[과학의 날]원자력연, 사람이 접근하기 어려운 곳에 '로봇' 투입한다

원자력연, 사람이 접근하기 어려운 곳에 투입할 로봇 개발

원자력연, 4차 산업혁명 중 로봇기술에 힘쏟아

제4차 산업혁명 시대에는 로봇, 인공지능(AI), 사물인터넷(IoT) 등 다양한 과학기술 분야 발전이 큰 역할을 할 것으로 전망된다. 한국원자력연구원(KAERI)은 이 중에서도 로봇기술의 발전에 집중하고 있다. 원자력연은 로봇을 원자력 분야에 적용하고, 적용범위를 넓히고자 R＆D(연구개발)에 힘을 쏟는 것이다. 차별화된 로봇기술 개발을 중점적으로 진행해 앞으로 10년 후 동북아 주변국 원자력 사고에 즉시 대응할 수 있는 무인대응 시스템을 구축하고 운영할 계획이다. 동시에 개발 기술이 실제 현장에서 활용될 수 있도록 시험시설 보강, 사고 시 기술지원 체계구축, 국제 표준화 등도 함께 진행하고 있다.


▲사람이 접근하기 어려운 곳에서 작업을 수행하는 로봇

원자력 시설용 로봇은 작업ㆍ환경ㆍ상황 등 복잡성으로 일반 산업용 로봇과 같은 자동화나 가정용 로봇과 같은 지능화보다는 작업자가 현장상황을 쉽게 인지하고 조작할 수 있는 원격조작성이 중요하다. 더욱 방사선 등으로 인한 극한환경에서 오작동 없이 동작할 수 있는 신뢰성도 관건이다. 개발한 기술은 국내 원자력 발전소에 가동 중 예측되지 않은 고장이 발생 시 실제 투입됐다. 원자로실 점검로봇은 고방사선 구역인 중수로형 원전 원자로를 점검하기 위한 로봇이다. 1999년부터 현장요청에 따라 활용됐다. 2차 계통 배관 점검로봇은 고방사선 협소 지역으로 작업자 직접 점검이 어려움 지름 500mm 이내의 소형 배관배부를 점검하기 위한 로봇이다. 최근 원자력시설의 운용 전 주기(유지보수ㆍ사고대응ㆍ제염해체)에 적용하기 위한 연구는 진행 중이다. 원전 증기발생기 전열관 검사용 이동로봇, 원자로 용기 검사용 수중 로봇팔, 실외 잔해제거용 무인화 시스템, 실외 모니터링용 무인화 시스템, 실내 모니터링용 로봇, 고중량 취급용 로봇팔 방사선 암치료용 로봇팔 등이 있다.

▲무인화로 사고대응에 나서는 로봇

사고대응을 위해 개발하는 로봇은 실외 잔해제거용 무인화 시스템, 실외 모니터링용 무인화 시스템, 실내 모니터링용 로봇 등이다. 우선 실외 잔해제거용 무인화 시스템은 원자력 사고 시 위험한 사고현장에 무인운전 중장비(지게차)를 투입해 사고 상황을 모니터링한다. 또 지게차의 포크를 이용해 잔해를 제거하거나 1톤 이상의 중량물을 이송 가능하다. 상용 지게차에 핸들, 엑셀, 제동기, 포크 레버 등을 조작할 수 있는 구동장치를 장착해 원격으로 조정이 가능하다. 이 기술은 다양한 차량과 중장비 등에 범용적으로 적용 가능한 기술로 원자력 비상상황 무인 사고대응장비 개발에 드는 시간과 비용을 줄일 수 있다. 재난 시 사고 조기 수습을 위해서는 많은 수의 다양한 장비가 재난대비용으로 구비돼야한다. 그러나 모든 장비를 구축해 재난대비용으로 보유하는 것은 막대한 비용이 소요된다. 따라서 일반적으로 널리 사용되는 산업용 중장비를 무인 운전할 수 있는 핵심기술을 갖춰 유사시에 쉽고 빠르게 장착할 수 있도록 한다. 또 산업용 중장비를 무인화함으로써 개발 비용은 줄이고 기간을 단축해 사고규모에 따라 필요한 수량의 장비를 단기간에 준비할 수 있다는 장점이 있다. 굴착기, 불도저 등 중장비의 종류에 관계없이 적용할 수 있는 기술이다. 이는 원자력 발전소 사고 발생 때 신속한 조기 탐지와 초기 대응을 시행해 대형사고로의 확산을 방지할 수 있다. 원전 사고뿐만 아니라, 대형 공장, 정유시설 등의 사고 및 재해 등 위험 환경에서 사고수습을 위한 장비로 활용 가능할 것으로 기대된다.

▲작업자 대신 사고 현장 상황을 신속하게 파악하는 로봇

실외 모니터링용 무인화 시스템은 원자력 사고 시 위험한 사고현장에 무인운전 이동체를 투입해 작업자 대신 현장상황을 신속하게 파악할 수 있는 로봇이다. 지진ㆍ쓰나미 등의 자연재해 탓에 접근이 제한된 환경에서 ATV을 무인화한 장치와 드론을 접목해 실외 모니터링용 무인화 시스템을 구축하고 시험 중이다. 이는 로봇 제어 차량에서 운용 가능한 기술이다. 지상에서 최대 시속 60km/h 고속주행이 가능하며, 연료를 보충해 장시간 동작이 가능하고 탑재 중량은 100kg 이상이다. 지상플랫폼과 드론을 조합해 공중에서 모니터링도 가능해 사고현장의 정보를 다각도로 관측할 수 있다. 무인 로봇을 이용한 방사선 탐지는 사람의 피해를 최소화하는 것이 목적이다.

▲사고 완화와 조기수습을 돕는 로봇

실내 모니터링용 로봇은 사고상황을 신속하게 파악해 사고 완화와 조기수습을 가능하게 할 전망이다. 또 평상시에도 로봇을 이용해 지속적인 모니터링을 수행해 사고발생 소지가 있는 요인을 제거해 사고를 사전에 예방할 수 있다. 원자력사고에 대응을 위한 무인 모니터링 장비를 구축해 만약의 사고에도 대비할 수 있는 재난 방재체계를 구축할 계획이다. 이 밖에도 제염해체를 위한 원자로 해체용 고중량 취급 로봇팔, 방사선 융합 기술을 통해 개발 중인 방사선 암치료용 로봇시스템 등이 있다.

※이 취재는 한국원자력연구원(KAERI)의 지원을 받았습니다.

최소망 기자 somangchoi@