[4차산업 로봇⑱] “로봇기술”… 재난 대응에 대한 동향과 전망

[디지털비즈온 김문선 기자] 재난 대응 로봇은 사람이 접근하기 어렵거나 위험한 재난 환경에 로봇이 투입되어 재난 환경 파악, 요구 조자 위치 파악 등을 통해 소방 인력을 지원하기 위한 로봇이다. 재난 대응 로봇이 환경을 탐색하기 위해서는 탐색 목표 지점을 지도상에서 설정할 필요가 있다. 이를 위해 소방 인력은 목격자들에게 정보를 획득하며, 지도 내에서 좌표를 결정하여 로봇에 전송 한다.

하지만 목격자는 재난 상황을 사람이 이해하는 공간, 시간, 상황에 대한 의미적 단어로 표현하는 반면 로봇의 목표 지 점은 지도상의 x, y 좌표로 이루어 지기 때문에 이를 결정하기 위한 소방 인력들의 소요시간이 발생한다. 따라서 재난대응 로봇 기술을 살펴보자.

화재진압 로봇 기술은 화재사고, 방화, 테러 등 원인으로 화재가 발생할 때 투입하는 로봇으로 실내 정찰, 화재진압 및 인명구조 작업을 지원한다. 화재 상황에서 투입되므로 높은 내열 성능이 요구되며 농연(아주 짙은 연기), 분진을 극복하고 높은 가시도를 확보해야 한다.

구조 로봇의 경우, 가스폭발 등으로 건물 붕괴가 일어날 수 있으므로 낙하물 등 충격으로부터 안전해야 하며, 유독가스 실내 유입 차단을 고려해야 하며, 신뢰성 있는 통신 수단을 탑재해야 한다. 최근 해외에서 개발된 로봇은 원격 조종, 무인 운용, 내열·방수·방진, 화점 인식·화점 방수·방수각도 자동 조향, 물이 분사될 때 수압으로 배터리 자동 충전, 가스 농도에 대한 데이터 수집 등 다양한 기능이 융합되고 있다.

인명 탐지/구조 로봇 기술은 화재 상황과는 달리, 지진, 폭설, 건설사고 등으로 인하여 도심지역에서 건물이 붕괴되었을 때 투입하여 생존자를 탐지하는 로봇 기술이다. 정찰 드론은 각국 소방서에서 이미 사용 중이다. 사이버 구조견, 덩굴로봇, 뱀형 로봇 등 붕괴 현장에서 잔해물에 깔린 생존자를 찾는 로봇 기술이 활발하게 연구 중이다. 실제 현장 적용을 위해서는 방수/방진 기능과 신뢰성 확보가 필요한 상황이다.

웨어러블 로봇 기술은 화재/붕괴 상황에서 소방관들이 입고 임무를 수행하는 로봇 기술로 ICT 조끼, 스마트 헬멧, 근력지원 웨어러블 로봇 기술이다. ICT 조끼와, 스마트 헬멧은 소방관에게 각종 정보를 알려주고, 본부와의 음성 통신 제공 외에도 소방관의 위치정보를 본부에 제공하고, 열화상 카메라, 증강현실(AR) 글래스 등으로 소방관의 종합 대처 능력을 높인다.

근력 지원 웨어러블 로봇은 고층 빌딩 구조 시 소방관들이 무거운 방화복, 산소통, 장비를 극복할 수 있게 하는 로봇으로, 실용화를 위해서는 동작 의도 파악 기능과 착용감 등을 개선할 필요가 있다.

인간·동물 모방형 재난대응 로봇 기술은 최근 뱀 로봇, 덩굴형 로봇 외에도 보행 로봇이 재난 대응 분야에 접목되고 있다.

국내외 동향

화재진압 로봇 기술의 경우 원격 방수 로봇은 전동식 물대포를 장착하고, 자력으로 소방호스를 끌고 접근하여 원격 방수가 가능한 로봇으로 최근 각국 소방서에 실전 배치가 이루어지고 있다.

유럽은 2019년 파리 노트르담 대성당 화재에서 유용하게 사용되어 중세 유물인 종탑을 지켜 준 것으로 유명한 Colosus는 로봇 소방(robotic firefighting)의 실현이라는 새로운 시대를 연 로봇이다.

미국은 군용 폭발물 제거 로봇과 같은 재질의 차체 및 고강도 산업용 고무 트랙으로 폭발 화재진압에 주로 사용되는 로봇을 개발했다.

일본은 미쓰비시중공업은 소방관 개입이 어려운 화재진압에 활용하기 위해 Water Cannon Robot을 개발했다. GPS를 기반으로 지도상의 지정된 위치로 자율 이동이 가능하다.

중국은 중국 중신그룹에서 석유화학 정제, 오일 및 연료 가스 저장, 기타 화학 물질 제조, 저장, 운송 현장 등과 같은 폭발 위험이 있는 환경에서 소화 및 정찰 가능한 소방 로봇을 개발했다.(중국 내 시장 점유율 70%)

오스트리아는 대형 화재진압용으로 터빈 방식의 발수 장치를 탑재한 터빈형 화재진압 로봇이 개발되어 화재 현장에 실전 배치되고 있다. 오스트리아에 있는 소방 기계 제작 업체 LUF GmbH에서 우천이나 홍수 시에도 사용 가능한 펌프를 탑재한 화재진압 로봇을 개발했다. 2021년 한국에 도입되어 인천소방본부에 배치하였고, 에어 덕트를 사용해 밀폐된 공간 내의 가스를 흡입하여 99m까지 배출이 가능하다.

한국은 한국로봇융합연구원과 ㈜진우SMC에서 복합 재난발생 시에 투입하여 화재진압/인명구조 지원이 가능한 장갑형 로봇을 개발했다. 원격 방수 및 차체 냉각 기능(자위 분무)하다. 장애물 파괴, 절단, 제거 및 진입로 확보가 가능한 유압 양팔 탑재했다. 내열, 내충격성을 가진 차체 및 외부 유독가스 유입 차단 (양압 시스템)된다. ROS 기반 로봇 상태 모니터링 및 농연 가시화 센서를 이용한 파노라믹 뷰 제공으로 로봇 운전 및 요구 조자 탐색용이 된다.

결론적으로 안전로봇 기술의 전망은 안전로봇 뿐만이 아닌 필드 로봇 테스트 등을 수행함으로 연구개발에서 그치는 것이 아니라 검증을 통한 연구결과로 현장에서 활용될 수 있도록 뒷받침하여야 한다. 안전로봇 기술은 로봇과 인간이 협업하며 공존해나갈 수 있는 기반을 다지고자 한다. 국내 안전 로봇기술이 현실적으로 소방관들을 위해 활용될 수 있는 연구를 가능하게 해야 한다. 국내 안전로봇 산업의 활성화와 해외 재난대응 로봇분야의 국제적인 파트너로서 크게 기여할 수 있을 것으로 기대된다.