KIOST, 천해의 해양과학연구를 위한 수중활용로봇 개발

수중활용로봇 기술은 우리나라 해양개발 및 미래 해양개척의 핵심요소기술입니다. KIOST는 2017년 6월 개소한 수중로봇복합실증센터를 구축하고, 타기관과의 협력을 통해 수중활용로봇의 자립화 기술 개발 및 체계적인 성능 검증으로 선진국과 대등한 기술 경쟁력을 확보하기 위해 노력하고 있습니다.

트랙기반 해저 중작업용 로봇 URI-R

개발 배경

• 해양에너지 개발 활성화에 따라 해저플랜트 시장 및 수중건설 시장이 급격히 증가함에 따라 수중건설시장에 부합하는 다양한 ROV가 필요합니다.
• 육상용 굴삭기처럼 다양한 중작업(트랜칭, 굴삭 등)을 수행할 수 있는 툴 기반 중작업 ROV (토사, 암 등 단단한 해저지반 조건에 필요한 작업용 ROV)를 개발하여 활용하고 있습니다.

다목적 수중건설로봇

• 궤도기반의 수중로봇 플랫폼
• 중작업용을 위한 유압구동 시스템
• 다목적 암과 암 파쇄기 툴 장착
• 해저케이블 및 파이프라인의 매설을 위한 트랜칭 커터 장착
• 수중 항법 및 중작업을 위한 운영시스템 구축
• 360도 어라운드 뷰 소나 시스템 및 3D 가시화 기능

수중 트랜칭 커터, 수중 굴삭기 + 암파쇄기

기본사양

• 일반
  • 일반 적용 최대 수심 : 500m
  • 크기 (길이 x 폭 x 높이) : 13.2m x 3.5m x 3.4m
  • 공기 중 중량 : 32ton
  • 수중 중량 : 27ton
  • 전기 입력 : 440V, 600KW
• 성능
  • 트랜칭 깊이 : 2.5m
  • 트랜칭 폭 : 0.6m
  • 최대 적용 지반 압축강도 : 20Mpa
  • 기동 최저 지반 전단강도 : 25kPa
  • 트렌칭 속도(토사조건) : 300m/h

수중 경작업용 로봇 URI-L

주관기관 : 선박해양플랜트연구소(KRISO)

• 기본 사양
  • 작업수심 : 2,500m
  • 유영속도 : 전진 2.5kn, 좌우 2kn, 상하 2kn
  • 이동 중 추종오차(정수) 0.1m 이하
  • 중유압매니퓰레이터 5,7 DOF
  • 로봇플랫폼
    • 사이즈 : 2.0m × 1.3m × 1.5m
    • 무게: 1.5ton

활용 분야 : 해상풍력, 해저터널, 해양플랜트, 해상교량, 해양에너지, 해저케이블 등 해양 구조물 건설

수중 중작업용 로봇 URI-T

주관기관 : 한국로봇융합연구원(KIRO)

• 기본 사양
  • 작업수심 : 2,500m
  • 매설심도 : 3m
  • 매설속도 : 2km/h, 300마력 유압시스템, 600마력 수중 워터젯 시스템
  • 로봇플랫폼
    • 사이즈 : 6.5m x 5m X 4.5m
    • 무게: 20ton

활용 분야 : 해상풍력, 해저터널, 해양플랜트, 해상교량, 해양에너지, 해저케이블 등 해양 구조물 건설

수중로봇 공용플랫폼 KIO - 가온

개발배경

• 해양 연구를 수행함에 있어 최근 수중로봇을 이용한 연구활동이 보편화되고 있지만, 해양관측을 위한 수중로봇의 활용은 미진합니다.
• 대수심 및 자원개발용으로 개발된 해미래, 미내로와 달리 천해에서 해양과학연구를 위한 수중로봇이 시급히 필요하며, 다양한 연구목적에 맞게 툴을 교체하여 사용할 수 있는 우리 원 대표 브랜드가 될 수중로봇을 개발하여 활용합니다.

모듈기반의 수중로봇공용플랫폼 + 툴 탈부착

• 전기식 작업용 수중로봇 공용플랫폼(수심 300m급 운영, 최대속도 : 2kn)
• 레일프레임, 모듈식 내압 캐니스터, 부력재 및 네트워킹 시스템
• 수중굴삭기 기반의 유압식 툴 패키지
• 수중 드럼커팅 툴, 석션준설시스템
• 수중카메라(HD-1, SD-4), 소나, 항법센서, 수온센서 기본 장착

기본사양

• 공용 플랫폼 (전기식)
  • 최대 수심 : 300m
  • 크기 : (LxWxH) 1.3m x 0.8m x 0.6m
  • 공기중 무게 : 224kg
  • 입력 전기 : 330Vdc,20A / 24Vdc,10A
• 수중작업(준설) 툴 (유압식)
  • 수중굴삭기 크기(LxWxH) : 5.8m x 1.9m x 2.0m
  • 공기중 무게 : 6ton
  • 입력전기 : 380Vac, 36kW
  • 드럼커터 폭 : 0.88m
  • 암파쇄기(350bar에서 토크 : 17,500Nm
  • 석션펌프 유속 : 300LPM
  • 석션펌프 양정 : 16.0m

활동 분야

• 공용 플랫폼 (전기식)
  • 해상 성능실험 : 통영바다목장 외 해역
  • 해양과학연구(예 : 이사부 승선 연구활동)
• 수중작업(준설) 툴 (유압식)
  • 태평양과학기지 항로 준설
  • 천해역(준설선 활용불가능 지역, 수심 0~5m) 준설

수중글라이더 국산화

개발 배경

• 바다 속은 아직까지 미지의 세계이며, 바다 속을 알기 위해 장시간 물속을 유영하며, 관측하는 무인수중운동체(UUV)가 필요합니다.
• 물속을 수개월간 3차원으로 1,000 ~ 4,000km를 이동하여 관측하는 장비로서, 국내에서는 KIOST가 개발을 선도하고 있습니다.

3차원 수중활공 무인로봇

• 수중활공으로 장기간 이동가능
• 해외제품(Slocum™)은 대서양 황단(4,500km)
• 향후 다양한 센서를 장착, 다목적으로 활용 예정

기본샤양

• 중량 : 75kg(air)
• 잠항수심 : 200m
• 최고속도 : 1.2kn
• 운영시간 : 2개월 이상
• 항행거리 : 2,000km 이상
• 위성통신, RF 통신
• 모듈형 리튬이온 배터리팩
• 탑재 배터리 용량 : 22MJ
• 모듈형 사용자 탑재체
• CTD 기본 장착

활용 분야 : 다양한 센서 탑재, 태풍경로 예측, 적조관측, 해류관측 등 기후 및 해양연구, 군사적으로 활용 태풍경로 예측 적조 모니터링 정밀 해류패턴측정(태풍경로 예측, 적조 모니터링, 정밀 해류패턴측정, 오염물질 확산관측)

수직이착륙 드론 (VTOL Hybrid Drone)

개발 배경

• 비행시간과 속도를 향상하기 위하여 헬리콥터와 같이 수직으로(회전익) 이착륙하고 수평으로 (고정익) 비행하는 수직이착륙(Vertical Take-Off and Landing, VTOL) 드론이 필요합니다.
• 기존 수직이착륙 드론과 같이 전기모터를 이용한 수직 이착륙과 더불어 추가적으로 가솔린 엔진을 장착하여 수평비행을 하는 하이브리드형 무인비행체입니다.

하이브리드 드론 VTOL

• 80km/h의 속도로 최대 3시간 비행 가능
• 꼬리부분에 자기센서 장착, 자기탐사 기능 추가 구현 계획
• 육상과 해상에서의 목적에 맞는 각종 센서 장착 개발 예정

기본사양

• 날개 길이 : 2.8m
• 전장 길이 : 0.9~1.8m
• 순항 속도 : 80km/h
• 순항 시간 : 3hours
• 고정익 모드 : 가솔린 엔진(2.5 HP)
• 회전익 모드 : 쿼드콥터

활용 분야

• 실시간 영상 전송, 원격 제어, 감시 및 정찰 등 통합 관제 시스템
• 자기 탐사를 통한 금속물체 탐지

매그 드론 (MAG drone)

개발 배경

사람이 접근하기 힘들거나 넓은 공간에서 지뢰 등의 금속물체를 탐지하여 사용자에게 알려주는 드론이 필요합니다.

MAG 드론

• 기존의 드론에 고성능 자기탐지 센서 장착
• 사람이 접근하기 어렵거나 위험이 존재하는 장소에 대한 무인 정찰

기본 사양

• 드론
  • 크기 : 0.8m
  • 페이로드 중량 : 2kg
  • 최대 탑재 중량 : 6kg
  • 비행 시간 : 30분
• 자력계
  • 자력계 길이: 150mm
  • 직경 : 50.8mm
  • 무게: 775g
  • 측정 범위 : ± 64μT
  • 증폭 이득 : 3 ranges: ±1μT, +8μT, +64μT
  • 해상도 : 0.03050T (1μT range), 0.2440T (8μT range), 1.95nT (64T range)
  • 온도 : -10°C to +50°C
  • 압력 : 11 bar (110m)

활용 분야

• 지하, 표층, 수중의 각종 금속물체 탐지
• 금속물체 탐지를 통한 군사적 / 과학적 연구에 이용

수공양용 드론

개발 배경

공중은 물론 수상, 수중을 자유자재로 이동하면서 해양 관측 및 탐사활동을 위한 해양 관측용 드론이 필요합니다.

수공양용(水空兩用) 전천후 드론

• 공중 비행과 수중 잠항이 동시에 가능
• 고속 공중 비행을 통해 지상에서 목표 해역으로 빠르게 이동
• 신속하게 수중 환경 탐지, 감지, 영상 촬영 기능

기본 사양

• 재질 : FRP
• 크기(중량) : 직경 약 50cm(4.8kg)
• 주전원 :
  • Lithium-polymer Battery(890g)
  • 셀/전압 : 6S/22.2V(6300mAh)
• 별도 전원
  • Lithium-polymer Battery(90g)
  • 셀/전압 : 3S/11.1V 통신부
• 통신부
  • 송/수신기 주파수 : 72MHz
  • 텔레메트리 주파수 : 915MHz
• 회전익 모드
  • 순항 속도 : 5m/s
  • 최대 속도 : 10m/s
  • 최대운항 반경 : 1km
• 수면 순항 모드
  • 최대 속도 : 1m/s
  • 최대운항 반경 : 1km
• 잠수 모드
  • 최대 속도 : 1m/s
  • 최대 가항 수심 : 4m

활용 분야

• 수중에 대한 관측, 감시·정찰용
• 수중 생태계 정보에 대한 실사 촬영 등