독일, 영국, 프랑스… 안전위해 소형 무인헬기·로봇장비 도입

“풍력발전, 원자력발전의 안전은 ROBOT이 지킨다”

차세대 신재생에너지에 대한 관심이 높아지며 인기를 끌었던 원자력발전과 풍력발전 등에서 생각지 못했던 위험요소가 나타나며 이들의 유지관리 및 안전검사에 대한 관심이 높아지고 있다. 특히, 일본 후쿠시마 원전사고 이후로 그 분위기가 고조되는 가운데 유럽의 국가들이 로봇 및 무인헬기 등을 도입하며 관심을 끌고 있다. 전문로봇의 시대를 열고 있는 유럽의 이야기를 살펴보자.

풍력발전기 안전검사 위해 독일은 로봇, 영국은 소형 무인헬기 도입
유럽에서 많은 관심을 받고 있는 풍력발전기는 그 특성상 100m 이상 높이에 설치돼 있어 유지관리 및 안전검사를 위한 시간과 비용이 많이 소요되는데, 특히 해상풍력발전기 안전검사는 육상풍력발전기보다 더 많은 시간과 비용이 발생한다. 또한 독일 서남부지방도시 트리어(Trier) 인근에 설치된 육상풍력발전기의 로터블레이드가 부러지면서 근방을 지나던 차량 앞에 추락하기도 하고, 독일 동부지방 브란덴부르크 주에 설치된 100m 높이 풍력발전기의 로터블레이드가 부러져 인근 도로에 추락하기도 하는 등 위험사례가 이어지고 있다.

▶ 獨 풍력발전기 로터블레이드 안전검사 로봇 RIWEA 개발
독일 프라운호퍼 연구소(IFF; Fraunhofer Institute for Factory)는 로봇을 이용해 약 100m 높이에 설치된 로터블레이드의 안전성을 검사에 성공했다. 이 로봇은 원적외선 방열기(Infared Radiator), 고해상도 열 감지 카메라(High-resolution Thermal Camera), 초음파 시스템(Ultrasonic System)을 갖췄다. 원적외선 방열기가 회전날개 표면에 열을 전도하면 고해상 열 감지 카메라가 온도 패턴을 기록해 로터블레이드의 변형을 탐지할 수 있다. 또한, 로봇에 장착된 초음파 시스템과 고해상도 카메라가 미세한 균열을 찾아낼 수 있다. RIWEA 로봇은 풍력발전기 높이·지형·기후에 상관없이 검사를 수행할 수 있고, 사람보다 빠르고 정확하게 검사를 수행할 수 있고 만약의 안전사고도 방지할 수 있다.

(사진자료 members.aol.com/fswemedien/zzunfalldatei.htm)

▶ 英 풍력발전기 로터블레이드 안전검사 무인 소형 헬기 개발
영국 사이버호크(Cyberhawk)사는 원격 조종을 통해 약 100m 높이에 설치된 로터블레이드의 균열과 변형을 찾아낼 수 있는 소형 헬리콥터 개발에 성공했다. 무인 소형헬기는 미세한 균열보다 외관이 뚜렷한 손상만 확인할 수 있는 한계가 있다. 8개의 회전익을 단 2㎏의 원격조종 무인 헬기는 카메라가 장치돼 녹화하며, 내장기기는 손상 위치의 좌표를 기록했다. 풍력발전기 정기검사를 위해 무인 소형헬기와 지원팀이 투입되면 1일 6000유로의 경비가 발생한다. 무인 헬기와 로봇이 개발돼 그동안 풍력발전기 안전검사를 사람이 로프를 타고 수행하면서 발생하는 위험성을 해소하고 시간과 비용을 절약하는데 도움을 줄 것으로 기대된다. 日 후쿠시마 원전사고 이후 풍력발전기가 차세대 신재생에너지 성장동력으로 부상하면서 풍력발전기의 유지관리와 안전검사에 관심이 높아지고 있다.

(사진자료 : 풍력발전기 로터블레이드 안전검사 로봇 RIWEA / 자료원 : IFF)

풍력발전기 로터블레이드 안전검사 로봇 RIWEA
자료원 : 사이버호크

일본 방사능 유출사태로 주목받는 프랑스 로봇기술
일본 후쿠시마 원전 방사능 유출사태 수습을 위한 각고의 노력이 계속되는 가운데 방사능 유출 지역과 같은 고위험 지역에서 사람 대신 작업을 수행할 로봇과 관련 기술에 대한 관심이 높아졌다. 히 이번 사태 직후 프랑스에서 해당 로봇을 일본에 지원키로 하고 지난 3월 21일 일본으로 떠날 예정이었으나 출발 직전 지원을 희망하지 않는다는 일본 정부의 급작스런 입장 선회로 무산되면서 이 같은 무인 로봇의 실제 활약상을 테스트할 기회가 사라졌다. 이번 방사능 유출사태를 비롯해 사람이 직접 투입돼 작업하기에는 너무 위험이 큰 사건 사고에서 이를 대신할 로봇이 개발되기 시작한 것은 역사상 최악의 원전 사고로 꼽히는 체르노빌 사고 이후다. 1988년 EDF(프랑스전기공사)와 CEA(프랑스원자력 및 재생에너지기구), Areva가 공동 참여해 창립된 GIE Intra를 통해 일상적인 작업을 비롯, 사고 현장에 투입 가능한 무인로봇 고안과 개발을 추진하기 시작한 것이다. 무인로봇 외에도 이를 원격 조종할 수 있는 인력 양성도 적극 추진하고 있다.

▶ 무인로봇 종류와 사양
다행히 프랑스에서는 무인로봇을 투입해 작업해야 할 만큼 위험한 원자력 사고가 없었기 때문에 지금까지 이 로봇들은 주로 시뮬레이션이나 시설 유지 및 보수 업무 등을 통해 실효성을 가늠할 수 있었다. 로봇은 크게 내부 작업용과 외부 작업용으로 나뉘는데 전자는 건물 혹은 시설내부 작업에 직접 투입되는데 우선 2~3m 키에 무게는 300㎏ 이상으로 사고로 파손된 건물이나 시설 속에 진입, 장애물을 넘거나 계단을 올라갈 수 있도록 설계됐다. 또한 로봇 내부에 카메라와 방사능 수준 측정기가 장착됐으며 수집한 데이터를 원거리 전송할 수 있는 시스템도 갖추고 있으며 팔 부분이 관절로 이어져 있어 문을 열고 닫거나 할 수 있다. 외부 작업용 로봇의 사양을 살펴보면 외형과 기능은 대체로 비슷하되 파이프를 자르거나 용접할 수 있는 기능도 함께 갖췄다. 로봇 외에 GIE Intra에서는 원격조종이 가능한 건설용 기계 역시 보유하고 있는데 동 기계는 이중 원격 조종 장치를 통해 수 ㎞의 거리에서도 조종이 가능하다. 이들 로봇의 가격은 비싼 경우 1대에 100유로를 호가하는데 비용이 비싼 주원인은 최대한 몸체가 보호될 수 있도록 납 등의 튼튼한 금속이나 재료로 완벽하게 싸야 하기 때문이다.

인체와 마찬가지로 방사선은 전자기계에도 악영향을 미치기 때문에 이중 혹은 삼중으로 기계가 보호돼야 하며 이를 바탕으로 일반 기계에 비해 최고 100배 이상의 방사선에도 작업이 가능하다.

(위험지역 작업용 무인 로봇 모습)

▶ 체르노빌, 후쿠시마에서 프랑스산 무인로봇의 활약 기대
당장은 일본 측의 지원 요청이 없어 프랑스산 무인 로봇이 실력을 발휘할 수 있을지 의문이나 이번 원전 사태가 완전히 해결되기 위해서는 10여 년 이상이 걸릴 것으로 우려되는 만큼 향후 이 로봇이 후쿠시마를 예전 상황으로 복원하는데 기여할 수 있을 것으로 전망된다. 또한 체르노빌의 경우에도 참사 당시 구소련 소방대원들이 방사능 유출을 막기 위해 손상된 원자로 위로 쌓아 올린 콘크리트 구조물이 노후해 붕괴할 위험이 있어 새로운 방어벽 건설에도 투입될 예정이다. 우선 현재의 콘크리트 구조물을 블록별로 해체하고 높이 110m, 길이 160m, 넓이 250m에 무게만 2만t에 달하는 신규 구조물을 건설 작업에 로봇화된 각종 프랑스산 기술이 선을 보일 예정으로 프랑스 2대 건설업체인 Bouygues와 Vinci가 지난 2007년 이 건설 건을 수주한 바 있다. 당초 프랑스의 무인로봇 지원을 사양한 일본 측이 미국 iRobot사에 무인로봇 4대를 요청, 지원받기로 한 데 따라 후쿠시마 원전 사태 해결에 얼마나 기여를 할지 관심이 쏠리고 있다. 미국, 독일과 함께 이 분야 선두주자인 프랑스 측 로봇기술과 제품에 대한 관심과 더 불어 향후 무인로봇 개발 기술이 어떻게 진화하고 어떤 성과를 낼 수 있을지 귀추가 주목되고 있다. 대한무역투자진흥공사 www.kotra.or.kr

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