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[2045년 ⑪] 원자력연구원 박종원 박사, “재난 로봇, 미래 소방관”

- 원자력 비상상황 무인대응체계 구축 과제로 ‘암스트롱’ 로봇 개발
- 화재 등 일반재난, 지진.원자력 등 특수재난에 투입 활용 기대

[대전세종충남=아시아뉴스통신] 이기종기자 기사입력 : 2019년 09월 17일 08시 54분

한국원자력연구원 로봇응용연구실 박종원 박사는 암스트롱(ARMstrong: Accident Response Manipulator) 로봇의 특성을 설명하고 있다./아시아뉴스통신=이기종 기자

[대전세종충남=아시아뉴스통신] 이기종기자 = [아시아뉴스통신=이기종 기자] 우리는 올해 3.1 운동 100주년을 맞았지만 국가적으로나 사회경제적으로 이보다 중요한 시점이 도래하고 있음을 직시해야 한다.

바로 2045년이다.

1945년의 100주년이 되는 2045년은 우리에게 현재 겪고 있는 이념적 대립, 분단적 충돌, 세대·계층별 갈등 등을 해결할 수 있는 시간을 부여하고 있다.

이러한 국내 정치사회적인 변화의 계기뿐만 아니라 과학적인 변화에도 레이먼드 커즈와일(Raymond Kurzweil)는 ‘특이점이 온다(The Singularity Is Near)’를 통해 2045년 시기에 나노공학, 로봇공학, 생명공학 분야의 획기적인 발전을 예고했다.

본지는 ‘2045년’ 연재를 통해 현재 대한민국이 안고 있는 갈등, 대립과 충돌, 불균형과 불평등 등을 해소하고 정치, 경제, 사회적으로 통합하고 화합할 수 있는 ‘한반도의 더 큰 대한민국’을 그려보려고 한다.
 
재난 중에서 가장 큰 원자력 사고 재난은 지난 1986년에 발생한 러시아(구 소련)의 체르노빌 원전사고와 8년 전에 일어났던 일본 후쿠시마 원전사고이며 여기에서 나타난 대기·해양·토질오염 등은 아직도 자체 지역적으로나 지구적으로 회복이 되지 않고 있다.
 
또 사고가 발생한 경우에도 방사능 등으로 인해 사람이 접근할 수 없는 상황이기에 로봇의 필요성이 대두되어 왔고 각 나라가 연구개발에 몰두하고 있다.
 
이와 관련해 한국원자력연구원이 개발한 ‘핵연료 점검 로봇(SCV, Spent fuel Check Vehicle)’이 지난 2018년 국제원자력기구IAEA)의 로보틱스 챌린지 경연대회 본선에서 수상로봇 부문에 선정됐고 이때 화제의 인물인 박종원 박사를 만나 현재 연구 중인 원자력 재난로봇의 개발과정과 기대효과, 연구방향 등을 살펴본다.<편집자 주>
 
- 로봇응용연구실 목적은?
 
▷ 한국원자력연구원 로봇응용연구실에는 현재 20여 명의 연구원이 연구하고 있다.
 
이 로봇응용연구실의 목적은 원자력 에너지를 보다 안전하게 운용하기 위한 다양한 로봇 활용 기술을 개발하는 것이다.
 
여기에서는 사람이 작업하기 힘든 고방사선 구역 등에서 각종 시설의 검사, 유지보수, 사고대응, 해체 등에 대한 연구를 하고 있다.
 
특히 암스트롱(ARMstrong: Accident Response Manipulator) 로봇은 ‘원자력비상상황 무인대응체계 구축 및 운영’이라는 과제의 지원을 받아 현재 개발 중이며 이 연구개발은 총 6명의 연구원이 수행하고 있다.
 
우리 연구원들을 좀 더 소개하면 저는 전반적인 로봇 개발 방향을 결정하고 임기홍 박사는 로봇제어 설계 및 소프트웨어 전반을 담당하고 있다. 

또 로봇 하드웨어 설계 및 제작은 박재범(학연과정), 김홍준 학생(인턴과정), 제어 프로그램 개발은 임도현(학연과정), 신동호 학생(인턴과정)이 담당하고 있다.
 
한국원자력연구원 로봇응용연구실에서 암스트롱(ARMstrong: Accident Response Manipulator) 로봇을 연구개발하고 있는 박종원 박사, 임기홍 박사, 박재범·신동호·김홍준 학생./아시아뉴스통신=이기종 기자

- 로봇응용연구실에서 개발하고 있는 로봇은?
 
▷ 우리가 연구개발하고 있는 암스트롱 로봇은 지난 2011년 일본 후쿠시마 원전 사고와 같은 원자력 사고를 대비하여 개발하는 것이다.
 
원전 사고가 나면 높은 방사선으로 인해 사람이 직접 재난 상황에 투입되어 임무를 수행하기가 어렵기 때문이다.
 
실제 일본의 후쿠시마 사고에서도 초기에 고방사선으로 인해 사고 대응이 매우 어려웠다.
 
기존에 여러 가지의 로봇들이 재난 상황을 대비하여 개발되었지만 대부분 조종 가능한 무게가 10kg 이내로 약해서 사실상 실제 상황에서 활용하기가 제한됐다.
 
이에 암스트롱 로봇은 한 팔에 100kg 이상을 쉽게 조종이 가능해 무거운 물체도 쉽게 조작하고 사람의 팔의 구조를 모사하여 사람이 할 수 있는 작업을 그대로 수행 할 수 있는 것을 목표로 개발 중이다.

또 사람 팔 모양의 조작장치를 활용해서 전문 지식이 없이도 누구나 로봇을 손쉽게 운용을 할 수 있는 특징이 있다.
 
실제 견학을 온 학생들이나 일반인을 대상으로 조작하도록 해봐도 큰 무리없이 작동하는 것을 확인했다.
 
앞으로 암스트롱 로봇은 재난상황에서 소방관들이 하는 일인 문을 여닫거나 잔해물 처리, 밸브 조작, 위험물 이송, 인명 구조 등의 작업이 가능할 것으로 본다.
 
한국원자력연구원 로봇응용연구실에 개발하고 있는 암스트롱(ARMstrong: Accident Response Manipulator) 로봇의 설계도와 실제 제작 모습./아시아뉴스통신=이기종 기자

- 암스트롱 로봇 개발 과정은?
 
▷ 연구실에서 로봇을 직접 설계한다.

설계한 로봇은 시뮬레이션을 거쳐 디자인을 평가하고 3D 프린터로 인쇄와 조립해 검증한다. 
 
이후 금속 가공을 통해 로봇의 형태를 제작하고 로봇 제어기와 운용 프로그램도 직접 개발하여 연구실 내에서 작동시험과 병행하고 있다.
 
현재까지 2차 버전의 실물제작과 3차 버전의 설계안이 완성됐고 내년에는 4차 버전의 개발을 목표로 하고 있다.
 
이와 관련해 개발 과정을 소개하면 지난 2016년 1차 버전 로봇을 만들어 암스트롱 로봇의 아이디어를 검증했고 2018년부터 본격적으로 개발을 진행하여 2019년 현재 2차 버전을 기반으로 다양한 실험을 진행하고 있다.
 
또 3차 버전을 현재 설계 중이며 연말까지 양팔로봇으로 디자인 및 제작을 할 예정이다.
 
앞으로 2020년에는 3차 버전의 단점을 보완해 4차 버전의 제작과 다양한 실환경 시험을 통해 로봇의 운용성을 평가할 계획이다. 
 
한국원자력연구원 로봇응용연구실은 재난로봇인 암스트롱(ARMstrong: Accident Response Manipulator)이 벽돌을 들어서 드럼통으로 옮기는 실험을 하고 있다./아시아뉴스통신=이기종 기자


- 암스트롱 로봇 개발과정에서 애로사항은?
 
▷ 암스트롱은 유압을 활용하여 움직이는 로봇으로 기존에 관련 연구가 많지 않아 논문이나 특허 등 참고 할 수 있는 자료가 부족해 연구 초기 단계에서 많은 어려움을 겪었다.
 
또 실제 적합한 부품이 없어서 많은 부분을 직접 제작해야하는 어려움이 많았다.
 
제작 과정의 어려움을 간단하게 소개하면 암스트롱 로봇은 재난 상황을 대비하여 제작하고 있는 만큼 여러 가지 상황을 가정하여 많은 시험을 거치고 있다.
 
특히 중량물을 쉽게 핸들링 가능한지를 확인하기 위하여 100kg 이상의 물체를 들고, 끌고, 이동시키는 시험을 주기적으로 반복하여 로봇이 어느 상황까지 견딜 수 있는지 확인을 하고 있다.
 
이러한 시험과정에서 로봇이 부러지거나 작동불능 상황에 빠지기도 하는데 이때 다시 로봇을 정상 상태로 수리와 복구시키는 과정은 굉장히 시간과 노력이 많이 소요된다.
 
그래서 로봇이 사람과 유사한 크기에 중장비처럼 큰 힘을 내도록 하기 위해 강인한 설계와 손쉬운 제어를 하는데 많은 노력을 기울였다.
 
앞으로 비전문가도 쉽게 조작할 수 있는 형태로 개발하기 위해서 운용 조작 장치와 소프트웨어 개발에 공을 들이고 있다.
 
한국원자력연구원 로봇응용연구실은 재난로봇인 암스트롱(ARMstrong: Accident Response Manipulator)이 무거운 밸브를 조작하는 실험을 하고 있다./아시아뉴스통신=이기종 기자

- 암스트롱 로봇 개발(제작) 이후 기대효과는?
 
▷ 일본 후쿠시마 원자력 사고와 같은 일이 벌어질 경우 암스트롱 로봇이 사고대응을 할 수 있을 것이다.
 
또 원자력사고 뿐만 아니라 일반 재난 환경에도 로봇을 투입해 소방관과 같이 활동을 할 수 있을 것으로 기대하고 토목, 건설 현장에서 중장비를 대신하여 좀 더 복잡한 작업을 가능할 것으로 생각한다.
 
한국원자력연구원 로봇응용연구실은 개발 중인 암스트롱(ARMstrong: Accident Response Manipulator) 로봇에 필요한 로봇 팔 등 부품을 자체 제작하고 있다./아시아뉴스통신=이기종 기자

- 마지막으로 하고 싶은 말은?
 
▷ 현재까지 많은 로봇이 재난상황을 가정하고 개발됐지만 실제 재난 상황에선 활용된 사례는 드물다.
 
그러나 암스트롱 로봇을 완성도 있게 개발하고 다양한 현장 시험을 거치면 궁극적으로 재난상황에서 인명과 재산 피해를 줄일 수 있기를 기대한다.
 
앞으로 한국원자력연구원 로봇응용연구실에서는 다양한 로봇 기술을 개발해 원자력 에너지를 국민들이 더 안심하고 안전하게 전기 에너지로 사용하는데 기여하겠다.



dair0411@gmail.com

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