▲ 아르곤국립연구소가 원격 제어 로봇시스템을 시연하고 있다.(사진=아르곤국립연구소)

미국 에너지부(DOE) 산하 아르곤국립연구소(Argonne National Laboratory) 과학자들이 핵폐기물 등 위험 폐기물 처리 작업에 활용할 수 있는 원격제어 방식 양팔 로봇 시스템을 설계해 테스트하고 있다고 테크엑스플로어가 18일(현지 시각) 보도했다.

이 프로젝트는 아르곤국립연구소, 오크리지국립연구소(ORNL·Oak Ridge National Laboratory), 노스웨스턴대, 일리노이 시카고대(UIC)가 공동으로 추진하며, 2023년 시작해 3년 동안 진행된다.

이 기술은 아직 프로토타입 단계에 있다. 장기적인 목표는 에너지부 산하 ‘비상관리사무소’(Office of Emergency Management)가 감독하는 미국 내 핵 시설의 폐기물을 처리하는 것을 지원하기 위해 협동로봇과 새로운 디지털 기술을 활용하는 데 있다. 이 기술은 핵 폐기물 처리뿐 아니라 다른 용도에도 활용될 수 있을 것으로 기대된다 .

원자력산업계는 수십년간 핵 방사선 격리시설인 핫셀(hot cell)과 글로브박스(glovebox) 시스템을 활용해 방사성 물질을 취급했다. 조작자는 기계적 매니퓰레이터(조작기) 또는 장갑을 사용해 핫셀내 방사능 물질을 옮길 수 있다. 하지만 이 방식은 수동으로 조작해야 하며 작업 현장으로 시스템을 이동할 수 없기 때문에 유용하지 않다. 아르곤국립연구소가 개발한 이동식 로봇 핫셀 시스템은 현장에 쉽게 배치할 수 있기 때문에 현재 처리 방식을 로봇으로 자동화할 수 있다.

아르곤국립연구소는 최근 ORNL의 방사성 물질 처리 시설에서 로봇 시연회를 개최했다. 원격 로봇 기술을 사용해 핫셀 내 모의 핵폐기물 용기(컨테이너)를 조작했다. 연구팀은 양팔 로봇을 원격으로 조작해 모의 핵폐기물 용기를 열어 내용물을 검사 및 분류하고, 용기들을 닫는 과정을 시연했다. 로봇 시스템은 아르곤연구소의 혼합현실 디지털 트윈 플랫폼에서 작동한다. 이 시스템은 가상 모델, 감각 디스플레이, 하드웨어 제어 기술을 통합해 설계했다. 디지털 트윈은 설계, 훈련 운영, 그리고 분석을 포함한 원격 운영 시스템의 모든 단계에서 최적화를 지원한다.

원격 조작자는 가상현실 헤드셋과 터치 감응형 햅틱 장갑을 착용하고, 로봇을 물리적으로, 또는 가상 환경에서 동시에 조작할 수 있다. 터치 감응형 장갑은 작업자가 자연스러운 방식으로 효과적으로 물체를 만지고 느낄 수 있도록 해준다.