[Scientist] 생기원 조정산 박사, 로봇팔 달린 ‘재난대응 특수목적기계’ 개발

재난 현장에서 소방관들의 안전을 도모하면서 복잡하고 힘든 구조 작업을 신속하게 수행할 수 있는 ‘재난대응 특수목적기계’가 개발됐다. 이 개발의 핵심적인 역할을 담당한 한국생산기술연구원 조정산 박사는 사람이 하기 힘든 위험한 작업을 사람처럼 수행할 수 있는 대체 장비 개발이 궁극적 목표라고 밝혔다.


재난현장에 기존에는 굴삭기가 투입됐던 것으로 아는데 재난 대응용으로 따로 개발할 필요가 있었나?

기후 변화가 점차 심각해지면서 대형 재난 발생건수도 급증하고 있다. 이에 반해 피해 현장에서는 각종 잔해들을 안전하고 손쉽게 치울 수 있는 전문 장비가 아직 개발되지 않은 상황이었다. 기존 재난 현장에는 주로 투입되고 있던 굴삭기는 조작 난이도가 높고 땅파기 용도에 최적화돼 있어서 인명구조를 위한 소방관과 같은 비숙련자가, 예를 들면, 잔해를 부수거나 옮기는 등의 여러 긴급 작업들을 빠르게 수행하는 데 한계점이 있었다.

재난 대응용으로 이번에 개발된 장비는 어떤 작업이 가능한지 알고 싶다.

개발된 장비는 4개의 무한궤도 하부 모듈 위에 사람의 두 팔의 역할을 하는 6m 길이의 작업기가 1쌍 달려 있는 형태다. 이 장비에 탑승한 소방관은 웨어러블 장치를 이용해 작업기를 마치 내 팔처럼 자유롭게 움직일 수 있도록 설계돼 숙련되지 않은 사람도 직관적으로 조종이 가능한 점이 가장 큰 장점이다.

또한 최대 200kg에 달하는 대형 장애물을 옮기거나 22mm 두께의 철근을 절단하고 시멘트 덩어리를 부시고 샌드위치 패널을 뚫는 등의 다양한 작업들을 손쉽게 수행할 수 있어서 재난으로 매몰되거나 갇혀있는 사람들을 빠른 시간 안에 구조할 수 있다.

개발 장비의 핵심 원천 기술은 무엇인가?

개발 장비의 원천기술은 유압으로 작동하는 양팔 로봇의 설계·제작·제어 기술이라고 하겠다.

유압 액추에이터(Actuator)는 일반 로봇팔에 사용되는 전기모터 구동방식보다 강력한 힘을 낼 수 있어서 중량물을 드는데 부족함이 없다. 여기에 사람 팔에 상응하는 수준의 14자유도를 구현해 기존 장비에 비해 작업성을 크게 높였다. 때문에 사람처럼 양팔을 이용해 드럼통과 같이 부피가 큰 물체도 조작할 수 있다.

또한 재난 현장에서 다양한 작업이 가능하도록 왼손은 다양한 물체를 파지할 수 있는 파워 그리퍼(Gripper)로, 오른손은 절단, 파쇄, 벌리기 등 정교한 작업이 가능하도록 각각 개발했다.

더불어, 운전자의 의도대로 조종할 수 있도록 웨어러블 조종장치 ‘kHandler’와 ‘마리오네뜨 알고리즘’을 탑재해 비숙련자도 쉽게 조작 가능하도록 설계했다.

개발 장비는 언제쯤 투입이 가능한가?

지난해 12월, 한국로봇융합연구원 재난안전센터(포항)에서 20종 이상의 재난대응 시나리오에 대한 현장 테스트를 진행해 시제품 성능 검증을 마친 상태다.
이후 소방서와 협력해 재난현장에 실전 배치될 수 있도록 유압시스템 및 제어기술을 보다 고도화할 예정이다. 앞으로, 무인화나 자동화가 필요한 건설·산업현장, 대단위 재배가 이뤄지는 농업현장, 지뢰·포탄 등을 제거하는 국방현장 등 다양한 분야에 폭넓게 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

한편, 이번 성과는 2015년부터 약 5년간 산업통상자원부가 지원하는 산업핵심기술개발사업의 수행 결과로, ㈜수산중공업, 건설기계부품연구원, 울산대학교, 한양대학교, 한국전자기술연구원, 한국기계산업진흥회 등이 함께 연구를 진행했다.