이번 2016 국제필드로봇포럼에선 주요 정부 출연연구소와 전문 기관에서 개발하고 있는 다양한 필드로봇이 소개돼 큰 관심을 끌었다. 국방과학연구소 고등기술원 박용운 원장이 ‘자율주행 기술에 기반한 국방로봇의 R&D 전략’, KIST 이우섭 박사가 ‘한국형 달탐사 로버 개발을 위한 선행 연구’, 한국로봇융합연구원 재난로봇 연구센터 서진호 박사가 ‘재난로봇 기술의 실상’, 한국원자력연구원 정경민 박사가 ‘한국 원자력산업에서의 로봇 응용기술’, DGIST 웰니스융합연구센터 손병락 박사가 ‘무인비행기(UAV)를 이용한 수질 환경 감시시스템’ 등에 대해 발표했다.

▲자율주행 기술에 기반한 국방로봇의 R&D 전략(국방과학연구소 국방고등기술원 박용운 원장)

▲ 국방과학연구소 국방고등기술원 박용운 원장

지난 12년동안 국방 로봇 개발 과제를 수행하면서 자체적으로 규정한 '자율 레벨6 단계'를 완료하고 이제는 자율 레벨 7단계로 나아가고 있다. 그동안 오픈 소프트웨어 아키텍처, SOA 기반 미들웨어 개발, IP기반의 로봇 센서 개발 및 적용에 주력했다.

앞으로는 비대칭 상쇄전략을 추진하기 위해 인공지능과 무인시스템으로 가겠다는 목표를 새로 설정했다. 기존의 오픈 소프트웨어 아키텍처, 표준화와 함께 신뢰할만한 수준의 자율성을 확보하고 수상ㆍ육상ㆍ공중에서 활약하는 통합 군집 로봇 기술 확보에 역점을 둘 생각이다. 이동 로봇의 핵심 기술인 다양한 SLAM기술을 확보했으며, 그래프 SLAM이라는 기술도 개발중이다.

앞으로 자율성에 관한 표준화를 추진하고, 국방 로봇을 테스트할 수 있는 테스트베드 환경도 구축할 계획이다. 자율성 표준화와 테스트와 관련해 굳이 미국 표준과학연구기관인 NIST를 따라갈 필요는 없다고 본다. 얼마전 기지방호로봇을 실전 배치하기로 최종 결정했으며 2026년경 전투로봇을 배치할 계획이다. 레스큐 로봇 개발프로젝트는 현재 4년차이며 생체모방 로봇은 5년차 연구 중이다.

▲한국형 달탐사 로버 개발을 위한 선행 연구(KIST 이우섭 박사)

▲ KIST 이우섭 박사

KIST는 2015년 독자 프로젝트로 한국형 달탐사 로버 개발 프로젝트를 진행했다. 달은 화성에 비해 로버의 통신 시간이 짧은데 비해 극한 기온에 견뎌야한다는 한계를 갖고 있다. 현재 개발된 로버는 열제어 장비, 통신장비, 과학장비 등이 탑재되며 초당 1cm의 속도로 움직일 수 있다. 무게는 10kg이다.

올해부터 항공우주연구원의 요구 사항에 따라 'Command & Telemetry'를 구현할 수 있도록 로버 개발을 추진하고 있다. 로버의 활동 기간은 3개월로 잡고 있으며, 불가할 경우 14일을 견디도록 설계할 것이다. 무게는 20kg이며 궤도선과 착륙선을 통해 지구와 통신을 수행하게 된다. 조만간 미션 시나리오에 이어 커뮤니케이션 시나리오를 확정할 계획이다. 로버는 4개의 모터를 이용해 4개의 바퀴와 4개의 휠스티어링을 조작할 예정이다. 현재 성균관대가 달표면 지도 제작에 관한 개발을 진행 중이다. 로버는 기본적으로 전복되는 상황을 고려하지 않고 개발되고 있다.

▲재난로봇 기술의 실상(한국로봇융합연구원 재난로봇 연구센터 서진호 박사)

▲한국로봇융합연구원 재난로봇 연구센터 서진호 박사

국민안전로봇사업은 대형 복합재난 발생시 소방관들이 재난 현장 상황을 신속하게 파악하고 인명을 빨리 구조하는 데 목적이 있다. DRC(Disaster Robotics R&D Center)는 크게 재난 상황에 신속히 대응하는 로봇 시스템의 개발, 핵심 컴포넌트 기술 개발, 인증테스트 인프라 구축 등 조직으로 구성된다. 신속 대응 로봇시스템 부문은 실내 정찰 로봇, 장갑형 로봇, 통합운영시스템 등을 담당한다. 핵심 컴퍼넌트 부문은 농연 시각화센서, 생존자 감지센서 등의 개발을 담당하며 인증 인프라 부문은 로봇랩, 인증 테스트 시설 구축, 야외 테스트 빌딩 등 인프라 구축을 담당하게 된다.

국민안전로봇 개발 프로젝트는 1단계로 핵심 기술의 개발을 추진하고, 2단계로 관련 기술 통합과 기술 검증 작업을 하게 된다. 3단계 사업은 통합 검증 테스트와 상용화 과정을 추진한다. 전체 프로젝트 기간은 6년이다. 주요 개발 내용은 지상 이동플랫폼, 공중 이동 플랫폼, 실내 커뮤니케이션 모듈 등이다. 드론이 실제로 사고 현장 내부로 들어간다. 파괴된 기존 통신망 대신에 새로운 커뮤니케이션 시스템도 구축한다.

이동형 통합 운용시스템을 통해 다중로봇을 통합 관리할 수 있도록 할 계획이다. 다중로봇 환경정보를 실시간으로 시각화해 재난 현장을 종합적으로 판단할 수 있도록 하겠다는 것이다.

▲한국 원자력산업에서의 로봇 응용기술(한국원자력연구원 정경민 박사)

▲ 한국원자력연구원 정경민 박사

현재 국내에는 24개의 원자력발전소가 있는데 로봇은 크게 유지보수, 위기대응, 발전소 해체 및 오염물질 제거 등의 차원에서 이뤄지고 있다. 이들 원전 시설은 사람이 접근하기 어려운 곳이기 때문에 로봇을 투입할 수 밖에 없다.이들 3개의 분야 가운데 그동안 연구 개발 및 적용이 가장 활발했던 곳은 유지보수 분야였다. 지난 30여년간 다양한 유지보수용 로봇을 개발해 현장에 적용했으며 상당한 성과가 있었다. 원전 주요 시설물의 균열 부위를 파악하거나 원전용 수조관리 등에 투입하는 로봇들이 대표적인 성과물이다. 앞으로는 원전의 수명주기에 맞춰 원전 해체 및 오염 물질 제거용 로봇 개발에도 힘을 쏟을 계획이다.

아울러 현재 국내 개발된 모든 로봇을 대상으로 실제 원전 위기 상황에서 기능을 테스트하는 시연 방안을 추진하고 있다. 국내 로봇 연구기관들의 협력을 부탁한다.

▲무인비행기(UAV)를 이용한 수질 환경 감시시스템(DGIST 웰니스융합연구센터 손병락 박사)

▲ DGIST 웰니스융합연구센터 손병락 박사

DGIST는 드론을 이용해 수질 환경을 감시하는 시스템인 ‘WEMS(Water Environment Monitoring System)’를 개발하고 있다. 사람이 배를 타고 나가 수질 평가를 위한 샘플을 수집하는 것이 아니라 드론이 해당 지역으로 비행해 수면에 착륙한 후 샘플을 수집하는 것이다. 환경부의 기준에 맞춰 샘플을 채취해야한다.

그동안 ‘가오리’라는 드론 시스템을 개발해 샘플 채집 테스트를 진행했으며, 현재 후속 연구를 진행하고 있다. 헥사콥터를 이용해 샘플을 채집하는 것인데, 완전 자율미션 수행을 위한 비행제어시스템과 통합 수질환경 모니터링 플랫폼을 개발할 계획이다. 비행 시간을 크게 늘리는 것도 연구의 중요한 부분이다.