『해양 4차 산업혁명 시대, 

수중건설로봇 국산화 실현을 위한 글로벌 메카』

- KIOST 수중로봇복합실증센터 - 

 인류의 새로운 희망이 될 미래 해양산업, 그 중에서도 해상풍력단지, 해양플랜트 건설과 같은 각종 수중작업은 극한의 환경에서 이루어지기 때문에 수중건설로봇이 필수적이다. 그간 수중건설로봇 수요의 100%를 해외임대에 의존했던 우리나라가 이제 수중건설로봇 선진국을 향한 첫 발걸음을 내딛기 시작했다. 수중로봇 핵심장비 개발 및 세계 해양플랜트 시장의 경쟁력 확보를 위해 건립된 ‘수중로봇복합실증센터’가 드디어 지난 6월 16일 포항 영일만 3일반산업단지 내에서 개소식을 열고 힘찬 가동을 시작한 것이다. 이번 호에서는 수중로봇 및 장비개발의 메카로써 미래해양산업의 전초기지가 될 ‘수중로봇복합실증센터’를 찾아가 본다.

국내 최대 규모의 회류수조 등 복합수조실험설비를 갖춘 
국가차원의 고급 첨단과학기술 산업 인프라 개소

수중로봇복합실증센터는 해양수산부가 2013년부터 2019년까지 추진 중인 '수중건설로봇 기술 개발사업'의 일환으로, 경상북도, 포항시가 공동 지원하고 한국해양과학기술원 수중건설로봇사업단의 주관 하에 2015년 8월에 착공해 2017년 1월에 지하 1층~지상 4층, 연면적 4,399㎡ 규모로 준공되었다. 이날 행사에는 홍기훈 KIOST 원장, 김관용 경상북도지사, 이강덕 포항시장, 김양수 해양수산부 해양정책실장, 포항시의회 의장과 도·시의원들, 정부·지역 기관단체장과 연구기관장, 기업체 대표, 지역주민 등 200여 명이 참석한 가운데 성황리에 개최되었다. 개식선언을 시작으로 구축 경과보고 및 홍보영상이 상영되었으며, 한국해양과학기술원 홍기훈 원장의 기념사가 이어졌다.

“이번에 완공된 수중로봇복합실증센터는 국내 최대 규모의 회류수조와 수중 정밀 계측시스템, 대형크레인을 갖춘 복합수조실험설비로 대규모 수중건설로봇을 비롯해 다양한 수중로봇, 수중장비를 전문적으로 기술 검증하는 국가차원의 고급 첨단과학기술 산업 인프라입니다. 앞으로 본 센터가 신뢰성 평가 및 시험인증을 수행하도록 역량을 갖추고 새로운 영역을 개척함으로써 글로벌 센터로 선도해나갈 수 있도록 최선을 다하겠습니다.”

 

- 홍기훈 한국해양과학기술원장 -

이후 이강덕 포항시장의 환영사와 김관용 도지사와 김양수 해양수산부 해양정책실장의 격려사, 축사, 유공자 표창과 더불어 센터 입구에서 테이프 커팅이 진행되었으며, 참석자들은 3차원 대형 수조 위의 작업대차에 올라 시수식을 진행하고 본격적인 센터 투어에 나섰다. 장인성 수중로봇복합실증센터장의 설명으로 진행된 센터 투어에서는 수조동의 3차원 수조(L35m × W20m × D9.6m)에서 해저 케이블 및 파이프 매설과 매설된 케이블 탐지 작업을 할 수 있는 ‘중작업 로봇’과 해저 2,500m까지 내려가 간단한 구조물 시공과 유지보수 작업이 가능한 ‘경작업용 로봇’의 시연이 진행되었다. 또한 행사장의 한 쪽에서는 수중 작업용 로봇 팔인 유압 매니퓰레이터 기술도 시연되어 참석자들의 이목을 끌었다.

수중로봇에 대한 체계적인 성능 검증과 기술 자립화, 
해외경쟁력 확보를 통한 미래해양산업의 전초기지 역할

현재 수중건설로봇 기술은 세계적으로 빠르게 확대되고 있는 해양 플랜트와 해양에너지, 이산화탄소 해양 포집 및 저장 장치, 해상풍력 등 해양구조물 건설에 반드시 필요한 기술로 선진국은 이미 다양한 수중건설로봇을 현장에 투입하고 있지만 우리나라는 관련 기술이나 장비를 해외에서 수입하거나 임대하고 있는 실정이다. 특히 해양 구조물이 점차적으로 대수심 조건으로 옮겨가고 있는 추세에서 수중건설로봇에 대한 해외의존도는 더욱 높아졌으며, 이에 KIOST 수중건설로봇사업단에서는 국내 기술로 수중건설로봇을 개발 및 보급하여 해외장비 임대비용을 절감하고 국산화를 통한 해외경쟁력을 확보하기 위한 연구를 진행 중이다.

"그간 ‘부르는 게 값’이라는 값비싼 해외 수중건설로봇 장비를 ‘울며 겨자 먹기’로 임대할 수 밖에 없었고, 그런 아픈 현실을 개선하기 위해 자체적으로 수중건설로봇 개발을 시도한 것입니다. 그런데 케이블 같은 부품마저도 모두 해외에서 수입해야 하고, 판매를 꺼려하는 경우도 많았기에 기존 부품을 개량해 적용하는 등 개발과정에서 애로사항도 적지 않았죠. 특히 고생 끝에 개발된 로봇을 실제 바다에 나가 성능 테스트와 신뢰성 검증을 하기 위해서는 하루 8천만 원 정도의 용선료를 부담해야 합니다. 따라서 상용화를 위한 기반 단계로서 본 센터에 실제 바다 환경을 구현한 수조를 설치하고 충분히 안전성과 작동여부를 테스트하고 있습니다.”

 

수조동의 대형 수조와 회류수조는 실제 해상과 유사한 환경을 구현한 전문 연구시설로, 실제 바다에서 로봇의 성능을 테스트할 때 드는 용선료를 대폭 절감할 수 있다. 국내 최대 규모의 회류수조(L20m × W5m × D6.2m)는 최대유속 3.4 knots, 속도 균일도 95% 이상의 조류를 발생시킬 수 있으며, 강한 조류가 흐르는 해상현장에서 수중로봇 및 구조물이 적절하게 작동하는지를 검증하는 등 해양산업 전반에 걸친 다양한 실험이 진행될 예정이다. 수조동 전체를 커버하는 Hoist는 최대 30톤의 로봇과 장비의 진수, 회수, 이동에 활용되며, 조류발생 실험 시 유동장 및 압력분포 특성, 와류 강도 등 종합적인 유동 가시화가 가능한 수중 입자영상 유속계가 구축되어 수중로봇, 조류발전구조물을 비롯한 다양한 해상구조물 연구 활동에 매우 유용하게 활용할 수 있다. 또한 수중·수상 정밀 위치 측정 시스템을 통해 3차원 수중 위치뿐만 아니라 수면 이동 경로를 연계하여 위치 정보 파악이 가능하고, 수조동 내에 대규모 실내 작업 공간(약 840㎡)을 갖추고 있어 본 실증센터의 경쟁력을 크게 높일 것으로 기대되고 있다.

유영식 경·중작업용 ROV 및 트랙기반 수중 로봇 등 
3종의 수중건설로봇 연구 개발에 박차

 이번 개소식에서 소개된 수중건설로봇은 한국해양과학기술원(KIOST)과 선박해양플랜트연구소(KRISO), 한국로봇융합연구원(KIRO) 등 24개 기관이 함께 참여하여 개발한 것으로 수중건설 작업에 필요한 정밀 수중 환경조사와 유지보수 등 경작업용 ROV(핵심과제 1)와 해저 케이블 및 소구경 파이프라인 매설작업을 비롯하여 해양구조물 유지보수 등 다양한 수중작업이 가능한 ROV기반 중작업용 로봇(핵심과제 2)의 시제품이다. 이날 소개되지 않은 트랙기반 해저 중작업용 로봇(핵심과제 3)도 올해 중 시제품을 개발할 예정으로, 2019년까지 실해역 테스트와 실증 검증을 진행하여 개발을 완료하고 2021년부터는 상용화가 가능할 것으로 기대하고 있다.

"첫 번째 목표는 수중로봇복합실증센터에서 성능 실험을 거친 수중건설로봇이 실해역 테스트를 거쳐 성공적으로 개발 완료되어 실용화되는 것입니다. 두 번째는 개발된 로봇들을 좀 더 개선하고 업그레이드해서 2019년부터 2단계 사업으로 트랙 레코드 즉, 해양공사 현장에 실질적으로 적용하여 실적을 쌓도록 노력할 것입니다. 앞으로 수중건설로봇 외에도 여러 가지 로봇과 장비, 센서와 수중구조물 등의 복합적인 테스트를 수행하여 센터가 가진 역량을 최대한 활성화 시키는 것이 우리의 임무이자 숙제라고 생각합니다.”

 

수중건설로봇 기술 개발이 완료되면, 2021년까지 선진국 대비 85%의 수중건설장비 기술수준을 확보할 수 있으며, 해양플랜트, 해상 풍력 등 해양 신산업 부문의 구조물 시공 및 유지·관리 작업 효율을 높일 수 있고, 연간 400억 원의 해외 임대비용 절감도 예상된다.

국내 수중로봇 기술의 획기적인 도약 및 상용화, 
부가가치 창출을 통해 국제 경쟁력과 지역경제발전 선도 기대

 KTX, 고속도로와 인접한 편리한 광역교통망, 실내 실험 후 해상실험으로 연계가 용이한 지리적 특성, 수조 운영에 특화된 전문 인력까지, 최적의 시설과 인프라를 갖춘 수중로봇복합실증센터. 이번 개소를 시발점으로 국내 수중로봇 기술을 획기적으로 도약시켜 향후 국내는 물론 해외 연구소의 수중로봇 성능 실험뿐만 아니라, 해저탐사·시추·설치·검사·유지보수 등 다양한 해양개발 분야에서 더 많은 활약을 할 수 있을 것으로 기대하며, 지속적으로 관련 장비를 개발·보완하여 국제 경쟁력을 갖추고 다양한 부가가치 창출을 통해 지역경제발전을 선도해 나가길 바란다.