정전을 복구하는 로봇

미국 미시간 공대(MTU: Michigan Technological University)의 니나 마모우디언(Nina Mahmoudian) 교수 연구팀이 정전 후에 전기를 복구하는 로봇을 자신의 연구실에서 시연하였다. 다음 단계는 실제 크기의 로봇 차량을 이용하여 현장 실험을 수행하는 것이다.

큰 재난이 발생하면 거의 언제나 큰 정전이 수반된다. 정전은 텔레비전과 냉장고를 멈추게 할 뿐만 아니라 이동전화 기지국과 같은 중요한 기반시설에 막대한 피해를 가한다. 이것은 초를 다투는 상황에서 탐색 및 구조 작업을 지연시킬 수 있다.

이제 니나 마모우디언 교수 연구팀은 전력을 가장 필요로 하는 곳에 전력을 공급할 수 있는 로봇 팀을 탁상형 크기의 모델로 개발하였다. “만약 우리가 정전된 이동전화 기지국에서 전력을 복구할 수 있다면 우리는 구조가 필요한 사람들을 찾을 수 있을 것이다. 그리고 인간 구조대원들은 서로 통신을 할 수 있을 것”이라고 미시건 공대(MTU) 기계 공학 및 공학 역학과 조교수인 니나 마모우디언이 말했다.

불행하게도 이동통신 기지국은 종종 도달하기 어려운 곳에 위치해 있다. “만약 우리가 로봇을 이러한 장소에 배치할 수 있다면, 복구를 향한 첫 걸음을 내딛게 될 것”이라고 니나 마모우디언 교수가 말했다.

연구팀은 로봇이 전원선과 배터리를 연결하여 소형 전구를 켜거나 소형 모터로 깃발을 흔들도록 만들어 소형 전력망에서 전력을 복구하도록 프로그래밍하였다. 로봇은 응급 전원을 이동통신 기지국에 연결하려면 필요한 동작으로 가장 가까운 지름길을 선택하고 장애물을 피하면서 독립적으로 동작한다. “우리가 개발한 로봇은 배터리를 포함하여 가능하면 태양광 발전 시스템이나 발전기도 운반할 수 있다”고 니나 마모우디언 교수가 전했다.

헤어드라이어를 스페인에서 태워먹은 적이 있는 사람들이 증명하듯이 다른 시스템 및 다른 나라에서는 다른 전기적인 요구조건을 가지므로 연구팀은 전력 변환기를 결합하기 위하여 미시건 공대(MTU) 전기공학과 부교수인 웨인 위버(Wayne Weaver)와도 협력하고 있다. 전력 분배 자율 시스템은 재난 복구뿐만 아니라 특히 은밀한 임무를 수행하는 특수부대와 같이 군사용으로 사용될 수 있다. “우리는 군인들이 현장에 도달하기 전에 전원 시스템을 설정할 수 있을 것이다. 따라서 군인들은 모든 무거운 장비들을 운반할 필요가 없을 것”이라고 니나 마모우디언 교수가 강조하였다.

연구팀의 다음 프로젝트는 현재의 로봇 네트워크를 확장하여 실제 크기를 가지는, 동작할 수 있는 모델을 만드는 것이다. 첫 번째 로봇은 미시간 공대(MTU)의 키위노 연구 센터(Keweenaw Research Center)에 의하여 기증된 탱크 형태의 차량이다. “이것을 이용하면 우리는 실제 세계에서 작동하는 경로 계획 알고리즘을 개발할 수 있을 것”이라고 니나 마모우디언 교수가 말했다.

또한, 로봇은 상호 간에 충전할 수도 있을 것이며, 이것은 육지뿐만 아니라 바다에서도 매력적인 응용 분야가 될 것이다. 실종된 말레이시아 항공 370편에 대하여 수행한 임무처럼 탐색 임무를 수행하는 동안 잔해를 찾는 수중 탐색 로봇은 연료 재급유를 위하여 표면으로 올라와야 한다. 니나 마모우디언 교수는 이를 위하여 수중으로 뛰어들어, 수중 탐색 로봇을 충전하고, 다시 모선으로 복귀하는 연료 재공급 로봇 함대를 상상하고 있다. 이런 식으로 고가의 수중 탐색 로봇은 좀 더 많은 시간을 증거 탐색에 보내고, 표면을 왕복하는 이동 시간을 줄일 수 있다.

연구팀은 이러한 연구 결과를 남아프리카 공화국의 케이프타운(Cape Town)에서 2014년 8월 24일~29일까지 열린 자동 제어 관련 국제 학술회의(명칭: 19th World Congress of the International Federation of Automatic Control)에서 “전력 분배 자율 시스템(Autonomous Power Distribution System)”이라는 제목으로 발표하였다. 공동 저자로는 니나 마모우디언 교수, 웨인 위버 교수, 기계공학과 대학원생인 바진 모리디언(Barzin Moridian), 전기공학과 학부생인 대럴 배넷(Daryl Bennett), 기계공학과 교수인 러쉬 로비넷(Rush Robinett) 등이 포함된다.

출처.  KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』