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비좁은 항구내 부유 쓰레기, 로봇으로 치운다

최종수정 2022.09.29 09:13 기사입력 2022.09.29 09:13

한국생산기술연구원, 자율-원격조종 로봇 청소기 개발

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[아시아경제 김봉수 기자] 비좁은 항구나 방파제, 해안가 바위 사이에서도 해양쓰레기를 알아서 척척 수거하는 무인 청소로봇이 개발됐다.


한국생산기술연구원은 바다에 떠다니는 쓰레기를 수거하는 자율·원격조종 해양 부유 쓰레기 수거 로봇을 개발해 성공적으로 실증실험을 마쳤다고 29일 밝혔다.

해양쓰레기의 대부분은 플라스틱, 스티로폼 등의 부유성 쓰레기로, 경관을 해칠 뿐 아니라 수중에 침전되어 해양생태계를 교란하지만, 수거율은 40%에도 못 미친다. 특히 조류나 파도에 실려 항·포구에 유입된 해양쓰레기의 경우 방파제, 부잔교, 계류 중인 선박 사이에 쌓이기 때문에 사람이나 대형 수거 선박은 접근하기 어려운 경우가 많다.


그동안 해양 부유 쓰레기 문제를 해결하기 위해 다양한 형태의 시스템 개발이 추진돼 왔지만, 항·포구에 특화된 수거 장치 개발은 없었다. 연구팀은 기획 단계에서부터 지역주민, 지자체(충청남도)로 구성된 리 빙 랩(Living Lab.)을 운영해 항·포구의 환경, 쓰레기 밀집 지역 및 종류, 수거 방법 등에 대한 의견을 듣고 시스템 설계에 반영했다. 특히 수요자가 직접 개발 과정에 참여해 국내 항·포구의 특성에 맞는 수거 로봇 개발 사양을 결정하고, 그 결과를 해상 실증까지 연계해 수정·보완한 사례는 최초이다.


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연구팀은 수요자인 지역 주민, 지자체의 의견을 수렴한 결과 파도가 치는 상황에서도 1, 2m/s의 속도로 4~6시간 운용할 수 있는 무게 250㎏급 수거 로봇을 개발하기로 결정했다. 먼저 원격조종 방식과 자율수행 방식이 모두 가능한 테스트 플랫폼을 설계하고, 해양로봇센터 내 공학 수조에서 성능 시험을 통해 시스템 설계를 확정했다. 운영 환경에 따라 쓰레기가 밀집된 좁은 구역에서는 사람이 개입해 수거 로봇을 원격조종하고, 상대적으로 넓은 구역에서는 수거 로봇 스스로 위성항법시스템(GPS) 기반의 항법 시스템을 활용해 자율적으로 이동하며 작업을 수행할 수 있는 투 트랙(Two Track) 방식이다.

원격조종을 위해 1㎞ 이상 떨어진 곳에서도 제어 가능한 원격 제어기술을 개발했으며, 조종법이 쉽고 제작비용이 저렴한 무선 컨트롤러를 적용해 사용자 편의성을 높였다. 로봇 운용체계(ROS)에 기반한 자율주행 알고리즘, GPS와 IU((Inertial Measurement Unit)를 융합한 위치 추정 알고리즘, 장애물 충돌 방지 알고리즘 등을 설계해 정해진 구역 내에서 수거 로봇 스스로 이동하며 작업을 수행할 수 있는 자율제어기술을 개발했다. 외형은 가벼우면서도 강한 섬유강화플라스틱(FRP ; Fiber Reinforced Plastics)을 소재로 사용해 유선형의 쌍동선 형태로 제작됐다. 크기는 이동의 편의성을 고려해 1t 트럭에 실릴 수 있을 정도며, 좁고 복잡한 구역에서 선체가 걸리는 일이 없도록 구성 장비는 모두 내부에 탑재했다.


개발된 수거 로봇 시제품은 시험평가에서 무게, 속도, 운용 시간, 통신거리 전 항목에서 목표로 한 성능을 만족시키는 것으로 나타나 서천 홍원항에서의 실증시험을 거쳐 충청남도에 이관되었다.


이번 성과는 충청남도가 과학기술정보통신부, 행정안전부가 주관하는 ‘주민 공감 현장 문제 해결사업’에 선정되면서 개발을 시작했다. 충청남도는 이미 이 무인 청소기를 9월 17일 태안 천리포해수욕장에서 개최된 ‘해양쓰레기 사냥대회’에 수거 로봇을 투입했다. 도서 지역과 절벽, 동굴과 같은 사각지대의 해양쓰레기 수거 등으로 활용 범위를 넓힐 계획이다.


김봉수 기자 bskim@asiae.co.kr
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