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해양쓰레기 청소하는 수거로봇 개발

- 무인 로봇시스템 개발로 해양쓰레기 수거 자동화·첨단화 기반 마련

- 항·포구 특성에 맞춰 1,2m/s 속도로 4~6시간 작업 수행

□ 한국생산기술연구원(원장 이낙규, 이하 생기원)이 바다에 떠다니는 쓰레기를 수거하는 무인 청소로봇을 개발했다.  

ㅇ 생기원 해양로봇센터 하경남 박사는“원격 조종과 자율 이동이 모두 가능한 해양 부유쓰레기 수거로봇을 개발하고, 

     충남 서천 홍원항에서 성공적으로 실증실험을 마쳤다.''고 밝혔다.

□ 해양쓰레기의 대부분은 플라스틱, 스티로폼 등의 부유성 쓰레기로, 경관을 해칠 뿐 아니라 수중에 침전되어 해양생태계를 교란시키지만, 

    수거율은 40%에도 못 미치는 실정이다. 

ㅇ 특히 조류나 파도에 실려 항·포구에 유입된 해양쓰레기의 경우 방파제, 부잔교, 계류 중인 선박 사이에 쌓이기 때문에 

    사람이나 대형 수거선박은 접근하기 어려운 경우가 많다. 

□ 그동안 해양 부유쓰레기 문제를 해결하기 위해 다양한 형태의 시스템 개발이 추진돼 왔지만, 항·포구에 특화된 수거장치 개발은 없었다. 

ㅇ 연구팀은 기획단계에서부터 지역주민, 지자체(충청남도)로 구성된 리빙랩(Living Lab.)*을 운영해 

    항·포구의 환경, 쓰레기 밀집지역 및 종류, 수거방법 등에 대한 의견을 듣고 시스템 설계에 반영했다. 

ㅇ 특히 수요자가 직접 개발 과정에 참여해 국내 항·포구의 특성에 맞는 수거로봇 개발 사양을 결정하고, 

    그 결과를 해상 실증까지 연계해 수정·보완한 사례는 최초이다. 

 * 리빙랩 : 살아있는 실험실이란 의미로, 사용자가 직접 참여해 문제를 해결하는 방식  

□ 리빙랩을 통해 도출된 목표는 파고가 있는 해양 환경에서 1,2m/s의 속도로 4~6시간 운용할 수 있는 무게 250㎏급 수거로봇이었다. 

ㅇ 연구팀은 먼저, 원격조종 방식과 자율수행 방식이 모두 가능한 테스트 플랫폼을 설계하고, 

    해양로봇센터 내 공학수조에서 성능 시험을 통해 시스템 설계를 확정했다. 

ㅇ 운영 환경에 따라 쓰레기가 밀집된 좁은 구역에서는 사람이 개입해 수거로봇을 원격조종하고, 상대적으로 넓은 구역에서는 수거로봇 스스로 

  GPS 기반의 항법시스템을 활용해 자율적으로 이동하며 작업을 수행할 수 있는 투 트랙(Two Track) 방식이다. 

ㅇ 원격조종을 위해 1㎞ 이상 떨어진 곳에서도 제어 가능한 원격 제어기술을 개발했으며, 

   조종법이 쉽고 제작비용이 저렴한 무선 컨트롤러를 적용해 사용자 편의성을 높였다. 

ㅇ 또 로봇운용체계(ROS)에 기반한 자율주행 알고리즘, GPS와 IMU*를 융합한 위치 추정 알고리즘, 장애물 충돌 방지 알고리즘 등을 설계해 

  정해진 구역 내에서 수거로봇 스스로 이동하며 작업을 수행할 수 있는 자율제어기술을 개발했다. 

 * IMU((Inertial Measurement Unit) : 이동 물체의 속도와 방향, 가속도를 측정하는 장치

□ 외형은 가벼우면서도 강한 섬유강화플라스틱(FRP ; Fiber Reinforced Plastics)을 소재로 사용해 유선형의 쌍동선 형태로 제작되었다. 

ㅇ 크기는 이동의 편의성을 고려해 1톤 트럭에 실릴 수 있는 규모이며, 좁고 복잡한 구역에서 선체가 걸리는 일이 없도록 

    구성 장비는 모두 내부에 탑재했다. 

□ 개발된 수거로봇 시제품은 시험평가에서 무게, 속도, 운용시간, 통신거리 전 항목에서 목표로 한 성능을 만족시키는 것으로 나타나 

    서천 홍원항에서의 실증시험을 거쳐 충청남도에 이관되었다. 

ㅇ 이번 성과는 충청남도가 과학기술정보통신부, 행정안전부가 주관하는 '주민공감 현장문제해결사업'에 선정되면서 개발을 시작했다. 

ㅇ 충청남도는 9월 17일 태안 천리포해수욕장에서 개최된 '해양쓰레기 사냥대회'에 수거로봇을 투입한 바 있으며, 

    도서지역과 절벽, 동굴과 같은 사각지대의 해양쓰레기 수거 등으로 활용 범위를 넓힐 계획이다.