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북극 바다 탐험에 나서는 자율수중 로봇 '폴라리스'몬테리만 해양연구소, 우즈홀해양연구소와 협력해 개발
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승인 2020.03.11  16:00:51
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▲ 폴라리스를 얼음 덩어리 아래로 투하하는 모습(사진=MBARI)

빙하로 뒤덮혀있는 북극의 바다에 자율수중 로봇(AUV·Autonomous underwater vehicles)을 투입해 기름 유출과 녹조 현상 등을 찾아내는 프로젝트가 머지않아 실현될 전망이다.

과학 전문 사이트인 ‘Phys.org’에 따르면 미국 캘리포니아에 있는 몬테리만 해양연구소(MBARI·Monterey Bay Aquarium Research Institute)는 우즈홀 해양연구소(WHOI·Woods Hole Oceanographic Institute)와 협력해 얼음으로 뒤덮혀 있는 북극 바다에 장기간 활동이 가능한 자율수중 로봇인 ‘폴라리스(Polaris)’를 투입해 탐사 활동을 벌인다는 계획이다.

연구팀은 이 프로젝트를 추진하기 위해 메인주 보그 호수(Bog Lake)위의 얼음덩어리를 직사각형 형태로 뚫고 어뢰처럼 생긴 폴라리스 로봇을 호수 안으로 밀어넣었다. 폴라리스는 기존의 자율수중 로봇과 달리 차가운 바다에서 장기간 활동이 가능하도록 설계된 '장거리 자율수중 로봇(LRAUV·long-range autonomous underwater vehicle)'이다. 얼음 덩어리 아래에서 탐색 활동을 벌이는 첫번째 AUV로 기록되고 있다. 최종적으로 폴라리스는 빙하로 뒤덮혀 있는 북극 바다에서 기름 유출과 녹조 현상을 탐지하는 활동을 벌일 계획이다.

▲ 폴라리스를 싣고 이동하는 모습(사진=MBARI)

폴라리스는 한번 입수하면 바다속에서 수주 동안 머무를 수 있도록 개발됐다. 기존의 AUV와 달리 각종 센서 장비를 싣고 장기간 바닷속을 관찰할 수 있는데, 데이터 수집을 위해 연구용 선박이나 전문가를 투입하는 것보다 훨씬 비용 효과적인 방식으로 평가되고 있다. 한번 입수하면 2만5천 시간 가량 바다속에 머무를 수 있다.

MBARI 수석 소프트웨어 엔지니어인 '브라이언 키프트(Brian Kieft)'는 기존 AUV가 기껏해야 하루나 이틀 정도 동작할 수 있는데 비해 LRAUV는 수주 동안 바다속에 머무를 수 있다고 소개했다. 또 대부분 AUV는 자신의 위치를 확인하기위해 일시적으로 수면으로 올라와 GPS 신호를 수신해야한다. 하지만 위에 얼음 덩어리가 있다면 위치 확인을 위해 표면으로 올라오는 것은 더 이상 좋은 선택이 아니다.

이같은 문제를 우회하기위해 폴라리스는 얼음 바다 밑에 설치한 음향 표시장치(acoustic beacon)를 인식해 접근하고, 소나(sonar)를 이용하는 방식으로 자신의 위치를 확인할 수 있다.

과학자들은 폴라리스가 빙하 아래를 여행하는 동안 얼음 구덩이 아래에 설치한 수중 음향 트랜스듀서(전환기·transducer)를 통해 수집한 데이터들을 다운로드할 수 있다. LRARV는 최대 5km까지 떨어져 있는 음향 표시장치를 찾아낼 수 있다. 얼음 덩어리를 또 뚫어 트랜스듀서를 추가 설치하면 수중 로봇의 활동 반경이 그만큼 넓어지는 셈이다. 이를 통해 과학자들은 재빠르게 로봇이 수집한 데이터를 받아볼 수 있고, 바다에서 어떤 일이 일어나고 있는지를 알 수 있다.

LRAUV는 임무를 마치면 도킹 스테이션을 찾아 재충전에 들어간다. 도킹 스테이션은 얼음 밑으로 대롱대롱 매달려 있는데, 2개의 금속성 ‘수염(whiskers)’으로 이뤄져 있다. 도킹 스테이션은 로봇이 쉴 수 있는 유일한 장소이기도 하다.

LRAUV는 북극 바다속에서 활동하기 위해 매우 험한 기후 조건을 견디도록 설계됐다. 또 바닷속을 빠르게 오염시키는 기름 유출을 찾아내기 위해 기름이 집중되어 있는 곳을 발견할 수 있는 측정 장치가 탑재되어 있다. 미 해안경비대에 따르면 북극 바다는 선박의 이동량이 점점 많아지고 석유 탐사도 적극적으로 이뤄지고 있다. 따라서 기름 유출 사고가 발생해 해양을 오염시킬 가능성도 높아지고 있다. 바닷속을 모니터링해야하는 이유다.

연구팀은 3월 중에 오대호에서 LRAUV를 테스트하고, 이어 6월에는 알라스카에서 테스트를 진행할 예정이다. MBARI는 이와 함께 우즈홀 해양연구소에 LRAUV의 설계에 관한 라이센서를 부여해 추가적인 장치를 개발할 수 있도록 지원한다는 계획이다.

장길수  ksjang@irobotnews.com
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