로봇(robot)은 다양한 작업을 자동으로 수행하도록 프로그래밍된 기계장치를 가리키는 개념이다. 프로그래밍이 가능하며, 사람이 직접 수행하기 어렵거나 복잡하고 위험한 일련의 작업을 사람을 대신하여 실행할 수 있는 기계적 장치로 정의된다. 제조업 공장에서 조립·용접·핸들링 등의 작업을 수행하는 산업용 로봇, 환경을 인식하여 스스로 판단하는 지능형 로봇, 사람과 유사한 형태를 지닌 휴머노이드(인간형) 로봇 등이 대표적인 유형으로 분류된다.
'로봇'이라는 용어는 1920년 체코슬로바키아의 극작가 카렐 차페크(Karel Čapek)가 발표한 희곡 《R.U.R.》(로숨의 유니버설 로봇, Rossum's Universal Robots)에서 처음 사용되어 널리 퍼진 것으로 알려져 있다. 어원은 체코어로 '노동', '노예', '힘들고 단조로운 일'을 의미하는 'robota'에서 유래한 것으로 보고된다. 일부 자료에 따르면 'robot'이라는 단어 자체는 카렐 차페크의 형인 요제프 차페크가 제안한 것으로 전해진다.
로보틱스(robotics)라는 용어는 미국의 작가 겸 과학자인 아이작 아시모프(Issac Asimov)가 1942년 발표한 단편소설 《런어라운드》(Runaround)에서 처음 등장한 것으로 알려져 있다. 아시모프는 로봇의 행동 원칙에 관한 '로봇 3원칙'을 제안하기도 하였다.
산업용 로봇의 역사에 관해서는 1959년 유나이메이트(Unimate)사의 조지프 엥겔버거 등에 의해 최초의 산업용 로봇이 개발된 것으로 기록되며, 이후 1974년에는 신시내티사에서 최초의 컴퓨터 제어 산업용 로봇 T3이 개발된 것으로 보고된다. 일본 혼다가 1997년 계단을 오를 수 있는 인간형 로봇을 공개한 것을 비롯하여, 이후 다양한 국가에서 인간형 로봇과 서비스 로봇의 개발이 진행되어 왔다.
한국에서 현대적 개념의 로봇이 도입된 것은 1978년 현대자동차 울산 제2공장에 일본산 스폿용접용 로봇이 설치된 것이 최초인 것으로 기록된다. 이후 대우중공업이 1984년 다관절형 아크용접 로봇을 국산화하였고, 1990년대부터 서비스 로봇과 휴머노이드 로봇의 개발이 본격화되었다.
로봇은 제조업 외에도 우주 탐사, 폭발물 제거, 의료 수술 보조, 가사 보조 등 다양한 분야에서 활용되고 있으며, 배달 로봇, 서빙 로봇 등 일상생활 영역으로도 적용 범위가 확대되고 있다.
소리
소리(음, 音, 음파)는 공기나 물과 같은 매질의 진동을 통해 전달되는 종파(縱波)이다. 대표적으로 사람의 청각기관을 자극하여 뇌에서 해석되는 매질의 움직임을 의미한다. 물리학적으로 소리는 매질의 진동 방향이 파동의 진행 방향과 일치하는 종파의 하나이며, 공기를 압축하거나 확장시키는 방식으로 파동을 형성하여 전파된다.
소리의 높낮이는 진동수(주파수)에 의해 결정된다. 진동수가 높으면 높은 소리로, 진동수가 낮으면 낮은 소리로 인지된다. 사람이 들을 수 있는 가청 범위는 대략 16~20,000Hz(헤르츠)의 진동수 영역이며, 나이가 들수록 최대 가청 주파수는 낮아지는 경향이 있다. 공학 분야에서의 가청 주파수 대역폭은 약 300~3,400Hz로 설정되기도 한다.
소리의 세기는 파동이 지니는 압력의 크기로 측정되며, 이를 음압이라 하고 단위로는 데시벨(dB)을 사용한다. 데시벨은 절대 기준 수치가 아닌 상대적인 값으로, 10dB가 증가할 때마다 음압은 10배씩 커진다. 인간의 귀는 주파수나 데시벨에 따라 음압을 선형적으로 인지하지 않으므로, 인간이 느끼는 상대적 크기를 반영한 폰(phon)이나 쏜(sone) 같은 척도가 별도로 사용되기도 한다.
음속은 매질의 밀도와 온도에 따라 달라진다. 온도 15°C의 공기 속에서 음속은 대략 초속 340미터이다. 음속은 진동수나 기압에는 관계가 없고 공기의 온도에 의해 변하는데, 이는 온도에 따라 공기의 밀도가 변하기 때문이다. 일반적으로 기체보다 액체 속에서 음속이 더 크며, 액체보다 고체 속에서 더 크다. 습도가 0%일 때의 공기 중 음속은 섭씨 온도 θ에 대해 c_air = 331.3 + 0.60698235125·θ 의 근사식으로 표현된다.
진폭과 주파수가 같아도 위상이 다르면 서로 다른 소리로 인지될 수 있다. 또한 바이올린과 플루트의 소리를 구별할 수 있는 것은 각각을 구성하는 파동의 형태, 즉 음색(파형)이 다르기 때문이다. 자연계에는 순수한 사인파로만 이루어진 소리는 존재하지 않으며, 각기 다른 주파수와 음압을 가진 배음들의 조합이 전체적인 음색을 결정한다. 푸리에 이론에 따르면 단순한 사인파의 합으로 자연계의 어떠한 소리든 구현할 수 있는 것으로 알려져 있다.
물체는 각각 고유한 진동수를 지니며, 전달된 소리가 물체의 고유 진동수와 배수 관계에 있으면 진폭이 증가하는 현상을 공명(共鳴)이라 한다. 공명 현상은 건물의 구조물 붕괴와 같은 사고의 원인이 되기도 하며, 성악가가 유리잔의 고유 진동수와 일치하는 목소리를 내어 유리를 깨는 사례에서도 관찰된다.
소리는 물리학·음향학·공학·생물학(청각생리학) 등 다양한 학문 분야에서 연구 대상이 되며, 통신·음악·의료(초음파) 등 인간 생활 전반에 걸쳐 광범위하게 활용되는 개념이다.
