▲ 로봇 제어를 위한 원격 통제 스테이션

무인 자율 이동 로봇과 레이저, 원자력 발전소 제어 시스템 등 첨단 기술을 융합해서 항공기 안전의 치명적 위협 요인인 조류 충돌 사고(버드 스트라이크)를 획기적으로 줄일 수 있는 신개념 공항 조류 퇴치 시스템이 국내 기술로 개발된다.

한국원자력연구원(원장 양명승)을 주관 연구기관으로 LIG넥스원(대표 구본상,이효구), 경원훼라이트공업㈜(대표 허금자), ㈜한국환경생태연구소(대표 이한수) 등이 참여하는 컨소시엄은 국내 군 및 민간 공항 내 조류 충돌 사고를 획기적으로 줄일 수 있는 ‘반자율 이동로봇과 극지향성 음향 송출을 이용한 공항 내 조류 퇴치 시스템’(이하 ‘공항 조류 퇴치 시스템’, 과제책임자 김창회 한국원자력연구원 계측제어인간공학연구부 박사)을 2012년까지 개발하기로 하고 시스템 개발에 착수했다. 

지식경제부 및 방위사업청 주관 ‘민ㆍ군 겸용기술사업’의 지원으로 개발될 이 시스템은 극지향성 음향 송출 장비와 레이저 송출 장비, 주/야간 컬러 카메라, 열영상 카메라, 음향 탐지 장비, 레이저 스캐너 등 조류 탐지 및 퇴치 장비를 무인 이동 로봇에 탑재, 원격 이동 명령에 의해 공항 내 다양한 지역을 이동하며 주/야간 전천후로 조류를 퇴치할 수 있는 무인 반자율 이동 조류 퇴치 시스템이다.

한국원자력연구원은 이 시스템을 2012년 5월까지 개발 완료한 뒤 군 당국과 협의를 거쳐 전국 군 공항에 우선 적용할 계획이다. 또한 전국 민간공항을 관리하는 한국공항공사와 긴밀하게 협력, 운용성 사전평가 등을 통해 예상되는 문제점을 사전 해결함으로써 민간공항에도 조속한 상용화를 추진할 계획이다.

새로 개발할 ‘공항 조류 퇴치 시스템’은 공항 내 조류의 위치와 종류를 음향과 영상 등 다양한 방법을 통해 탐지한 뒤, 조류가 로봇임을 학습하지 못하도록 불규칙한 패턴으로 이동 접근해서, 음향과 레이저, LED 조명장치 등 첨단 퇴치기술을 이용해서 퇴치하는 세계 최초의 다중 조류 퇴치 시스템이다.

현재 국내외 공항의 조류 퇴치는 폭음기, 확성기 등을 이용한 재래식 퇴치, 공항 조류퇴치팀(BAT; Bird Alert Team) 활동, 조류가 싫어하는 기피음을 이용한 음향 퇴치, 레이저 이용 퇴치 등 다양한 방법을 활용하고 있지만 그 효과가 제한적이다. 특히 재래식 방법은 소음으로 인한 민원 발생 가능성이 있는 데다, 고정식 장비일 경우 조류의 학습 능력으로 효과가 떨어진다. 레이저 장비는 조도가 높은 주간에는 효과가 떨어진다.

이에 따라 여러 종류의 퇴치 시스템 체계를 융합해서 사용함으로써 개별 시스템의 단점을 보완하고 주/야간 전천후로 조류를 퇴치할 수 있는 새로운 퇴치 시스템 개발이 요구되고 있다.

새로 개발할 시스템은 한국원자력연구원이 보유한 원자력 발전소 원격 감시 및 제어 기술, 고출력 레이저 기술과, 강한 방사선에 노출되는 원자력 발전소 내부에서 각종 점검 및 감시 작업을 수행하는 로봇 개발을 통해 축적한 이동 로봇 플랫폼 및 제어 기술과 LIG넥스원이 보유한 탐지/인식 기술 및 첨단 IT 기술, 경원훼라이트공업㈜가 보유한 극지향성 음향 설비 기술, ㈜한국환경생태연구소의 조류 관련 전문 기술을 융합, 탐지-이동-퇴치를 운전원이 무선 통신으로 원격 제어함으로써 조류 퇴치 효과를 극대화하면서도 운용성이 높도록 설계할 예정이다.

탐지 : 주/야간 컬러 카메라와 열영상(IR) 카메라, 음향 탐지기 등 3가지 탐지장치를 장착, 영상 및 음향 분석 기법을 융합해서 조류의 위치 및 종류를 정확하게 식별할 수 있도록 한다. 수집된 정보는 조종사에게 조류 출현 경고를 할 수 있도록 조류 위치, 영상 등의 데이터를 실시간으로 관제탑에 제공할 예정이다.

이동 : 도랑, 습지, 웅덩이 등 활주로 주변 장애 지형에서도 이동성을 잃지 않고 에너지 소모를 최소화하는 강건 이동로봇 플랫폼을 개발한다. 또한 레이저 스캐닝 및 초음파를 사용한 장애물 회피 기술, GPS 등 지형 정보를 이용한 실시간 자기 위치 인식 기술, 비평탄/고경사도 지형에서 자세 보정 기술 등 험지 자율 주행 기능을 갖도록 할 예정이다.

퇴치 : 퇴치음을 특정한 좁은 공간을 향해 모아 보냄으로써 주변 소음 피해를 최소화하는 극지향성 고출력 음향 송출 장비, 일몰/일출시나 야간에 레이저로 조류를 퇴치하는 레이저 방사장치, 로봇의 비정형 공격 등을 이용해서 조류를 퇴치한다. 이를 위해 전국 공항의 계절별 대표 조류의 종류 및 습성을 파악한 뒤 해당 조류의 경계음 및 천적음을 확보, 날씨별/상황별 맞춤식 퇴치 시스템을 개발할 예정이다.

원격통제 : 무인 이동로봇을 운용하기 위한 원격통제 설비를 관제탑 등에 설치, 한 명의 운전원이 공항 전체영역의 조류 출현 정보를 파악하고, 출현 조류의 특성에 알맞은 퇴치수단을 결정해서 로봇에 퇴치신호를 전달함으로써 효과적인 퇴치가 이루어지도록 한다. 또한 조류 발생 및 퇴치 활동기록에 대한 자동보고 체계를 갖춤으로써 공항 간에 실시간 조류퇴치 협력체계가 구축되도록 할 예정이다.

개발될 시스템은 한국원자력연구원이 보유한 원자력 발전소 안전설계 개념을 도입함으로써 시스템의 오동작 시에도 안전하게 운용될 수 있도록 해 공항의 안전성을 보장할 예정이다.

GPS 위치 정보를 이용, 공항 내에 로봇이 활동할 수 있는 공간을 구분해서 항공기가 이동하는 활주로나 유도로에 로봇이 접근하지 못하도록 자동 프로그램할 예정이다. 활주로나 유도로 근처 30 미터 이내 로봇이 근접할 경우 자동 정지 및 경보를 발생하고, 배터리 잔량이 기준치 이하이면 모든 퇴치 작전을 종료하고 대기 위치로 자동 복귀하도록 한다.

레이저가 조종사를 향하면 문제가 발생할 수 있음으로 기준 각도 이상일 경우 레이저 발사를 자동 정지하도록 한다. 또한 레이저 스캔을 통해 충돌이 예상되는 물체를 자동 검출하도록 한다.

로봇을 원격 통제하는 소프트웨어의 고장 방지를 위해 원자력 발전소 운영 소프트웨어의 확인 및 검증 기법을 적용한 소프트웨어를 개발, 적용한다. 또한 운전원이 작동하는 원격 통제 스테이션은 고장 허용 방법(Fault Tolerant Control)을 적용, 작동 중인 시스템이 고장날 경우 백업 시스템으로 자동 전환토록 설계할 계획이다. 

개발될 시스템은 현재 가장 뛰어난 성능을 자랑하는 외국 레이저 퇴치 시스템 운용 결과(프랑스 Lord Ingenierie사 제품, 퇴치율 약 40 %)보다 20 % 이상 높은 퇴치 효과를 발휘할 것으로 기대된다. 아울러 로봇 4기와 원격 통제 스테이션 1기를 한 시스템으로 구성, 운전원 한 명이 운용함으로써 조류 퇴치 비용을 대폭 절감하는 데도 기여할 전망이다.

개발된 시스템을 국내 군 공항 및 민간공항에 적용할 경우 조류 충돌 사고 저감을 통해 항공기 및 승객 안전 확보에 기여할 것으로 기대된다. 이 과정에서 확보한 핵심 기술은 무인 지상 정찰 차량, 무인 지뢰 탐지 차량, 무인 보급 차량 등 무인 전투체계 구축 뿐 아니라 과수 농가용 소형 조류 퇴치 로봇 개발 등에도 다양하게 활용 가능할 전망이다.

심지현 기자  bodo@emoneynews.co.kr

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