05 - 재난 및 안전 로봇
▲ 손동섭 책임연구원(공학박사)
한국로봇융합연구원
동일본 대지진 및 후쿠시마 원전 사고 이후 재난사고 등에서의 로봇의 활용과 필요성이 증대되었으나 실제 현장 투입이 가능한 로봇은 미미한 상황이다.
재난안전 로봇의 개발 현황과 활용 사례를 살펴보고 국내에서 개발 진행 중인 국민안전로봇 프로젝트에 대한 소개와 재난안전로봇 시장 및 산업 육성을 위한 정책 대안을 제시한다.
위험한 상황, 로봇이 사람을 구하다
기존에는 소방관처럼 사람이 목숨을 걸고 위험한 상황에 있는 사람을 구한다.
소방관의 생명도 소중하고 위험한 상황에 있는 사람의 생명도 중요하다. 하지만 위험한 환경에서 사람인 소방관의 구조 활동에는 한계가 있다.
소방관과 협력하고 소방관이 해결하기 어려운 상황 속에서 문제를 해결할 수 있는 대안이 필요하며, 이 대안이 로봇이 될 수 있다.
재난대응로봇 경진대회
2015년 미국 국방부 산하의 방위고등연구계획국(DARPA)이 개최하는 세계 최대 규모의 로봇 경진대회인 ‘국제 재난대응로봇 경진대회(DRC)’를 통해 전 세계의 로봇 과학자들이 한자리에 모여 진검 승부를 펼쳤다.
이 대회는 일본의 후쿠시마 원전 사고를 통해 로봇의 역할이 중요성을 인식하고, 당시의 문제점들을 해결하고자 기획되었다.
이 대회에서는 고장 난 원자력 발전소 현장에 로봇이 들어가 폭발이나 누출을 막는 등 재난 상황을 가정하여 과제가 주어진다.
이를 위해 로봇은 자동차를 운전하고, 험지를 걸어서 돌파해야 하며, 사다리를 기어서 올라가거나, 냉각수 밸브를 잠그는 등의 난제를 해결해야 한다.
최종 결선에서 한국의 KAIST 오준호 교수팀이 'DRC휴보2'로 우승하였다. 대회의 최종 결선에 오른 팀은 국내 3개 팀을 비롯하여 미국과 일본, 중국 등 전 세계 총 25개 팀이다.
재난현장에서 로봇 활용을 위한 사전 준비 필요
로봇이 재난현장에 활용되기 위하여 기술적인 문제 뿐만 아니라 제도적, 사회적으로 풀어야 할 문제가 많다.
우선 제도적으로는 관계 법령을 제정해야 하며 제품인증을 개설해야 하고 현장 활용을 위하여 매뉴얼을 만들어야 한다.
또한 사회적으로는 조그마한 실수도 인명 및 재산 피해에 막대한 영향을 줄 수 있는 소방현장에 신기술 도입을 꺼리는 경향이 있으므로 이러한 생각을 변화시켜야 한다.
하지만 무엇보다 중요한 것은 현장에서 꼭 필요로 하는 기술을 구현하고, 믿고 사용할 수 있는 고신뢰성의 제품을 개발하는 것이 선행되어야 할 것이다.
재난안전로봇 활용 사례
사실 그동안 재난대응로봇은 여러 차례 현장에 투입되어 특정 임무를 수행하였다.
특히, 미국의 CRASAR(Center for Robot-Assisted Search and Rescue)은 2001년 9·11 테러 당시 무너진 월드 트레이드 센터에 UGV(Unmanned Ground Vehicle) 로봇 투입을 시작으로 2005년 허리케인 카트리나, 2011년 동일본 대지진을 포함하여 20건 안팎의 대규모 재난이 발생한 곳에 지상(UGV), 수중(UMV, Unmanned Maritime Vehicle), 공중(UAV, Unmanned Aerial Vehicle) 로봇을 활용하여 수색 및 구조(Search and Rescue) 작업을 수행한 바 있다.
동일본 대지진 당시에도 미국 iRobot 사의 'Packbot', QinetiQ 사의 'TALON', 일본 도호쿠대의 'Quince' 등이 사람이 접근하기 힘든 후쿠시마 원자력 발전소 내부에 투입되어 영상을 촬영한 후 외부로 전송하는 작업을 수행하였다.
하지만, 현재까지 활용된 대부분의 재난대응로봇은 사고 직후 긴박한 상황이 아니라 재난 상황이 더 이상 진전되지 않는 시급성과 위험성이 덜한 복구 단계에서 사용되었다.
물론 국내외적으로 널리 개발된 화재현장에서 방수(放水, 화재를 진압하기 위하여 관창 노즐을 이용하여 물을 뿌리는 작업) 작업을 통해 화재진압을 돕는 소방로봇은 사고가 진행되는 상황에서 활용된 사례가 있지만, 소방대원의 부상의 위험이 있는 긴급한 상황보다는 주로 장시간 방수작업을 해야 하는 상황에서 활용되었다.
재난안전로봇 시장 그리고 기술 동향
재난안전로봇의 전 세계 시장은 시장 형성 초기 단계로 4,900만 달러(2015년) 규모지만 연평균 성장률은 9%대로 성장잠재력이 매우 높다.
특히 재난·재해와 사건·사고가 증가함에 따라 인명구조, 재난 복구 등을 위한 로봇 개발이 활성화되고 있는 추세이다.
공공부문 주도의 기술개발이 진행 중이며, 국방/건설/원전 등 기 개발 로봇 기술을 재난 분야에 응용 및 활용하는 경우가 많다.
세계적으로 감시경계로봇, 재난대응로봇, 소방로봇 등 다양한 기술개발이 추진되고 있으나 아직 완성도 높은 로봇 개발 사례가 부족하고 미국과 일본은 꾸준히 연구센터 중심의 재해복구 상황의 로봇 활용을 하고 있으며, 특히 일본은 WRS 대회를 통해 안전로봇 기술 선도를 목표로 추진 중에 있다.
· 재난·재해 규모가 대형화되어 인명피해 및 재난 복구 등에 소요되는 경제적 손실이 천문학적으로 증가하고 있음(1970년대 47건, 1,517억 달러 → 1990년대 91건, 7,288억 달러(IMF))
· (美)CRASAR: 미국 내 재난대응로봇 출동으로 가장 많은 경험을 가지고 있는 연구센터, 9·11 테러, 후쿠시마 원전 등 대형 재난현장에 다양한 로봇을 투입, 인명 탐지 및 복구 작업을 수행
· (日)WRS(World Robot Summit): 일본 정부 주도의 세계 로봇전시회 및 경진대회, 재해 대응 대회는 재난·재해 환경에 활용될 수 있는 최고의 로봇 선정이 목표, 2020년 Final 대회 예정
국내 재난안전로봇 시장은 45억 원(2008년)에서 727억 원(2015년)으로 연평균 43%의 급성장 추세이며, 중장기 유망시장으로 주목받고 있다.
안전로봇과 관련한 다양한 정책 및 사회적인 필요성 증대에 따라 관련 시장이 블루오션으로 부상 중이다.
국내에서는 다양한 안전로봇이 개발되고 있으나 현장 적용, 제품의 개선 및 검증을 위하여 시범운영 등 추가적인 노력이 필요한 실정이며 KIST, KAERI, KIRO 등 연구원을 중심으로 재해 환경 정찰로봇, 소방로봇, 작업지원로봇 등을 개발 중에 있다.
· 최근 10년간 국내에서 발생한 재해로 인한 피해액의 평균은 5,477억 원에 달하며, 이를 복구하는 비용은 평균 1조 835억 원이 들었음(2015년 재해연보(국민안전처))
· 재난안전로봇의 특성상 개발 기간이 길고 많은 비용이 소요되며, 사업화를 위하여 관련 종사자들의 시범운영 등 제품의 개선 및 검증을 위한 추가적인 활동이 요구됨
국민안전로봇 프로젝트
소방 장비가 나날이 발전하고 있지만, 현재 가장 위험한 재난의 깊숙한 현장에 들어가 대응 작업을 할 수 있는 것은 사람이다.
하지만 후쿠시마 원전 사고와 같이 육체적인 한계로 인하여 사람의 힘으로 극복하기 어려운 재난 상황이 발생하고 있는 현실에서 인간을 대신하거나 도와서 가장 위험한 환경에 투입되어 활용될 수 있는 유일한 수단은 로봇뿐이다.
산업통상자원부에서는 미래 사회에 활용될 수 있는 로봇 기술을 개발하기 위하여 ‘국민안전로봇 프로젝트’를 2016년 7월부터 추진하고 있다.
동 사업은 소방대원의 다양한 의견을 바탕으로 로봇 전문가들이 현재 기술로 구현될 수 있으며 현장에 활용도가 높을 것으로 예상되는 로봇 2종을 개발하고 이를 운영하기 위한 통합 운영 시스템과 재난상황에 로봇에 탑재되어 활용될 핵심 부품 2종을 개발하여 2024년 이후에는 개발로봇이 현장에 활용될 수 있도록 계획하고 있다.
생명을 지키는 로봇 기술, 시장과 산업으로 육성 본격화
조그만 실수가 인명 및 재산 피해로 연결되기 쉬운 재난 환경에서 활용될 로봇의 오동작은 치명적이다.
향후에는 로봇의 오동작을 줄이기 위하여 로봇의 신뢰성을 높이기 위한 연구 수행이 필요하다.
재난현장에서 로봇이 스스로 판단하여 문제를 해결하는 것은 불가능하기 때문에, 재난안전로봇은 재난현장에서 일을 하고 있는 경찰, 소방대원 등의 재난대응 작업을 돕는 장비의 개념으로 활용되어야 한다.
또한 재난안전로봇은 수요자가 조작·설치하기 용이하도록 수요자의 요구에 맞는 제품개발이 필요하여 개발 과정에서 수요자가 참여하는 것이 매우 중요하다.
그리고 안전로봇 제품이 수요자의 요구에 맞게 개발되었다 하더라도 높은 신뢰성을 요구하는 만큼 충분한 성능 검증을 위한 테스트가 필요하며 실제 재난환경에서 활용되기 위해서는 사람과 함께 재난 대응 작전의 일부가 되어야 하는데 이를 위해 실전과 같은 강도 높은 모의훈련이 필요하다.
재난안전로봇 산업이 활성화되기 위해서 성능 검증 및 모의훈련을 통해 수요자에게 활용성을 검증받아야 하며, 이를 위한 장비 및 시설의 구축이 동반되어야 할 것이다.
그리고 재난안전로봇의 활용성을 검증하기 위하여 구체적인 절차, 기준 등이 정의되고 일정 수준 이상이 증명된 경우 인증 등을 통해 현장에 활용될 수 있도록 기반이 조성되어야 하며 활용성이 검증된 제품의 경우 시범사업을 통해 실제 현장에서 사용될 수 있어야 제품이 실제 현장에 보급될 수 있을 것이다.
이를 위한 다양한 산학연관 전문가가 실질적 활용과 산업 육성을 위한 논의를 진지하게 머리를 맞대어 준비하는 것이 시급히 필요한 시점이다.