재난현장의 안전 지킴이 지능형 ‘로봇'

각종 재난현장에는 언제나 구조대가 신속하게 달려갑니다. 하지만 구조대의 안전마저 위협받는 상황에선 선뜻 진입하기기 어렵습니다. 지난 1995년 삼풍백화점 붕괴 때 그렇고, 올해 일본에서 발생한 후쿠시마 원전사고 때도 그랬습니다. 특히 후쿠시마 원전 폭발 당시 촌각을 다투는 급박한 상황이었지만 엄청난 양의 방사능이 유출되고 있어 섣불리 침투하기 어려웠습니다. 물론 사지로 들어가겠다고 자처한 대원도 드물었지요. 일본 원전 사고가 진정되면서 여러 보고서가 나왔습니다. 그 중 KEIT 로봇 PD실에서 나온 ‘재난대응 로봇의 개발 현황 및 전망’을 눈여겨봐야 하겠습니다.(▶바로가기) 로봇이라 하면 영화 에서나 본 것 같은데 재난현장에 구조대원의 역할을 맡게 된다니 고개가 갸우뚱해지나요? 그렇다면 이번 8월호를 주목하시기 바랍니다.

01.재난대응 로봇이란?

재난대응 로봇이란 각종 재난 상황에서 사고의 확산을 막고 사고 처리를 위한 로봇 시스템 입니다. 대형 재난상황에서 구조대원 투입이 여의치 않거나 불가능한 경우 재난대응 로봇을 투입해 사고를 수습하는 역할을 맡지요. 방사능 유출, 붕괴 위험이 있는 화재현장에서 톡톡한 역할을 할 것으로 보여 많은 이들의 기대를 모으고 있습니다. 아울러 로봇 기술 혁신과 함께 각 산업분야에 로봇의 필요성 증가로 재난극복 및 인명구조용 로봇 시장도 크게 성장할 것으로 전망됩니다.

영화에서나 봐왔던 로봇이 어느덧 일상생활로 성큼 다가왔다. 도우미 역할을 충실히 해내고 있는 공공안전 로봇은 무엇이 있는지 살펴보자.

재난대응 로봇의 활약상

지난 3월 11일 일본 후쿠시마 지진 피해자들을 구조하기 위해 로봇이 동원됐다.
뱀형 로봇은 쓰나미로 쓸려온 잔해 속에 있던 피해자를 구조해 냈다. 당시 이 피해자를 덮고 있던 잔해는 7m에 달했다. 뱀형 로봇은 유선형 몸체의 장점을 십분활용한 사례다. 이 로봇은 초당 82m라는 매우 빠른 속도로 이동했으며 65센티(cm)길이의 광시야각을 지녔다.
뱀형 로봇에 이어 방사능 유출지역에 출동 대기중인 로봇이 있다. 퀸즈(Quince)라는 로봇인데 화학, 생물, 방사능 오염지역에 침투할 수 있으며 초당 1.6m 속도로 이동할 수 있다. 이 로봇은 바퀴를 자유자재로 변형 가능해 높은 계단을 쉽게 오르내릴 수 있다.

02. 재난대응 로봇 왜 필요하죠?

재난대응 로봇 시장 규모는 급속히 증가할 것으로 보입니다. 로봇이 첨단 기술이 집약된 고부가가치군에 속하기 때문이죠. 이러한 경제적인 측면 외에도 고려해야할 부분이 있습니다. 현재 우리나라는 세계에서 가장 빠른 속도로 고령화 사회에 접어들고 있습니다. 그리고 2018년께면 초고령화 사회로 진입 할 것으로 보이는데, 그 때가 되면 전문성을 갖춘 젊은 구조요원을 찾아보기 힘들어질 것이라는 전망입니다. 따라서 구조인력 수급을 원활하게 하기 위해 재난대응 로봇 개발을 더욱 서둘러야 할 필요성이 제기되고 있습니다.

01. 한국의 로봇개발 현황

그럼 우리의 재난대응 로봇의 수준은 어디까지 왔는지 살펴볼까요? 먼저 화재현장으로 가보겠습니다. 우리나라는 지난 2004년부터 2009년까지 ‘성장동력기술개발사업’의 일환으로 실내.외 소방로봇과 인명 탐색용 로봇을 개발했습니다. 하지만 안타깝게도 실용화에 이르진 못했습니다. 화재현장에 침투해 시간당 1,000도의 온도에도 견딜 수 있는 수준까지 도달했으나 아직 실전에서 사용하기엔 무리라는 의견입니다.

이에 2011년부터 지식경제부는 범부처 로봇시험 사업 중 소방로봇 시범사업 추진단으로 한국소방산업 기술원을 선정했습니다. 따라서 향후 3년 동안 75억 원의 예산을 투입해 그동안 개발된 소방로봇을 화재현장에 실전 배치할 수 있도록 개선한다는 계획입니다.

원자력 재난대응 로봇

우리나라의 원자력 안전은 세계적인 수준입니다. 하지만 원전사고 안전 예방의 중요성은 백번 강조해도 지나치지 않습니다. 실제로 원전 선진국일수록 사고 비상대응 체계가 탄탄한 것을 알 수 있습니다. 또한 2010년 UAE 원전수주를 계기로 전 시스템 운용기술 전수에 있어서 재난대응 로봇 개발의 중요성이 다시금 부각됐습니다.

국내 원자력산업용 로봇/자동화 기술은 원자력연구원을 중심으로 한전KPS와 두산중공업이 공동으로 개발해 자체 활용해 왔습니다.
그러나 일본 사고를 통해 알 수 있듯이 원자력 재난대응 로봇은 기술력만으로 접근하기엔 한계가 있는 것도 사실입니다. 개발된 로봇은 실제 사용하기 위해서는 기량검증(Performance Demonstration)을 받아야합니다. 관련기술은 선진국에 뒤지지 않으나 검증체계가 미비한 탓에 인증부분은 미국 전력연구원(EPRI)에 의존하고 있는 상황입니다.

또 신뢰성 제고를 위해 재난 대응로봇에게도 ‘실전경험’이 필요하나 이 부분에서 미흡하다는 지적입니다. 전문가들은 이 부분만 해결된다면 원전 선진국 독일, 프랑스의 기술력에 우위를 점할 수 있을 것으로 내다보고 있습니다.

일본 - 일본은 잘 알려진 대로 세계 1위의 로봇 생산국입니다. 현존하는 로봇 중 인간과 가장 흡사한 형태를 지녔다는 아시모의 고향도 일본이죠. 일본은 대기업 중심으로 활발한 연구가 진행되고 있습니다. 앞서 말한 아시모도 혼다가 만들었지요.

미국 - 미국은 메사추스체공과대학(MIT)에서 만든 벤처기업인 iRobot사가 만든 지능형 로봇의 80%이상을 제작 하거나 디자인 했습니다.

수색부터 구조까지 맡게 될 첨단 뱀 로봇!
美육군연구소(ARL) 전쟁터에서 정찰은 물론 구조까지 할 수 있는 뱀모양의 로봇을 개발 중에 있다. 이 촉수로봇은 뱀 로봇 3개가 함께 작동하도록 설계 됐다.

군인들이 위험한 길로 가는 것을 사전에 감지해 막는다. 또 폭발물 처리반의 역할도 대신하게 된다. 기술적 특징으로는 빛을 탐지해 3D이미지로 형상화시키는 점이다. 얕은 물에서도 활동가능하기 때문에 첩보 역할도 수행할 수 있을 것으로 보인다.

영국 - 영국 웨스트 요크셔 소방청이 만든 파이어스파이(Fire Spy)는 이미 1999년부터 화재현장에 투입되고 있다. 이 로봇은 소방대원의 접근이 어려운 화재 빌딩에 침투해 진화작업을 벌이고 있습니다.

게임기로 인명구조 로봇을 만든다?
영국 버밍엄의 워웍대생들이 로봇에 마이크로소프트 (MS)의 동작인식 게임기인 X박스의 컨트롤러(키넥트)를 장착한 구조로봇을 제작하는데 성공했다.

이들은 로봇에 키넥트를 장착해 붕괴된 건물더미에서 매몰자를 보다 효율적으로 찾아내는 로봇을 개발한 것이다. 이 로봇은 장애물을 통과하고 비좁은 공간 위를 기어 다닐 수 있도록 설계됐다.

프랑스는 잘 알려진 대로 원전 강국입니다. 전체 전력 생산의 75%를 원전이 맡고 있지요. 후쿠시마 원전 사고가 발생했을 때 일본이 도움의 손길을 요청한 나라도 프랑스입니다. 일본 대지진이후 그 중요성이 더욱 강조되고 있는 원전사고 대응 로봇은 주가가 더욱 뛰고 있습니다. 세계에서 원전사고 대응 로봇을 가장 잘 갖췄다는 프랑스를 살펴볼까요?

프랑스는 국영전력회사인 프랑스전력공사(EDF)와 다국적기업인 국가연구소인 프랑스 원자력청 (CEA)을 중심으로 원자력 관련 로봇/자동화 기술을 지속적으로 개발해 왔다. 법적 규제요건에 해당하는 기술들은 자체적으로 개발해 사용하고 있다. 보수.검사 기술도 마찬 가지. 프랑스는 1988년부터 이미 Groupe-Intra를 설립해 24시간 이내 대응 가능한 비상 대응 체계 구축을 위한 로봇들 을 개발해 왔다.

Nuclear Robotic Intervention for Accident
Overview
Aerial cartography
Logistics
Indoor Robotics
Outdoor Robotics
Civils engineerings
프랑스 원자력 사고 비상대응체계

Indoor Robotics
Cable lenght: 350metres
Hardened electronics (integrated dose 10 Gy - debit max 70 Gy/h)
Autonomy: 7 h EROS - 4h EOLE
Gamma goniometric sensor
Generic control bay
Clearing of door and stairs

EROS-
Lengh: 0.98/1.57 m
Width: 0.44m
Height: 1.15m
Weight: 300kg
Arms: 6dof-5daN or 12.5 daN
EOLE-
Length: 1.00/1.60 m
Width: 0.72m
Height: 1.13m
Weight: 376kg
Arms: 5dof-16daN
실내 비상대응 로봇(프랑스)

전문가들은 향후 지진.해일의 발생 빈도가 더욱 높아질 것으로 내다보고 있습니다. 테러나 방화로 발생하는 재난도 더욱 증가할 것이라고 합니다. 따라서 재난대응 로봇의 수요가 더욱 늘어날 것으로 보입니다.

재난대응 로봇은 계속 진화하고 있습니다. 현재 재난대응 로봇은 장애물을 회피하고 통과할 수 있는 수준이죠. 앞으로 개발될 로봇들은 미래 지향형 기술도 담을 것으로 보입니다. 인간의 감각까지도 가져올 것으로 보이는데요, 가까운 미래에는 재난대응 로봇이 고온의 극한 환경에서도 임무를 수행할 수 있을 것으로 보입니다. 이를 위해 로봇 제어기, 작동기 및 센서를 열로부터 지켜낼 수 있는 ‘내화 기술’과 ‘내화 시스템’개발이 필요할 것으로 판단 하고 있습니다. 따라서 이점을 보완해 재난대응 수준을 넘어서 무인 건설기계, 자율 주행 국방로봇, 우주 탐사 및 개척용 로봇으로도 활용할 수 있을 것으로 보입니다.

이에 따라 정부는 2013년 로봇 3대 강국에 진입을, 2018까지 로봇 선도국가로 도약한다는 목표를 세웠습니다. 구체적으로 2013년까지 국내시장 4조원, 수출 10억달러 목표를 내세웠으며, 2009년부터 2013년까지 약 1조원의 정부 예산을 투입 하겠다고 밝혔습니다.

2013 로봇 3대강국·2018로봇 선도국가

3대 제품군별 맞춤형 시장창출

1.선택과 집중 2.시장·기술 동반성장 3.협업기반

KEIT는 이를 위해 지난 4월 산업융합원천기술개발사업 공모를 통해 로봇 분야의 7개 과제에 240억원을 지원키로 했습니다. 특히 미래에 고부가가치를 창출할 것으로 보이는 무인로봇에 투자를 집중할 계획을 갖고 있습니다.