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美카네기멜론대, 천연가스 배관망 매핑하고 수리하는 로봇 개발에너지부 자금 지원으로 프로젝트 수행
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승인 2024.02.13  17:03:35
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▲ 크롤링 로봇이 배관망 내부를 이동하고 있다(사진=CMU)

美 카네기멜론대 로봇공학연구소(Robotics Institute) 연구팀이 천연가스 배관망에 관한 지도를 만들고, 고장난 부위를 수리할 수 있는 모듈러 로봇을 개발했다고 지난 2일(현지 시각) 밝혔다.

CMU 연구팀이 개발한 모듈식 로봇은 천연가스 배관망 내부로 기어들어가 배관망에 관한 지도를 만들고, 노후화 또는 균열이 발생한 파이프를 감지하고, 내벽을 따라 수지(resin) 코팅 작업을 수행할수 있다.

미국 에너지부(DoE)에 따르면, 지하 파이프라인을 통해 미국 7500만 가구와 500만 이상의 상업적인 고객들에게 천연 가스를 운반한다.

이 천연가스는 120만 마일(약 193만 1213km)에 달하는 배관망 본선과 90만 마일(약 144만 8410km)의 서비스망을 통해 운반된다. 이 파이프들은 비싸고 수리하는 게 어렵다. 사람들이 들어갈 수 없을 정도로 직경이 작고, 일부는 너무 낡아서 지도가 그려진 적이 없다. 이를 방치하면, 파이프들은 계속 부패한다.

연구팀을 이끌고 있는 호위 초셋(Howie Choset) 교수는 "미국의 배관망이 붕괴되고 있으며, 교체하거나 수리해야 한다. 우리는 파이프가 어디에 있는지, 그리고 파이프들의 현재 상태를 잘 모르기 때문에 첫 번째 단계로 파이프가 어디에 있는지 지도를 작성해야 한다"고 말했다.

CMU 로봇연구소는 과거에 뱀 로봇을 전문적으로 개발해왔다. 이번 프로젝트는 미 에너지부의 '아르파-E(Advanced Research Projects Agency-Energy)'와 '리페어(Rapid Encapsulation of Pipelines Avoiding Intensive Replacement)' 프로그램의 지원으로 이뤄졌다.

연구팀은 뱀 로봇 대신 파이프 내부를 기어다닐 수 있는 크롤링 로봇을 만들었다. 연구팀에 따르면 이 로봇은 기존의 크롤링 로봇보다 훨씬 강력하며, 무거운 짐을 싣고 이동할 수 있다. 뛰어난 지도 작성 능력을 갖추고 있다.

이 로봇은 3개의 바퀴를 갖고 있으며, 최대 60파운드(약 27kg)의 페이로드를 지원한다. 8시간동안 약 9마일(약 14.48km)의 파이프를 검사할 수 있으며, 약 1.8마일(약 2.9km)의 파이프를 수리할 수 있다. 연구팀은 라이다, 레이더 등 기존의 전형적인 센서를 사용할 수 없었기 때문에 좁은 공간에서 작동하는 고해상도 광학 센서를 개발했으며, 좁은 공간에서 작동하는 라이다와 비전 시스템을 만드는 방법도 알아냈다. 또한 로봇에 회전 노즐이 있는 모듈을 장착했다. 이 노즐은 로봇이 파이프 벽을 따라 나선형으로 움직이면서 수지를 도포할 수 있도록 지원한다. 연구팀은 일리노이대학과 협력해 수지 또는 바셀린 타입의 물질을 개발했다.

이 로봇은 모듈형으로 만들어졌기 때문에 필요에 따라 구동 트레인, 바퀴, 센터 패키지, 수지, 전원을 바로 교체할 수 있다. 연구팀은 현재 직경 12인치의 파이프 내부를 이동할 수 있는 로봇을 개발했으며, 6인치 파이프를 위한 버전을 만들고 있다고 밝혔다. 향후 직경 2인치 파이프에 적합한 로봇도 가까운 시일내 개발한다는 계획이다.

장길수  ksjang@irobotnews.com
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