"AI 로봇이 유치원서 만나는 내 아이의 첫 영어 친구 된다"

아동 발달 돕는 AI 로봇 및 교육 시스템 개발 ‘눈길’
순천대, 아동-로봇 교육 서비스 기술 지원 연구개발
자율주행·AI 기술로 상황 및 아동 발달 분석·인지해
AI 로봇 모볼, 2024년 유치원 대상 플랫폼 시범 운영
"전인적 아동 발달에 긍정적 영향 미치는 친구 될 것"

 

순천대학교 인간로봇융합연구소 허희옥 교수 연구팀이 ‘사회적 상호작용 기반 다중로봇 자율주행을 위한 3차원 시맨틱 신(Semantic Scene) 구성 응용 기술’ 사업에 선정돼 유아 발달을 돕고 맞춤형 교육을 할 수 있는 플랫폼을 개발하고 있다. (사진=허희옥 교수 연구팀 제공).

 

“테이블 위에 있는 장난감은 무슨 모양이야?”

 

“이건 공룡이야”

 

“책상에 있는 물컵 좀 가져다 줄래?”

 

-미래 유치원에서의 AI 로봇과 아동의 대화-

 

 

미래 유치원에서는 인공지능(AI) 로봇이 아동들과 사회적 관계를 형성하면서 언어와 인지발달을 도울 전망이다. 컴퓨터와 인터넷이 익숙한 M세대, 스마트폰을 보고 자란 Z세대를 지나 AI·로봇·메타버스와 친구를 맺는 알파세대를 겨냥한 유아발달 로봇이 국내에서 개발되고 있어 눈길을 끌고 있다.

 

순천대학교는 과학기술정보통신부와 정보통신기획평가원이 주관한 ‘사회적 상호작용 기반 다중로봇 자율주행을 위한 3차원 시맨틱 신(Semantic Scene) 구성 응용 기술’ 사업에 선정돼 서울대학교, 금오공과대학교, 레드원테크놀러지와 함께 연구를 진행하고 있다.

 

AI 기술을 적용해 3차원 환경을 인식하고, 아동의 언어 및 인지발달을 돕고 주변 상황과 상호작용할 수 있는 로봇 개발이 목적이다. 연구는 지난해 7월부터 시작됐으며 내년 12월까지 2년 6개월간 진행된다.

 

아동의 언어·인지·사회 발달 돕는 AI 로봇 ‘모볼(MoVol, Mother volunteer)'은 '엄마처럼 아이를 돌보는 마음을 가진 자원봉사자'라는 의미다. (사진=레드원테크놀러지 제공).

로봇의 이름은 ‘모볼(MoVol, Mother volunteer)'로 '엄마처럼 아이를 돌보는 마음을 가진 자원봉사자'라는 의미를 가진다. 안전을 위해 외형은 원통형으로 제작된다. 주변 환경을 3차원으로  인식하고 상황의 맥락을 파악할 수 있는 AI로봇으로 아동의 언어 및 인지발달을 돕고 지원하는 역할을 하게 된다.

 

이 로봇이 교육현장에 적용이 되면 기존 교과서 위주의 2차원적인 교육에서 벗어나 주변 환경·상황·맥락을 인식한 로봇을 통해 3차원 교육이 실현될 수 있다. 순천대 인간로봇융합연구소 허희옥 교수 연구팀은 이번 사업에서 아동과 로봇의 상호작용을 통한 영어 능력 발달 지원 체계 개발을 맡았다.

 

허희옥 교수는 “우리는 늘 3차원 공간 안에 존재하는데 그동안의 언어교육은 공간이라는 특수성을 제외하고 교과서나 자료를 통해 맥락과는 상관없는 교육을 해왔다”며 “아동이 속해 있는 유치원의 공간을 모두 3차원 스캔을 해 로봇한테 인식을 시키고 환경에 맞춰 대화할 수 있는 교육 방식을 구축하고자 한다”고 연구 배경을 설명했다.

 

순천대학교는 과학기술정보통신부와 정보통신기획평가원이 주관한 ‘사회적 상호작용 기반 다중로봇 자율주행을 위한 3차원 시맨틱 신(Semantic Scene) 구성 응용 기술’ 사업에 선정돼 연구를 진행하고 있다. (사진=허희옥 교수 연구팀 제공).

 

연구수행체계를 보면 서울대학교가 보유하고 있는 3차원 공간 인식 원천기술을 금오공과 대학에서 확장시켜 로봇이 환경을 인식하고 상호작용을 할 수 있도록 만든다. 순천대학교는 아동과 로봇이 대화할 수 있는 영어문장 생성과 교육 서비스 기술에 대한 모든 소스를 준비하고 이 모두를 레드원테크놀로지가 로봇에 구현한다.

 

초기에는 영어능력 증진을 위한 서비스에 초점을 뒀다. 이후 한국어 서비스로 발전시킬 방침이다. 허희옥 교수는 “한국어의 경우 집에서 교육할 수 있지만 영어의 경우 어렵다”며 “영어 교육을 아동의 상황에 맞춰 실행하고자 했다”고 말했다. 이어 “아직까지 기술 구현에서 영어가 더 잘 되기 때문”이라는 이유도 덧붙였다.

 

기존의 교육시스템과 결합하여 개인 맞춤형 창의적 교육을 할 수 있는 교육 플랫폼(KEEP : Korean-English Education Platform) 개발을 위한 개념도. (사진=허희옥 교수 연구팀 제공).

시스템 개발을 위해서는 자율주행·상황인식·자연어처리 기술 등이 필요하다. 먼저 로봇이 3세~6세 아동과 대화하기 위해서는 의미와 맥락을 반영한 인공지능 기술이 기반이 돼야한다. 어린이가 사용하는 말뭉치와 지식베이스를 구축하여 뉴럴 심볼릭 AI(neural-symbolic AI)기반의 자연어 표현·처리·이해하는 기술을 적용하는 식이다.

 

또 로봇이 시·공간 상황과 맥락을 인지하도록 상황 지식기반 추론 및 딥러닝 기법을 활용해 로봇의 자율주행과 사회적 상호작용 기술을 개발한다. 아울러 맞춤형 교육을 위해 대화내용을 저장·분석한다. 이를 바탕으로 로봇은 아동의 언어발달 수준을 판단, 수준별 맞춤 대화를 형성해 아동과의 대화를 이어간다.

 

이러한 로봇과의 상호작용을 통해 아동의 언어능력, 인지능력, 행위능력을 증진시키는 것이다. 허희옥 교수는 “이 교육 플랫폼은 기존의 지식 전달 위주 교육 방식의 한계에서 벗어나 아동이 접하고 있는 사회적 맥락의 특성을 따른 상호작용을 유발하면서 사회적 인지 능력과 창의적 사고력을 증진할 수 있는 기반이 될 것”이라고 말했다.

 

‘모볼’은 자율주행을 하면서 환경적 맥락을 이해하고 이를 반영한 질문을 만들어 아동들과 대화를 하거나 아동의 질문에 상황을 고려해 답을 할 수 있다. 예를 들어 아동이 “책상위에 컵이 무슨색이에요?(What color is the cup on the desk?)”라고 말하면 “노란색이야(It's yellow)”라고 대답할 수 있다는 것이다.

 

로봇과 아동간 능동적 사회적 상호작용을 위한 핵심기술. (사진=허희옥 교수 연구팀 제공).

영어 학습과 발달에 긍정적인 영향을 끼칠 뿐만 아니라 로봇이 친구가 되는 경험도 제공할 수 있다. 허희옥 교수는 “유아기 언어발달은 인지·신체·사회성 발달에 중요한 영향을 미친다”며 “언어발달은 개인의 타고난 능력에만 국한되는 것이 아니라 교사, 부모, 친구 등 아동이 처해있는 환경의 사회적인 요소도 많은 영향을 준다. 이러한 요소들을 적용한 AI 로봇은 아동의 전인적 발달에 긍정적인 영향을 미치는 친구가 될 것”이라고 강조했다.

 

허 교수는 "지난해는 기술개발의 원년으로 창의적 맞춤형교육 플랫폼을 개념화했다"며 "1단계가 끝나는 2024년에는 로봇과 아이들이 편안하고 안전하게 언어(한국어·영어) 능력을 증진할 수 있는 서비스 플랫폼을 유치원을 대상으로 시범 운용하고자 한다"고 밝혔다.  

 

이후 연구팀은 클라우드 환경에서 어린이 맞춤형 창의적 K-에듀 플랫폼으로 서비스를 확대, 로봇과 인공지능 기술의 개발과 함께 어린이의 미래 삶을 위한 교육시스템으로 발전시킬 예정이다.

 

AI타임스 구아현 기자 ahyeon@aitimes.com

 

Copyright © '인공지능 전문미디어' AI타임스 (http://www.aitimes.com/)
무단전재 및 재배포 금지

 

"AI 로봇이 유치원서 만나는 내 아이의 첫 영어 친구 된다" - AI타임스