조종사 동작 따라 로봇팔 휘적휘적…대형 재난현장 누빈다

조정산 박사 연구팀이 개발한 재난대응 특수목적기계/생기원

대형 재난 현장에서 각종 잔해들을 안전하고 손쉽게 치울 수 있는 재난 대응 로봇이 개발됐다. 사람 관절처럼 움직이는 양팔 로봇팔이다. 이 장비는 마치 내 팔처럼 자유롭게 움직일 수 있는 웨어러블 조종장치가 달려 있어 굴착기처럼 전문기사가 아니더라도 작동시킬 수 있다. 무게 200㎏의 장애물을 들 수 있고 22㎜ 철근도 손쉽게 절단할 수 있어 재난 현장에 최적화됐다는 평가를 받는다. 현재 실전에 배치할 수 있도록 소방서와 함께 고도화 작업을 진행중이며, 향후 초기 복구 작업, 인명 구조 등에 투입될 전망이다.

한국생산기술연구원(이하 생기원)은 재난 현장에서 소방관들의 안전을 보호하면서 어렵고 복잡한 구조 작업을 신속하게 수행할 수 있는 ‘재난대응 특수목적기계’를 한양대, 한국전자기술연구원, 한국기계산업진흥회 등과 함께 공동 개발했다고 20일 밝혔다.


기존 재난 현장에 주로 투입되고 있는 굴삭기의 경우, 조작 난이도가 높고 땅파기 용도에 최적화돼 있어 소방관과 같은 비숙련자가 잔해를 부수거나 옮기는 등의 여러 긴급 작업들을 빠르게 수행하는 데는 한계가 있다.

드럼통을 양팔 작업기로 들어 올리고 있는 재난대응 특수목적기계/사진=생기원

이번에 개발한 장비는 4개의 무한궤도 하부모듈 위에 사람의 양 팔 역할을 하는 6m 길이의 작업기 1쌍이 달려 있는 형태다. 장비에 탑승한 소방관은 웨어러블(착용형) 장치를 이용해 작업기를 마치 내 팔처럼 자유롭게 움직일 수 있어 숙련되지 않아도 직관적으로 조종 가능하다.

이를 활용하면 최대 200㎏에 달하는 대형 장애물을 옮기거나 22㎜ 두께의 철근을 절단하고 시멘트 덩어리를 부시고 샌드위치 패널을 뚫는 등의 다양한 작업들을 손쉽게 수행할 수 있어 매몰되거나 갇혀있는 인명을 빠른 시간 내 구조할 수 있다.

이 장비의 핵심기술은 유압으로 작동하는 양팔 로봇이다. 생기원 로봇응용연구부문 조정산 박사는 “유압 액추에이터는 일반 로봇팔에 사용되는 전기 모터 구동방식보다 훨씬 더 강력한 힘을 낼 수 있어 중량물을 드는데 적합하고 사람 팔에 상응하는 수준의 14 자유도를 구현해 기존 장비에 비해 작업성을 크게 향상시켰다”고 설명했다.


또 재난 현장에서 다양한 작업이 가능하도록 왼손은 다양한 물체를 파지할 수 있는 파워 그리퍼로, 오른손은 절단, 파쇄, 벌리기 등 정교한 작업이 가능하도록 각각 개발했다. 사람처럼 양팔을 이용해 드럼통과 같이 부피가 큰 물체를 조작할 수도 있다.

작업기를 마치 내 팔처럼 자유롭게 움직일 수 있는 웨어러블 조종장치/사진=생기원

아울러 운전자의 의도대로 내 팔 움직이듯이 조종할 수 있는 웨어러블 조종장치가 달려 있어 비숙련자도 쉽게 조작할 수 있다.

연구팀은 지난해 12월 한국로봇융합연구원 재난안전센터에서 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 계획이다.

조 박사는 “무인화나 자동화가 필요한 건설·산업현장, 대단위 재배가 이뤄지는 농업현장, 지뢰·포탄 등을 제거하는 국방현장 등 다양한 분야에서 폭넓게 활용할 수 있을 것”이라고 말했다.

한편, 최근 유엔(UN)이 발표한 ‘2000~2019년 세계 재해 보고서’에 따르면, 기후변화가 점차 심각해지면서 지난 20년간 태풍, 홍수 등의 대형재난 발생건수가 이보다 앞선 20년 기간(1980~1999년)보다 1.7배가량 늘어난 것으로 나타났다. 최근 20년간 7,348건의 재해로 인해 123만 명이 사망하고 3400여조원의 재산피해가 발생했다.