굵기가 얇아 내경 15㎝의 배관 탐사가 가능하며 90도로 꺾인 배관을 이동할 수 있을 만큼 유연하기도 하다
익스플로러-II
길이: 2.4m
중량: 30㎏
배터리 수명:8시간
점검 속도:초당 10㎝
개발비:150~200만 달러
무선 통달거리: 최소 300m
존데 코일
두 개의 존데 코일이 자기장을 생성한다. 이 자기장으로 로봇의 위치가 파악되며 시스템 고장 시 손쉽게 회수할 수도 있다.
주행 모듈
로봇의 맨 앞과 맨 뒤에 각각 무(無) 브러시 모터가 달려 있다. 때문에 배관 속 LNG의 흐름과 상관없이 독자적 움직임이 가능하다.
다리
이 로봇에는 총 15개의 다리가 달려있다. 각 다리는 배관의 내경에 맞춰 각도가 자유롭게 조절된다.
내장형 컴퓨터
로봇의 32비트 신경중추 2개로 제어되는 내장형 컴퓨터가 조향, 동영상 촬영, 다리의 전개와 철회, 무선통신 등 필수기능을 통제한다.
우레탄 바퀴
다리에 부착된 폭 2.5㎝의 우레탄 바퀴가 배관 내벽과 접촉하며 이동한다. 이 바퀴는 마찰력이 높아 수직 배관도 기어오를 만큼 충분한 견인력을 발휘한다.
리튬폴리머 배터리
전력 모듈 내부에 완벽 밀봉돼 있는 배터리가 8시간 이상 동력을 제공한다. 1년이면 수천 ㎞의 배관을 탐사해야 할 로봇에게 이는 매우 중요한 능력이다. 익스플로러-II 1대와 1명의 조종자만으로 하루 약 3.2㎞의 배관을 점검할 수 있다.
어안렌즈 카메라
기존 PIGs가 급격히 휘어진 배관을 이동할 수 없었던 것은 시야가 좁아 길을 찾을 수 없었기 때문이다. 반면 익스플로러-II는 맨 앞과 맨 뒤 모듈에 190도의 시야각을 자랑하는 어안렌즈 카메라가 채용돼 있다. 이 영상을 보며 조종자는 부식 등의 문제를 파악하고 진로를 결정할 수 있다.
관절
각 모듈을 이어주는 관절은 어느 방향으로든 90도로 꺾인다. 급격한 각도로 몸체를 휠 수 있어 로봇의 이동성이 보장된다.
전류 센서
로봇의 다이내믹 전자기 코일이 배관 내에 자기장을 형성하는데 전류 센서가 이 자기장의 세기를 탐지한다. 세기가 조금이라도 변하면 배관의 두께가 다르다는 의미며 이는 곧 배관 부식이나 파열이 진행 되고 있음을 말한다.
문제는 이들도 노후가 진행되면서 점검 필요성이 매우 커졌다는 점이다. 이에 에너지기업들은 주철 및 강철 소재의 노후 배관을 단계적으로나마 플라스틱 배관으로 교체 중이다.
하지만 PIGs를 이용한 방법이 새 배관을 설치하는 것보다 비용대비 효과가 뛰어나다. 이 점에서 미국 카네기멜론대학의 로봇공학자 하겐 쉠프 박사팀은 새로운 배관 검사 로봇의 필요성에 주목했다.
그리고 지난 10년간 미 항공우주국(NASA)과 에너지부(DOE)로부터 100만 달러의 연구비를 지원받아 연구한 끝에 최근 PIGs를 대체할 무선조종 로봇 '익스플로러-II'를 선보였다.
중량 30㎏, 길이 2.4m의 이 로봇은 마치 비엔나소시지처럼 생겼다. 다수의 관절로 분할돼 있어 자유자재로 휘어지고 방향전환이 가능하다. 또한 강력한 구동렬에 힘입어 원하는 곳에 정지할 수도 있다.
유체에 밀려 떠내려가기만 했던 기존의 PIGs와는 다르다. 전류센서를 채용, 배관에 생긴 사소한 이상까지 확실히 포착한다. 기존 PIGs는 영구자석을 이용해 배관 내벽의 자화(磁化)를 탐지, 부식정도를 체크했는데 이때의 자기장이 PIGs의 이동속도를 낮추는 단점이 있었다.
반면 익스플로러-II는 영구자석 대신 소형 전자장 코일을 채용, 이동속도가 전혀 저하되지 않고 동일한 탐지능력을 발휘한다. 이 로봇은 얼마 전 펜실베이니아에서 PIGs의 투입이 불가했던 600m의 파이프라인을 점검하며 성능을 인정받았다. 지금은 캐나다의 한 가스기업을 통해 상용성 테스트를 진행 중이다. 쉠프 박사의 말이다.
"스스로 안전한 설계를 해냈다고 믿기까지 많은 고비를 넘겼습니다. 익스플로러-II는 위험한 폭발물질 속에서 사용된다는 점을 항상 염두에 두고 연구 했습니다."
