항구·포구 맞춤형 바다쓰레기 청소하는 수거로봇 개발… 서해안서 사용될 듯

생기원, 무인 로봇시스템 개발로 수거 자동화·첨단화 기반 마련
서천 홍원항서 실증시험 거쳐 충남도에 이관… 다양한 곳 활용

서천 홍원항에서 해상 실증시험 중인 모습. 생기원 제공

국내 연구진이 바다 쓰레기를 청소하는 무인 청소로봇을 개발했다. 서천에서 실증을 마쳤으며 충남도에 이관돼 곳곳에서 활용이 가능할 것으로 전망된다.

29일 한국생산기술연구원(이하 생기원)에 따르면 해양로봇센터 하경남 박사 연구팀은 원격 조종과 자율 이동이 가능한 해양 부유쓰레기 수거로봇을 개발하고 서천 홍원항에서 실증실험을 진행했다. 개발된 수거로봇 시제품은 시험평가에서 무게·속도·운용시간·통신거리 전 항목에서 목표로 한 성능을 만족시키는 것으로 나타났으며 실증시험 후 충남도에 이관됐다.

해양쓰레기 대부분은 플라스틱과 스티로폼 등 부유성 쓰레기로, 경관을 해칠 뿐 아니라 수중에 침전돼 해양생태계를 교란을 야기한다. 해안가 줍깅 등 개인 차원에서의 활동을 비롯해 지자체가 해양쓰레기 수거에 대대적으로 나서고 있지만 수거율은 40%에 못 미치는 실정이다. 조류나 파도에 실려 항구나 포구에 유입된 해양쓰레기는 방파제, 부잔교, 계류 중인 선박 사이에 쌓이기 때문에 사람이나 대형 수거선박이 접근하기 어렵기 때문이다.

그동안 해양 부유 쓰레기 문제를 해결하기 위해 다양한 형태의 시스템 개발이 추진됐지만 항·포구에 특화된 수거장치 개발은 없었다.

연구팀은 기획단계에서부터 지역주민과 충남도로 구성된 리빙랩을 운영해 항·포구의 환경, 쓰레기 밀집지역과 종류, 수거방법 등에 대한 의견을 듣고 시스템 설계에 반영했다. 수요자가 직접 개발 과정에 참여해 국내 항·포구의 특성에 맞는 수거로봇 개발 사양을 결정하고 그 결과를 해상 실증까지 연계해 수정·보완한 사례는 처음이다.

리빙랩을 통해 도출된 목표는 파고가 있는 해양 환경에서 초속 1.2m의 속도로 4~6시간 운용할 수 있는 무게 250㎏급 수거로봇이었다. 연구팀은 먼저 원격조종 방식과 자율수행 방식이 모두 가능한 테스트 플랫폼을 설계하고 해양로봇센터 내 공학수조에서 성능 시험을 통해 시스템 설계를 확정했다.

해양 부유쓰레기 수거로봇 측면.

원격조종을 위해 1㎞ 이상 떨어진 곳에서도 제어 가능한 원격 제어기술을 개발했으며 조종법이 쉽고 제작비용이 저렴한 무선 컨트롤러를 적용해 사용자 편의성을 높였다. 또 로봇운용체계(ROS)에 기반한 자율주행 알고리즘과 GPS, 이동 물체의 속도와 방향을 측정하는 IMU를 융합한 위치 추정 알고리즘, 장애물 충돌 방지 알고리즘 등을 설계해 정해진 구역 내에서 수거로봇 스스로 이동하며 작업을 수행할 수 있는 자율제어기술을 개발했다.

외형은 가벼우면서도 강한 섬유강화플라스틱(FRP)을 소재로 사용해 유선형의 쌍동선 형태로 제작됐다. 크기는 이동의 편의성을 고려해 1톤 트럭에 실릴 수 있는 규모며 좁고 복잡한 구역에서 선체가 걸리는 일이 없도록 구성 장비는 모두 내부에 탑재했다.

이번 성과는 충청남도가 과학기술정보통신부, 행정안전부가 주관하는 '주민공감 현장문제해결사업'에 선정되면서 개발을 시작했다. 충남도는 9월 17일 태안 천리포해수욕장에서 개최된 '해양쓰레기 사냥대회'에 수거로봇을 투입한 바 있으며 도서지역과 절벽, 동굴과 같은 사각지대의 해양쓰레기 수거 등으로 활용 범위를 넓힐 계획이다.

하경남 박사는 "운영 환경에 따라 쓰레기가 밀집된 좁은 구역에서는 사람이 개입해 수거로봇을 원격조종하고 상대적으로 넓은 구역에서는 수거로봇 스스로 GPS 기반의 항법시스템을 활용해 자율적으로 이동하며 작업을 수행할 수 있다"며 "소형항 포구에서 원활한 이동이 가능한 형상으로 설계 제작됐다"고 설명했다. 임효인 기자