여러분을 수중로봇의 세계로 초대합니다!

안녕하세요! 저는 수중로봇(Underwater Robot)에 대해 이야기를 해 볼 김아영이라고 합니다. 흥미로운 수중로봇의 세계에 대해 너무나도 할 말들이 많지만, 오늘은 그 부드러운 스타트로서 수중로봇이란 무엇인지, 어디에 쓰는 것인지, 또 어떠한 종류의 로봇들이 있는지부터 시작해보려고 합니다^^

아! 놓쳤....
(출처 : http://littlefriendsphoto.com/index2.php#!/4/underwater_dogs)

수중로봇을 한다고 했을 때 가장 먼저 드는 질문은 이런거죠.

왜죠? 왜 물 안에 로봇을...? 기계/전자제품을 도대체 왜 넣으려고 하죠?

수영이나 스쿠버 다이빙을 해보신 분들이라면 물 속이 사람에게 그닥 호의적인 환경이 아니라는 점을 아실 것입니다. 하지만 현대의 기술들은 앞이 보이지도 않는 물 속에서 오만가지를 하려고 하죠. 예를 들면 석유를 캔다든가, 케이블을 바다 속에 매설한다든가 (생각보다 많은 케이블들이 물 속에 묻혀있답니다!) 또 댐⁽¹⁾, 다리 등 많은 시설, 건축물들이 부분적으로 수중에 설치되기도 하지요. 이러한 수중 설치물들은 안전이나 보안상의 이유로 누군가가 정기적으로 점검을 해주어야 하고, 이런 이유에서 수중로봇의 필요성이 대두되기도 합니다.

심지어 멀쩡히 지상에 있다고 생각하는 시설들도 수중로봇이 필요한 곳이 많습니다. 예를 들면 상수도관 안에서 물을 타고 이동하며 검사를 하는 로봇이나 원자력발전소 안에서 물 속에 잠겨있는 연료봉들을 체크해주는 로봇은 시설 관리의 측면에서 만인의 안전을 위해서는 꼭 필요한 반드시 해야만 하는 일이지요.

미국 해양대기국(NOAA)에서는 2004년 타이타닉의 빠른 부식을 연구하기위해

ROV들을 이용한 해저 조사를 수행하기도 하였습니다.

우선 종류부터 볼까요? '수중로봇'하면 여러분들은 아마 물고기로봇을 떠올리시겠죠? 하지만 실질적으로 쓰이는 로봇은 이와는 조금 다른 모습을 띄고 있답니다. 수중로봇은 크게 유선/무선으로 나누어 볼 수 있는데요, 꼬리처럼 줄이 나와있는 로봇이 유선, 아닌 것이 무선로봇으로 보시면 됩니다. 꼬리처럼 케이블이 있어 원격으로 조종되는 수중로봇을 ROV(Remotely Operated Vehicle)라고 하는데요, 이 케이블은 배 위나 지상에 있는 사람에게 연결되어 사람이 카메라 등의 센서 정보를 통해 로봇을 조작하게 됩니다. 로봇이 마치 아바타처럼 사람을 대신해서 수중 작업을 수행하는 것이지요.

이것보다 좀 더 자율성을 띄는 로봇이 바로 AUV (Autonomous Underwater Vehicle)입니다.⁽²⁾ AUV는 이름 그래도 자율적인 수중로봇인데요, 자율주행, 센싱, 조명, 동력원 등을 모두 갖추어 인간의 조종 없이 자율적 판단이나 주어진 프로그램에 따라 미션을 수행하는 로봇입니다.

AUV(위)와 ROV(아래)
'우와 신기하다...'는 둘째치고, 그냥 바다 놀러가고 시프다ㅠ

모양으로 볼 때는 미사일형과 박스형이 일반적이며, 미사일형의 경우 저항이 적어 빠른 이동이가능한 일에 적합하고, 박스형은 속도는 제한적인 반면 트러스터를 적절히 위치시켜 한 위치에 정지운항을 할 수 있는 반면 장점이 있습니다. 즉, 미사일형은 비행기, 박스형은 정지비행이 가능한 헬기와 같다고 보시면 됩니다. 사람이 조종해야 하는 ROV와 같은 경우에는 헬기처럼 제자리에 머무는 기능이 필요하므로 박스형이 많고, AUV는 자율주행으로 인해 효율성이 강조되어 미사일형이 많으나, 두가지가 접목된 하이브리드형도 존재합니다.

로봇 탐사를 시작하는 터프한 iver

수중로봇이 쓰이고 있는 몇가지 예를 소개해드리며 이번 포스팅을 마무리하고자 합니다. 여러가지 화학센서를 탑재하여 환경감시용으로도 개발된 OceanServer사의 iver는 미사일형의 수중로봇으로 사람이 쉽게(?)들고 옮길 수 있는 수중로봇입니다. 해저는 사람의 손길이 닿기 어려운 곳이기 때문에 가상환경을 만드는 것이 목적이 되기도 합니다. 수중 동굴의 파노라마 사진으로 가상환경을 만들어서 virtual tour를 제공하는 기술도 조금 제한적이긴 하지만 수중로봇기술의 일부라고 볼수 있습니다.

해저 가상환경을 위한 로봇 비전 시스템

자~ 목표가 정해졌고 원하는 수중로봇이 있다면 이제 로봇이 해결해야 하는 문제는 무엇일까요? 수중로봇이 직면하는 가장 어려운 점 중 물속에서는 GPS나 wifi와 같은 신호를 이요할 수 없다는 점입니다. 위의 신호들은 물 표면을 통과하지 못하기때문에 물 속에서의 통신은 음파와 같은 제한적인 신호에 의존을 해야 합니다. 태양광 역시 수중에서는 믿을 만한 소스가 아니며, 게다가 적색에 가까운 파장은 금방 흡수가 되기때문에 수중이미지의 경우 다양한 보정기술의 적용이 필수적입니다. 이러한 문제점들과 공학적 해결방법들에 대해서는 많은 시도가 이루어지고 있고 다음 포스팅에서 하나씩 자세히 다루겠습니다^^ 그럼 다음에 더욱 재미있는 수중로봇 소식으로 만나요~ :D


(1) Ridao, P., M. Carreras, D. Ribas, and R. Garcia (2010), Visual inspection of hydroelectric dams using an autonomous underwater vehicle, Journal of Field Robotics, 27(6), 759-778, special Issue: State of the Art in Maritime Autonomous Surface and Underwater Vehicles, Part 1.

(2) 무인차량(UGV, Unmanned Ground Vehicle), 무인항공기(UAV, Unmanned Aerial Vehicle)과 대응하여 무인수중로봇은 UUV(Unmanned Underwater Vehicle)로 불리기도템 합니다.

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