한국생산기술연구원이 바다에 떠다니는 쓰레기를 수거하는 무인 청소로봇을 개발했다.

생기원은 해양로봇센터 하경남 박사가 원격 조종과 자율 이동이 모두 가능한 해양 부유쓰레기 수거로봇을 개발하고 충남 서천 홍원항에서 성공적으로 실증실험을 마쳤다고 29일 밝혔다 .

해양쓰레기의 대부분은 플라스틱, 스티로폼 등의 부유성 쓰레기로 경관을 해칠뿐 아니라 수중에 침전돼 해양생태계를 교란시키지만 수거율은 40%에도 못 미치는 실정이다.

특히 조류나 파도에 실려 항·포구에 유입된 해양쓰레기의 경우 방파제, 부잔교, 계류중인 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.

연구팀은 기획단계에서부터 지역주민, 지자체(충남도)로 구성된 리빙 랩(Living Lab.)을 운영해 항·포구의 환경, 쓰레기 밀집지역 및 종류, 수거방법 등에 대한 의견을 듣고 시스템 설계에 반영했다.

특히 수요자가 직접 개발 과정에 참여해 국내 항·포구의 특성에 맞는 수거로봇 개발 사양을 결정하고 그 결과를 해상 실증까지 연계해 수정·보완한 사례는 최초다.

리빙랩을 통해 도출된 목표는 파고가 있는 해양 환경에서 초속 1.2m의 속도로 4~6 시간 운용할 수 있는 무게 250㎏급 수거로봇이었다.

연구팀은 먼저 원격조종 방식 과 자율수행 방식이 모두 가능한 테스트 플랫폼을 설계하고 해양로봇센터 내 공학수조에서 성능 시험을 통해 시스템 설계를 확정했다.

운영 환경에 따라 쓰레기가 밀집된 좁은 구역에서는 사람이 개입해 수거 로봇을 원격조종하고 상대적으로 넓은 구역에서는 수거로봇 스스로 GPS 기반의 항법시스템을 활용해 자율적으로 이동하며 작업을 수행할 수 있는 투 트랙(Two Track) 방식이다.

원격조종을 위해 1㎞ 이상 떨어진 곳에서도 제어 가능한 원격 제어기술을 개발했고 조종법이 쉽고 제작비용이 저렴한 무선 컨트롤러를 적용해 사용자 편의성을 높였다.

또 로봇운용체계(ROS)에 기반한 자율주행 알고리즘, GPS와 IMU(Inertial Measurement Unit)를 융합한 위치 추정 알고리즘, 장애물 충돌 방지 알고리즘 등을 설계해 정해진 구역 내에서 수거로봇 스스로 이동하며 작업을 수행할 수 있는 자율제어기술을 개발했다.

외형은 가벼우면서도 강 한 섬유강화플라스틱(FRP·Fiber Reinforced Plastics)을 소재로 사용해 유선형의 쌍동선 형태로 제작됐다. 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 충남도에 이관됐다.

충남도는 지난 17일 태안 천리포해수욕장에서 개최된 ‘해양쓰레기 사냥대회’에 수거로봇을 투입한 바 있고 도서지역과 절벽, 동굴과 같은 사각지대의 해양쓰레기 수거 등으로 활용 범위를 넓힐 계획이다.