사후과정 및 교환연구원들로 약 500명의 인력이 종사하고, 매년 연구과제가 15%씩 늘어나고 있다. 연구소의 문화는 개방적이며 교수와 학생들은 매우 친화적인 문화를 형성한다. 교수진은 자신의 사무실 문을 학​​생 및 동료와 비공식적인 모임을 장려하기 위해 열어주고 있고, 대학원 학생들은 친교모임부터 래프팅 여행에 이르기까지 다양한 활동을 하게 한다. 그리고 행정적 지원은 세계적 수준의 로봇연구를 위한 이상적인 환경을 제공하고 있다. 연구소는 그 규모만큼이나 컴퓨터과학, 기계공학, 전기공학, 심리학, 그리고 많은 다른 분야의 다양한 분야가 결합하고 있다. 이 연구소에서 세계 최초로 1988년 로봇공학 박사학위 프로그램을 시작했으며, 박사과정 졸업생들은 명문 대학의 교수가 되거나 화성탐사선 설계 및 제어에 이르기까지 다양한 역할을 수행했다.
국가로봇공학센터(NREC)는 기업 및 정부를 대상으로 로봇자동차 시스템을 테스트하는 기술 이전 조직이다. 센서와 자율성의 응용 연구 기능을 갖춘 분석, 설계, 시뮬레이션, 통합 및 테스트 시스템 엔지니어링 분야의 무인 플랫폼 디자인을 결합하여 산업 및 군사용로봇을 개발하고 기술이전을 한다.
로봇연구소는 로봇연구의 세계적인 허브로서, 주요 연구작업은 조작, 운동, 및 제어와 같은 핵심 로봇기술에 초점을 맞추고 있지만, 기계학습, 컴퓨터비전, 그래픽 등 관련 연구 분야도 함께 연구한다.
‘튜링 상’ 수상은 ‘컴퓨터과학의 아버지’ 앨런 튜링을 기리며 컴퓨팅커뮤니티에 기술적 공헌이 높은 개인에게 주어진다. 그것은 컴퓨팅 분야의 노벨상과 동등한 것으로 간주되고 있다. 이 연구소의 주요 스폰서는 DOD, DARPA, NASA, NIH 등이 있다.
로봇연구소는 현재에만 해도 100개 이상의 프로젝트를 진행하고 있으며, 세계에서 가장 큰 대학부속 로봇연구그룹이다. 연구소는 정기적으로 정부와 협력하고, 산업체를 지원하며 연구 및 교육 분야의 비영리재단도 지원하고 있다. 지역경제에도 큰 영향을 미치고 있는데, 30개 이상의 기업을 양산하였고, 구글, 애플, 인텔, 그럽, 디즈니 같은 기업과 협력하고 있다.
주요한 연구실적으로는 무인지능형자동차(UGVs)의 영역에서 컴퓨터비전을 응용한 3D장면해석, 동작분석 및 추적기술시스템, QoLT ERC, 스리마일섬 원전사고(휘태커)와 자율오프로드 차량에 응답하는 필드로봇개발을 필두로 농업, 운송, 광업, 건설, 에너지공급, 제조, 유지 보수, 공간, 탐험, 보안 및 국방에 적용되는 감지, 컴퓨팅, 이동성, 전원 및 제어를 채택한 필드로봇 풀 시스템의 개발, 농업로봇, 우주탐사로봇, 광산이나 동굴용 지하로봇, 무인항공기, 그래픽, 휴머노이드  등등 수많은 연구개발을 실행하고 있다.
로봇연구소는 앞으로의 R&D과제로서 ① 센서정확도와 안정성, ② 액추에이터 전원과 무게 비율 ③ 배터리에너지밀도, ④ 통신대역폭과 범위확대 ⑤ 휴먼인터페이스의 효과. 필드로봇기술의 도입에 대한 장벽 시스템의 안전성, 내구성 및 비용뿐만 아니라 로봇과 그들의 역할의 문화적 융합 등이다.
이외에도 휴머노이드, 인간-로봇 인터페이스 기술, 로봇 제어 및 관리, 햅틱, 기계학습 (Machine Learning), 조작 및 제어, 제조로봇, 의료로봇 등의 기술개발에 심혈을 기울이고 있다. 의료로봇 분야에서 RI의 현재 프로젝트 등 다양한 분야의 기초 및 응용 연구로는 컴퓨터지원수술, 중재로봇, 스마트의료 및 진단도구, 2D 및 3D 의료영상 분석 및 정보학, 가상 및 증강 현실, 그리고 재생의학 등에서 많은 연구가 이루어지고 있다.
한편 마이크로로봇, 모바일 로봇, 멀티 에이전트 시스템, 바이오닉, 무인자동차 등등의 연구도 세계적으로 앞서가고 있다.