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美 MIT 학생들, 굴 양식장 작업 로봇 개발굴 표면 생물오염 막기 위해 1~2주마다 양식장 굴자루 뒤집는 작업 대체
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승인 2021.12.17  15:40:50
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▲미국 매사추세츠공대(MIT) 학생들이 굴의 표면에 자라는 생물오염을 막고 건강을 유지할 수 있도록 양식장 굴 자루를 뒤집어주는 로봇 ‘오이스타마란’을 개발하고 있다. 굴 껍질에 해양생물들이 붙지 않도록 양식장의 굴자루를 1~2주마다 뒤집어주는 힘든 일을 대신한다. (사진=MIT)

미국 매사추세츠공대(MIT) 학생 및 MIT 시그랜트(Sea Grant) 연구원들이 지역 굴 양식업자들과 협력해 굴양식업의 최대 난제 중 하나인 굴자루 뒤집기 작업 자동화 로봇을 개발하고 있다고 ‘MIT뉴스’가 최근 보도했다.

양식장의 굴 양식용 주머니는 1~2주마다 직접 손으로 뒤집어 줘야 생물 오염을 줄일 수 있다. 이는 힘들고 시간이 많이 드는 일이다. MIT 학생들은 굴의 표면에 자라는 생물오염을 막고 굴이 정상적으로 자랄 수 있도록 굴 자루를 알아서 뒤집어주는 로봇 ‘오이스타마란’을 개발하고 있다.

MIT 학생 미셀 콘버그는 졸업을 앞두고 마이클 트리안타필루 해양과학·공학과 교수와 노련한 굴 양식업자이자 해양생물학자인 워드와 함께 이 프로젝트를 수행했다. 트리안타필루 교수는 해안 환경과 경제를 보호하기 위해 미연방 정부에 의해 설립된 대학 기반 프로그램 네트워크의 일부인 MIT시그랜트(Sea Grant)를 맡고 있다.

세 사람이 로봇을 이용한 굴양식 자동화 프로젝트를 수행한 곳은 케이프코드에 있는 워드 소유의 ‘워드 아쿠아팜’이었다. 워드는 굴양식 상의 가장 큰 문제중 하나를 해결하기 위해 광범위하게 노력해 왔다. 그는 트리안타필루 교수에게 자신의 굴양식장에 있는 수천 개의 떠다니는 망사 굴 주머니 각각을 일년에 약 11번 뒤집어 줘야한다고 설명했었다.

양식장의 망사로 된 굴 자루를 뒤집어 주는 작업은 조류, 따개비, 그리고 물 표면 아래 주머니의 부분에서 자라는 다른 ‘생물 오염’ 유기체들을 공기와 빛에 노출시켜 마르고 쪼개지도록 해 준다. 이 작업을 해 주지 않으면 생육에 필요한 물이 굴에 흘러들어가지 못하게 된다.

이 작업을 위해 굴 양식장 직원이 카약을 타고 일일이 양식장의 망사로 된 굴자루를 뒤집어 줘야 한다. 이 작업은 단조롭고 거친 바다와 악천후에서 수행하는 경우도 많으며 인체공학적으로 해가 된다.

워드는 이 작업에 대해 “대체로 말해서 끔찍하다”며 “굴이 수확되기까지 60~70파운드(약 27~32kg)의 무게로 자라날 굴 자루를 뒤집어주기 위해 두 개 양식장 작업자에게 매년 3500달러(약 415만원)를 지불한다”고 덧붙였다.

콘버그는 이 문제를 제시하면서 기계공학, 해양공학, 그리고 전기공학 및 컴퓨터과학 분야의 6명의 학생들로 구성된 캡스톤 수업에 참여했고, 해결책들을 브레인스토밍했다. 그녀는 대부분의 해결책에는 굴 자루 뒤집기를 대신할 자율 로봇이 포함됐다고 말했다. 이 수업에서 두 개의 선체를 가진 카타마란을 사용하고 그 사이에 굴자루를 뒤집는 메커니즘을 둔 ‘오이스타마란(Oystamaran)’ 오리지널 버전이 탄생했다.

트리안타필루 교수는 로봇이 수행하는 작업이 다른 산업에 종사하는 로봇과 유사하지만, 학생들이 오이스타마란을 설계하면서 직면했던 특별한 어려움은 작업 환경이었다고 말한다.

그는 “우리는 스스로 추진해야 하고 깔끔하지 않은 환경에서 이 물체들을 찾아야 하는 부유식 장치를 가지고 있다. 이것은 해류, 바람, 파도에 따라 변화하는 환경에서 시각과 항해를 결합한 것이다. 매우 빠르게, 이것은 복잡한 작업이 된다”고 말했다.

콘버그는 지난해 5월 졸업 후 MIT 시그랜트에서 원래의 오이스타마란 중앙 뒤집기 메커니즘과 선박의 기본 구조를 만든 후 올봄 이 사업과 관련된 차기 캡스톤 수업의 실험실 강사로 일했다.

MIT 시그랜트 교육 관리자인 앤드류 베넷은 학생들을 가르쳤고 이들은 오이스타마란 2.0버전을 설계했다. 학생들은 이를 가지고 원격으로 여러 줄의 굴 자루를 뒤집을 수 있었다.

다음 단계에는 선박을 보다 자율적으로 만들어서 진수시켜 자율적으로 굴 자루를 항해한 뒤 이들을 뒤집고 떠났던 지점으로 복귀하게 하는 과정이 포함될 것이다. 곧 이 프로젝트와 관련된 세 번째 수업이 진행될 예정이다.

베넷은 이상적인 프로젝트 결과에 대해 “우리는 개념증명을 했다. 이제 업계의 누군가가 ‘알다시피 굴로 돈을 벌 수 있으니 내가 맡을게’ 하면 그들에게 넘겨주는 것이다”라고 말했다.

한편 그는 오이스타마란이 굴자루가 배열된 빽빽하게 들어찬 양식장 가운데로 들어가야 하는 예상치 못한 도전이 발생했다고 말한다. 베넷은 “로봇이 어떻게 물건을 부수지 않고 물건 사이를 흔들며 움직일 수 있는가? 어떻게든 흔들릴 수 있는데 이는 흥미로운 통제 문제다”라며 그에게 이 문제는 “좌절감보다는 흥분의 원천”이라고 덧붙였다.

트리안타필루는 오이스타마란이 업계 최초의 굴 자루 뒤집는 로봇이며, 이 프로젝트를 통해 로봇이 바다에서 매우 유용한 작업을 수행할 수 있으며, 미래의 바다양식 혁신을 위한 모델이 될 것이라고 말한다.

이성원  sungwonly09@gmail.com
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