로봇청소기

로봇청소기(robotic vacuum cleaner)

로봇청소기(robotic vacuum cleaner)는 청소를 수행하는 가정용 서비스로봇이다. 세계 최초의 로봇청소기는 2001년 스웨덴 일렉트로룩스(Electrolux)사의 트릴로바이트(Trilobite)였다. 현재는 일렉트로룩스를 비롯한 삼성전자, 엘지전자, 샤오미 등 다양한 가전제품 제조사에 만들고 있다. 최근에는 대한민국의 중견·중소기업에서도 전문 기술력과 AS의 편의성을 강조하는 다양한 로봇청소기를 출시하면서 소비자들의 선택의 폭을 넓혀주고 있다.

상세

로봇청소기는 스스로 사물을 인식하고 상황을 판단하는 지능형 로봇의 한 형태로, 청소 작업을 자율적으로 수행하는 가정용 서비스로봇이다. 지능형 로봇 분야는 1990년대부터 발전하기 시작하였는데 그중 가장 먼저 개발·상용화된 로봇이라 할 수 있다. 세계 최초로 출시된 제품은 스웨덴의 가전기업인 일렉트로룩스가 제조한 트릴로바이트(Trilobite)로, 1997년 영국에서 시제품이 공개되고 2001년 11월 스웨덴에서 출시되었다. 자율주행로봇의 특징을 가지고 있는 로봇청소기는 이동경로 탐색과 동작제어 등 이동제어 방식과 청소방식에 따라 크게 단순동작형, 중기능형, 고기능형으로 분류할 수 있다. 단순동작형은 단순한 충돌감지용 스위치와 소수의 센서를 통해 벽면이나 장애물과 충돌 시 방향을 전환하면서 청소하는 범퍼 방식을 사용하고 있다. 먼지 흡입을 위한 모터 없이 단순히 정전기에 의해 먼지나 머리카락 등을 부착하거나 저출력의 흡입모터를 갖추어 배터리의 용량을 줄이고 가격을 경감하는 구조이다. 중기능형은 초음파, 적외선, 범퍼 등 다양한 센서를 장착하고 있으며, 장착센서를 통해 장애물을 감지하고 장애물에 대한 거리를 판별하여 대부분 충돌을 피해 청소할 수 있다. 자동충전(자석감지용 홀센서 등을 이용해 방전되기 전 스스로 충전장치를 찾아가 충전하는 방식) 기능를 갖추고 흡입모터를 채용하고 있다. 주로 무작위로 이동하며 청소하는 랜덤방식을 취하고 있어 빠르게 이동하면서 신속하게 청소한다는 것이 장점이지만 중복청소의 문제와 청소 사각지대에 취약하다는 한계가 있다. 고기능형은 공간인식을 위한 센서와 카메라 등이 추가로 장착되어 있는 형태로, 로봇이 자체 판단능력에 따라 주행 도중 자신의 위치를 정확하게 보정하는 것이 특징이다. 실내공간의 지도를 작성하여 청소경로를 설정하는 내비게이션 방식을 사용, 중복청소를 피하고 구석구석의 먼지까지 제거할 수 있어 효율적이다. 하지만 가격이 상대적으로 비싸고 정보수집에 시간이 걸린다는 단점이 있다. 로봇청소기 시장에는 지능 향상을 통한 스마트 기능, 진공흡입방식의 강력한 흡입력 등 다양한 기능과 성능을 갖춘 고급형 제품과 일반 보급형 제품이 출시되고 있으며, 가정용 외에 유리창용, 수영장용 로봇청소기도 등장하였다.

특징

원리 및 효과

진공청소기의 원리는 내부에 있는 팬을 강하게 회전, 들어오는 공기를 밖으로 뿜어내 내부를 진공상태로 만드는 것이다. 기계 안의 압력이 줄어들면 흡입력이 생기는데, 대기의 무게 때문에 생기는 바깥쪽의 공기 압력은 기계 안의 압력보다 높게 되고 이로 인해 먼지가 공기와 함께 대기압이 낮은 기계 안쪽으로 빨려들게 된다. 로봇청소기엔 여기에 한 가지 과학기술이 더 적용되는 데 바로 원심분리다. 혼합물을 원심분리기에 넣고 돌리면 구성하는 물질의 질량에 따라 받는 원심력이 달라지는데, 그 구성물질의 질량이 클수록 가해지는 원심력도 커져 바깥쪽으로 침전된다. 로봇청소기 안으로 들어오는 먼지엔 머리카락부터 미세먼지까지 다양하다. 로봇청소기는 깨끗한 공기는 밖으로 뿜어내고 먼지만 포집해야 한다. 이를 위해 진공청소기 내부에 원심분리기가 달려 있다. 먼지가 들어오면 내부에서 강하게 회전시켜서 무거운 먼지는 바깥의 저장장치로 보내고, 안쪽으로 모여드는 가볍고 깨끗한 공기는 밖으로 분출하는 것이다. 하지만 로봇청소기에 강력한 흡입력이나 청소 성능을 기대하기는 어렵다. 많은 양의 이물질이나 오염 정도가 심한 경우에는 로봇청소기가 아닌 유선·무선 청소기를 사용해야 하며, 로봇청소기는 머리카락이나 가벼운 먼지 제거의 용도로 사용해야 한다. 또한, 장애물 등이 많으면 제 성능을 발휘하기가 어렵기 때문에 먼저 집안을 정리해야 한다. 바닥에 있는 장난감, 슬리퍼, 전선 등은 엉키지 않게 치워야 하며, 로봇청소기가 떨어질 위험이 있는 화장실이나 베란다의 문은 닫아 두는 것이 좋다. 이런 과정 자체가 집을 청소하는 것이기 때문에, 생각보다 귀찮을 수 있다. 이런 불편이 있지만 익숙해져서 잘 사용한다면 청소 빈도를 줄일 수 있어 매우 편리하다. 한번 깨끗하게 청소하고 나서 매일 작동하면 머리카락이나 먼지 등은 쌓이지 않기 때문에 깨끗한 상태를 오래 유지할 수 있다. 특히, 청소가 잘 안되는 것 같아 보여도 먼지 통을 확인해보면 생각보다 많은 먼지와 머리카락이 쌓이는 것을 확인하고 만족하는 경우도 많다.

청소성능

• 흡입력 : 로봇청소기의 흡입성능은 Pa(파스칼)로 표기하는 경우가 많다. 로봇청소기가 바닥의 이물질을 흡입하는 압력을 나타내는 단위다. 판매되는 로봇청소기의 흡입력은 1000~2200Pa 정도다. 유선청소기나 고성능의 무선청소기는 20000Pa 이상, 저가의 무선청소기도 보통 10000Pa 이상인 반면, 로봇청소기는 아무리 고가의 제품이라도 2000Pa 정도로 흡입력이 확실히 작다. 흡입력이 이렇게 작기 때문에 많은 제품들이 흡입력에 대한 정보를 고지하지 않고 있다. 제품별로 흡입력 차이는 존재하지만, 어차피 매우 낮은 수준으로 크게 의미를 두지 않아도 된다. 그래도 머리카락이나 작은 먼지 정도는 제품의 종류와 무관하게 대부분 흡입이 가능하다. 제조사에서 카펫을 감지하여 흡입력을 높인다는 제품도 있지만, 현실적으로 카펫의 먼지 제거는 거의 되지 않는다.

• 사이드 브러쉬 : 로봇청소기는 흡입력이 약하기 때문에 흡입구 주변에 있는 먼지까지는 빨아들이기가 어렵다. 이를 보완하기 위해 흡입구 앞쪽에 곤충의 더듬이같이 생긴 브러시가 회전하면서 먼지를 흡입구 쪽으로 모아주는 역할을 한다. 또한, 로봇청소기가 벽 등의 모서리에 밀착하지 못하기 때문에 발생하는 공간의 먼지 제거에도 도움을 준다. 따라서 사이드 브러시가 포함된 제품을 구매하는 것이 좋다. 사이드 브러시가 한쪽에만 있거나 양쪽에 모두 있는 제품이 있다. 2개가 양쪽에 붙어 있는 제품은 한 번에 더 많은 면적의 먼지를 청소할 수 있어 유리하다. 간혹, 이물질이 많은 경우 2개의 사이드 브러시가 먼지 등을 흩어 뜨려서 불편하다는 후기도 있지만, 사이즈 브러시는 탈착이 가능하기 때문에 2개인 제품을 구매하여 사용하다가 먼지가 너무 흩어진다 싶으면 1개를 빼서 사용하는 것이 좋다.

• 물걸레 기능 : 흡입 외에 물걸레 청소가 가능한 제품도 있다. 로봇청소기는 사람의 힘이 없이 스스로 굴러가야 하기 때문에 가해지는 압력이 낮으며 바닥과 약하게 밀착하기 때문에 세척력이 매우 낮다. 로봇청소기가 흡입력이 낮기 때문에 걸레로 한 번 더 닦아 보완해주는 정도로 보는 것이 좋다. 걸레에 물을 묻혀서 작동하는 방식이 있고, 물통에 물을 넣어 걸레에 물을 지속적으로 공급해주는 방식이 있다. 개인의 청소 습관에 따라 차이가 있겠지만, 물통이 없는 경우에는 20분 정도 청소했을 때, 물기가 거의 사라진다. 패드의 물이 마를 경우 물걸레 청소 성능이 떨어지는데, 물통의 물 분사 기능을 활용하면 끝까지 균질한 청소 성능을 유지할 수 있다. 보통 물통이 있는 제품의 경우 용량이 50~200ml 정도다. 제품의 종류와 물 분사 강도에 따라 차이는 있지만, 100ml 정도면 40분~1시간 정도 사용이 가능하다. 물걸레 기능이 청소에 도움이 되기도 하지만, 단점도 있으니 고려해보고 필요에 따라 선택하는 것이 좋다. 먼저, 물걸레나 물통을 세척하지 않고 오랜 시간 방치하면 물 비린내 나 쉰내가 날 수 있다. 로봇청소기의 물통은 용량이 매우 작고, 대부분 내부를 깨끗하게 세척하기가 어려운 구조다. 또한 물걸레를 꽉 짜지 않고 작동하는 경우 바닥에 물기가 남아 바퀴자국이나 발자국이 남기도 하며 간혹 물통의 물이 샐 수도 있다. 따라서 물걸레 기능을 자주 사용하지 않을 것 같거나 단점들이 걱정된다면, 물걸레 기능이 없는 상대적으로 저렴한 제품을 사는 것이 낫다.

• 사용시간 : 로봇청소기의 배터리 용량은 2000~6000mAh 정도이며, 용량이 클수록 사용시간이 길어지고 가격이 비싸진다. 다만, 용량을 표기하지 않는 경우도 있으며, 같은 용량이라도 제품의 구조나 흡입력에 따라 사용시간이 달라진다. 따라서 제품 정보에 쓰여있는 사용시간을 기준으로 판단하는 것이 좋다. 일반 모드를 기준으로 20평대 아파트는 약 1시간, 30평대는 1시간 20분, 40평대는 1시간 40분 정도 소요된다. 다만, 로봇청소기의 사용시간은 같은 평수라도 집의 구조, 장애물의 위치 및 개수에 따라 편차가 심하기 때문에 조금 여유 있게 용량을 선택하는 것이 좋다. 제조사에서 얘기하는 사용시간은 일반 모드 혹은 최소 모드에서의 사용시간으로 흡입력을 높이면 사용시간이 절반 이하로 줄어들기도 한다. 따라서 로봇청소기의 흡입력을 높여서 사용하는 경우라면 사용면적의 1.5배 이상의 제품을 구매하는 것이 좋다. 다만 로봇청소기는 집에 있을 때보다 외출 시에 작동하는 경우가 많다. 따라서 자동 충전 기능이 있는 제품의 경우 아침에 출근할 때, 8시간 이상 장시간 외출 시에 작동하는 경우라면 배터리 부족 시 스스로 충전 후 재시작 하기 때문에 작은 용량의 제품을 구매해도 무방하다. 로봇청소기의 배터리는 제품에 따라 400~600회(2~3년) 정도 사용할 수 있다. 이후에는 사용시간이 줄어들기 때문에 사용하는 데 불편이 느껴지면 교체를 해야 한다.

사용편의

• 장애물 통과 : 로봇청소기의 매핑 기능이 의미가 있으려면 카펫 위나 방과 방사 이를 자유롭게 드나들 수 있어야 한다. 제품별로 0.7~2cm 정도로 통과할 수 있는 장애물의 높이가 표시되어 있다. 집 안의 문턱 높이를 재보고 해당 높이를 통과할 수 있는 제품을 구매해야 한다. 단, 물걸레 키트를 장착하는 경우에는 통과 높이가 낮아질 수 있으니 문턱이 높은 경우라면 물걸레 기능이 없는 제품을 구매하거나 물걸레 키트를 빼고 사용하는 것이 좋다. 평소에 청소하기가 어려운 가구 밑을 로봇청소기가 청소할 수 있다면 매우 편리해진다. 보통 로봇청소기의 높이가 8~15cm 정도인데, LDS센서가 있는 제품이 상대적으로 높이가 높다. 침대, 소파, 수납장 등의 가구의 밑이 뚫려 있는 집에서는 가구와 바닥 사이의 높이를 재보고 통과할 수 있는 제품을 선택하는 것이 좋다.
• 소음 : 로봇청소기의 소음은 흡입력 단계에 따라 달라지긴 하지만 40~80dB 정도로 무선청소기에 비하면 크지는 않지만 취침 시, TV를 볼 때 작동하는 경우라면 충분히 거슬릴 수 있는 정도의 소음이다. 집에 있는 경우에 주로 사용한다면 소음이 작은 제품을 구매하는 것이 좋지만, 외출 시에 많이 작동하게 된다면 고려하지 않아도 된다.
• 필터 : 청소기는 먼지나 이물질을 공기와 함께 빨아들여 먼지통에 저장하고 공기는 다시 배출하기 때문에 필터가 필요하다. 필터 등급이 높다고 더 작은 먼지를 걸러내는 것은 아니며, 일반적인 가정환경에서는 E11 등급 이상의 필터면 충분하다.
• 먼지통 : 제품별 먼지통 크기는 0.3 ~ 0.7L까지 다양했으나 필터 등의 구조가 포함된 경우도 있어 실제 담기는 양의 차이는 크지 않다. 큰 이물질이 없는 경우 먼지통이 작아도, 5회 이상은 충분히 사용 가능하다. 또한, 최근 출시되는 제품은 먼지통 비우기가 편리해져 자주 비우는데 큰 불편은 없다. 주기적으로 먼지통과 필터를 청소하지 않으면 흡입성능이 저하되고, 습기가 차면 세균 번식 및 냄새가 날 수 있기 때문에 세척이 중요하다. 먼지통과 본체가 완전히 분리되고, 뚜껑이 완전히 열리는 제품이 구석구석 깨끗하게 세척할 수 있다.

기타 기능

• 애플리케이션 : 로봇청소기는 사람과 떨어져서 작동하기 때문에 원격으로 조작하는 경우가 많이 발생한다. 특히, 와이파이가 있는 환경에서 어플과 연동되면 로봇청소기의 현재 위치, 동선확인, 청소금지구역 설정 등을 할 수 있어 매우 편리하다. 따라서 로봇청소기를 제대로 활용하려면 집에 와이파이가 있는 환경을 만드는 것이 좋다. 필터, 브러시, 센서 등의 교체 및 청소 주기를 어플로 알려주는 제품도 있다. 다만, 오염이나 관리 정도에 따른 알람은 아니고 세팅된 총 시간에서 사용시간을 차감하여 알려주는 정도의 기능이다. 애플리케이션과 연동되지 않고, 리모컨만 있는 제품이 있는데 전원 버튼, 방향 버튼, 청소모드 정도의 변경만 가능한 수준으로 어플과 비교하면 기능은 많이 부족한 편이다.
• 자동충전 : 로봇청소기는 사람이 없을 때에 작동하기 때문에 배터리의 잔량을 실시간으로 확인하기가 어렵다. 배터리가 소진되어 작동 중 멈추게 된다면 매번 충전기로 옮겨줘야 하는 불편이 있다. 최근에 출시되는 제품에는 대부분 자동 충전 기능이 있어 배터리 잔량이 10~30% 이하로 떨어지면 충전기를 찾아서 스스로 복귀한다. 청소를 다 끝내지 못한 상황에서 배터리가 소진되는 경우가 있는데, 자동재청소 기능이 있으면 충전 후 마지막에 청소했던 지점을 기억하여 남은 공간의 청소를 하게 되는 매우 똑똑한 기능이다. 공간/위치 인식을 할 수 있는 매핑기능이 있는 제품에는 대부분 포함되어 있다.
• 예약 : 특정 요일, 시간에 작동시키거나 매일 같은 시간에 청소를 시킬 수 있는 예약 기능은 매우 편리하다. 초기에 한번 세팅만 해두면 정해진 시간에 스스로 작동한다.
• 음성안내 : 로봇청소기 작동의 시작/종료 등을 음성으로 안내하는 기능이다. 또한, 로봇청소기의 위치를 찾을 수 없을 때 음성 버튼을 누르면 목소리가 나와 쉽게 찾을 수도 있다. 주로 외출 시 사용하거나 시끄럽다고 느끼는 경우 꺼두고 사용하기도 한다.
• 모드설정 : 지그재그, 스팟청소, 모서리청소 등 로봇청소기의 움직임을 지정할 수 있는 제품이 있다. 지그재그 모드를 제외하면 오염정도가 심한 특정 부분을 청소하는 기능인데 로봇청소기를 위치시키고 작동하는 바에 일반 청소기를 사용하는 것이 편하며, 흡입정도가 약하기 때문에 잘 사용하지 않는다. 모드 선택이 없는 경우는 매핑이 가능한 제품은 지그재그 모드로 움직이게 되어 있다.
• 흡입력 자동조절 : 카펫 위로 올라가는 등 바닥의 상태에 따라 흡입력을 자동으로 조절해주는 제품이 있지만, 로봇청소기의 흡입력 자체가 약하기 때문에 차이를 느끼기가 어렵다. 물 분사량 조절도 최초의 걸레를 어느정도 짜느냐와 물 분사구의 너비를 달리하는 정도의 단순한 기능으로 꼭 필요한 기능은 아니다.

기술

로봇 청소기가 청소를 진행함에 있어서, 주행 경로에 가구 또는 벽과 같은 장애물이 존재하거나 낙하의 위험이 있는 절벽과 같은 지형을 회피하기 위해 진행 경로를 바꿔야 한다. 이는 로봇청소기에 설치된 각종 센서와 그 센서에 의해 수신된 신호를 분석하는 알고리즘을 통해 구현된다.

슬램

로봇공학에서 슬램(SLAM)이라고 불리는 기술은 'Simultaneous Localization And Mapping'의 약어로 '동시적 위치추정과 지도작성'이라는 뜻이다. 즉 기계가 임의 공간에서 이동하면서 주변을 탐색하고, 현재 공간의 지도를 작성하며 자신의 위치를 파악하는 기술이다. 로봇청소기 상단에 장착된 카메라는 천장이나 벽면을 찍으며 밝고 어두움, 또는 무늬가 있는 등의 특징을 구별해낸다. 실내 벽면을 각각의 특징을 갖춘 수많은 구획으로 구분하고, 좌표 구간을 설정해 지도를 만든다. 로봇청소기가 거실과 방을 여러 차례 돌아다니면서 같은 행위를 반복하는 동안 지도는 점점 정교해진다. 이후 로봇청소기는 구체적인 좌표를 바탕으로 자신의 위치를 정확히 유추할 수 있게 된다. 따라서 이 기술이 로봇청소기가 방과 거실, 부엌을 자유롭게 오갈 수 있게 되는 이유이다. 로봇청소기의 길 찾기엔 한 가지 더 중요한 과학 원리가 첨부되는데 바로 자이로스코프(gyroscope)다. 역사적으로 최초의 자이로스코프는 독일의 수학자이자 천문학자인 요한 보넨베르거가 1817년에 만든 것으로 알려져 있다. 자이로스코프는 위아래가 완전히 대칭인 팽이를 고리를 이용해 팽이 축에 직각인 방향으로 만들고 다시 그것을 제2의 고리를 써서 앞의 것과 직각 방향으로 만든 후에, 다시 제3의 고리에 의해 앞의 둘에 직각 되는 방향으로 지탱해 팽이의 회전이 어떠한 방향으로도 일어날 수 있도록 한 장치이다. 자이로스코프를 이용하면 물체가 이동하거나 회전했을 때 그 사이 각도를 측정할 수 있다. 휴대폰에서 GPS로 자신이 지도에서 어느 방향을 바라보고 있는지 알 수 있는 이유도 자이로스코프가 적용됐기 때문이다. 로봇청소기도 이 장치를 통해 실내에서 길을 찾아가려면 자신이 어느 방향을 가리키고 있는지를 실시간으로 확인한다.

센서

적외선

로봇청소기는 적외선을 통해 장애물을 탐지한다. 적외선을 이용하는 방식엔 크게 세 가지가 있다. 광량, 시간, 삼각측정이다. 광량은 돌아오는 적외선량을 측정하는 것으로 장애물이 적외선 센서로부터 멀리 떨어져 있을수록 반사돼 돌아오는 적외선 양은 감소한다. 이를 측정해 장애물과의 거리를 측정할 수 있다. 적외선이 장애물에 반사돼 돌아오는 시간을 측정해도 거리를 구할 수 있다. 삼각측정은 적외선을 전방에 수평으로 쏜 후, 장애물에 맞고 반사되는 적외선이 로봇청소기의 거울 센서에 맺히는 거리로 위치를 추적하는 기술이다. 로봇청소기에게는 아마 계단이 가장 위험할 것이다. 굴러 떨어지면 고장날 수 있으며 사람이 다칠 수도있다. 이를 방지할 절벽 센서도 적외선이 활용된다. 로봇청소기는 표면을 향해 지속적으로 적외선 신호를 쏴서 바닥과의 거리를 측정한다. 신호가 즉시 반향되지 않으면 로봇은 계단이나 절벽에 도달했다고 판단하고 방향을 바꾼다. 배터리가 떨어진 로봇청소기가 도킹스테이션으로 되돌아오는 데에도 적외선이 활용된다. 도킹스테이션은 로봇청소기를 불러들이기 위한 적외선을 쏜다. 로봇청소기의 감지센서는 보통 900~1,000 나노미터(㎚) 파장의 적외선에 반응한다. 감지센서는 가시광선에선 아무런 동작을 취하지 않다가, 특정 파장을 지닌 적외선을 인식하면 신호를 출력하기 시작한다. 도킹스테이션은 이후 3개 정도의 다른 패턴을 지닌 적외선을 쏘는데, 로봇청소기는 이를 길잡이로 도킹스테이션 위치를 찾아가게 된다.

자이로

자이로 센서는 각속도라는 개념을 사용하여 출발 지점으로부터 로봇청소기가 어느 방향으로 얼마나 움직였는지에 대한 정보로 위치를 기억하는 방식이다. 비교적 정확한 매핑이 가능하지만, 한번 움직인 동선에 새로운 장애물이 나타나거나, 출발 지점이 달라지면 처음부터 다시 매핑을 하기 때문에 LDS센서와 비교하면 매핑 성능이 부족하게 느껴진다. 이러한 직진 본능은 사물에 부딪히고 나서야 장애물을 인식한다는 문제가가 있었다. 이에 사물 인식 기능을 보강한 카메라 센서를 로봇청소기에 탑재하였는데, 카메라 센서를 탑재한 후 장애물 회피 기능이 눈에 띄게 향상되었고 로봇청소기 시장이 급격하게 성장하는 기회가 될 수 있었다.

카메라

카메라 센서는 테슬라(Tesla)_에서 자율주행차 개발을 위한 주력 센서로 채택하고 있는 부품으로, 2D로 보이는 사물을 찍어서 그 위치정보를 조합하고 기억해서 프로그래밍에 따라 맵핑하는 방식이다. 많은 회사에서 카메라 센서를 활용해 주변 이미지를 촬영하고 수집한 이미지를 인공지능(AI)이 분석해 공간을 파악하는 방식을 사용하고 있다. 카메라를 활용한 자율주행은 물체를 구분하는 능력이 뛰어나며, 비용적으로 유리한 측면이 있다. 또 이미지 기반으로 물체의 색상까지 파악한다. 비교적 구조가 간단하다는 점도 특징으로 꼽힌다. 전기차 테슬라가 이런 자율주행 기술을 실제 차에 적용하고 있어 이 방식은 테슬라 방식이라고 불리기도 한다. 반면 카메라 기반 자율주행은 빛의 밝기와 채도에 따른 성능 편차가 있다. 이 때문에 형광등, 발광다이오드(LED), 할로겐 등 조명 종류에 따른 영향을 크게 받는다. 또 물체와의 정확한 거리를 알기 어렵기 때문에 바닥에 깔린 카펫이나, 전선 등을 피해 가는 데 어려움을 겪는다.

라이다

카메라 센서의 단점을 보완하기 위한 가장 좋은 수단은 라이다 센서다. 라디아는 전파를 활용하는 레이더(radar)나 이미지를 분석하는 카메라 센서에 비해 작은 물체 감지에 유리하고, 정확한 거리 탐지도 해낸다. 조명 종류에 관계없이 형태 인식을 정밀하게 하는 덕분에 산업용 로봇에도 사용 빈도가 높다. LDS(Laser Distance Sensor)는 레이저로 거리를 측정하는 센서로, 이 방식을 설명하는 LiDAR(Light Detection And Ranging) 센서라고 하기도 한다. 로봇청소기 위에 부착된 센서가 360도로 회전하며 레이저를 쏴서 벽이나 장애물에 반사되어 돌아오는 시간을 측정하여 거리를 계산하는 방식이다. 이 방식은 청소를 시작할 때 미리 지도를 그릴 수 있는 것이 특징으로, 지도의 정확도 또한 매우 높다. 이렇게 청소 초반에 지도를 그리는 것은 매우 큰 장점이 있는데 먼저, 빠른 청소가 가능하다. 가장 효율적인 청소 경로를 계획하고 이동하기 때문에 제품과 공간에 따라 다르지만 청소 시간을 절약할 수 있다. 또한 이런 계획적인 움직임은 로봇청소기가 이미 청소한 곳을 반복하거나, 특정 구역은 청소하지 않는 것을 최소화시킬 수 있으며, 실시간으로 이동 동선을 확인하여 청소가 된 곳과 아닌 곳을 구분해 주기도 한다. 다만 라이더 센서의 단점은 카메라 센서에 비해 비싸다. 또 주변 360°를 훑는 센서 특성상 로봇청소기 본체 위에 센서를 장착해야 해 제품 크기가 커진다. 삼성전자㈜ 등이 내놓는 로봇청소기의 두께가 상당한 것은 이런 이유 때문이다. 또 라이다 센서 단가 자체가 비싸, 장착할 수 있는 센서 수량에 한계가 생기고, 유지보수 측면에서 불리하다.

기타

로봇청소기는 장애물을 피하고 장애물 주변은 최대한 꼼꼼하게 청소를 해야 하는데, 이를 위해 적외선으로 탐지하거나 범퍼에 붙어있는 센서를 통해 직접 부딪혀 장애물을 인식한다. 또한, 장애물이 나타나면 장애물 주변은 상대적으로 청소가 덜 될 수 있는데, 장애물과 가까워지면 속도를 줄이는 감속 센서가 있는 제품은 청소가 되지 않는 공간을 최소화하기도 한다. 로봇청소기를 작동시킨 상태에서 외출하고 집에 돌아왔을 때, 로봇청소기가 화장실이나 현관에 떨어져 있는 경우가 있다. 이를 방지하기 위해 추락 센서는 바닥과 로봇청소기의 거리를 지속적으로 측정하여 일정 수준 이상이 되면 이동을 멈추고 방향을 전환한다. 단, 현재의 기술로는 추락 센서의 반응속도와 로봇청소기의 움직임이 완벽하게 조화롭지 않아서 추락 센서가 있는 제품도 간혹 추락하는 경우가 있다. 따라서, 로봇청소기 작동 시에는 화장실 문은 닫아두거나 추락이 예상되는 곳은 막아 두는 것이 좋다.

시장

대한민국은 아시아에서 중국을 제외하고 로봇청소기 시장 규모가 가장 크다. 아파트 주거문화와 인공지능 그리고 IT의 발전 때문이다. 한국에서 청소할 때는 진공청소와 물걸레 청소를 통합해서 고려한다. 최신 로봇청소기는 진공청소와 물걸레 청소 기능을 함께 지원, 한국의 청소문화와 국내 소비자 요구사항에 부합한다. 아파트 중심 주거 형태는 가정 환경과 실내구조를 표준화, 개발과 사용 편의성을 높여 준다. 로봇가전 기술은 중국과 미국 업체가 주도하고 있다. 전체 로봇청소기 시장의 70% 이상은 중국 업체가 이끌고 있으며, 지속적인 연구개발을 통해 시장을 리드하는 모양새다. 로봇청소기 성능 고도화뿐만 아니라 공기청정 로봇, 유리창 청소로봇 등 새로운 제품을 계속 출시하며 시장을 키워 가고 있다. 진공청소 기능과 물걸레 청소 기능을 결합한 로봇청소기, 올인원 제품들, 공기청정 로봇, 유리창 청소로봇 등을 포함한 향후 로봇 가전 시장은 새로운 블루오션이 될 것이다.

진화

로봇청소기는 시장 편의성에 대한 요구를 지속적으로 반영하면서 성장한다. 최근에는 흡입과 물걸레질을 동시에 진행해주는 로봇청소기가 소비자들에게 많은 각광을 받고 있다. 로봇청소기 내에 수통이 별도로 장착되어 물걸레질을 하는 동안 물을 자동으로 공급하는 기능을 탑재한 청소기도 있는데, 실내에서 맨발로 생활을 주로 하기 때문에 걸레질을 필수로 하는 한국 가정의 특성 상 물걸레질을 보다 편하게 할 수 있다는 점에서 많은 소비자들이 필수 기능으로 고려하고 있다. 단순한 진공청소 기능에 먼지통을 자동으로 비우는 오토 엠티 스테이션(AES) 기능을 추가한 로봇청소기도 나왔다. 이후에는 물걸레를 자동으로 세척하고 건조하는 스테이션을 더했다. 요즘 업계에서는 올인원 제품도 선보이고 있다. 그 가운데 진공 청소와 먼지통 자동 비움, 자동 물 보충, 물걸레 자동 세척, 열풍 건조에 이르기까지 모든 기능을 탑재한 제품의 선호도가 높다.

참고자료

• 〈로봇 청소기〉, 《위키백과》
• 〈원심분리기〉, 《위키백과》
• 〈로봇청소기 ( Robotic vacuum cleaner , -淸掃機 )〉, 《두산백과》
• Michael Ansaldo, 〈로봇 청소기는 집 안에서 어떻게 ‘길’을 찾을까?〉, 《아이티월드》, 2018-07-04
• 김현우 기자, 〈(그렇구나! 생생과학) 로봇청소기, 실내에서 어떻게 길 찾을까〉, 《한국일보》, 2018-07-14
• 김지윤 기자, 〈(생활TECH) 로봇청소기, 어떻게 청소할까?〉, 《테크월드》, 2019-04-11
• 네이버쇼핑 , 〈로봇청소기의 핵심! 센서의 종류와 특징〉, 《네이버 포스트》, 2021-05-21
• 베스트몰, 〈로봇청소기 자이로센서 & 카메라센서 기능〉, 《네이버 블로그》, 2022-05-12
• 노써치, 〈요즘 필수가전이라는 로봇청소기, 실제로 얼마나 좋을까?〉, 《카카오1분》, 2021-07-12
• 박진우 기자, 〈LG전자, 자율주행 기술 로봇청소기에 이식… 라이더로 3차원 공간 파악〉, 《조선비즈》, 2022-02-14
• 베스트몰, 〈로봇청소기 구매 가이드〉, 《네이버 블로그》, 2022-05-10
• 정철교 에코백스코리아 대표, 〈(ET단상)생활 속 로봇 기술의 성장과 미래〉, 《전자신문》, 2022-09-07
• 전누리 대리, 〈로봇청소기에 관한 알쓸신잡〉, 《클립소프트》

같이 보기

• 청소로봇
• 서비스로봇

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