“우주개발에도 써요” KAIST 지하탐사 두더지 로봇 ‘몰봇’ 개발

왼쪽부터 명현 교수, 이준석 박사과정, Christian(크리스티안) 연구원, 임현준 박사과정(KAIST 제공)© 뉴스1

국내 연구진이 두더지의 생물학적 구조와 굴착습성을 모방해 무인지하탐사 등에 효율적으로 활용가능한 생체모방형 두더지로봇을 개발했다.

KAIST(총장 신성철)는 전기 및 전자공학부 명현 교수 연구팀(미래도시 로봇연구실)이 일명 두더지로봇 ‘몰봇(Mole-bot)’을 개발했다고 4일 밝혔다.

몰봇은 석유, 석탄 등 기존 에너지원을 대체해 신에너지원으로 사용 가능한 탄층 메탄가스(Coalbed Methane)나 전자기기에 이용되는 희토류 등이 매설된 지역의 탐사, 나아가 우주 행성의 표본채취를 목표로 개발됐다.

몰봇은 크게 드릴링부, 잔해제거부, 방향전환을 위한 허리부, 그리고 이동 및 고정부로 구성된다. 크기는 지름 25cm, 길이 84cm이며, 무게는 26kg이다.

우선, 드릴링 메커니즘은 이빨로 토양을 긁어내는 두더지 종 중 하나인 ‘치젤 투스(Chisel tooth mole)’를 생체모방해 새로운 확장형 메커니즘을 개발했다. 이는 기존 기술 대비 높은 확장성을 가지며 안정적인 드릴링이 가능하다.

잔해 제거 메커니즘은 크고 강력한 앞발을 이용해 굴착 및 잔해를 제거하는 또 다른 두더지 종인 ‘휴머럴 로테이션(Humeral rotation mole)’의 특별한 어깨구조를 모사해 설계했다.

허리부는 두더지의 허리를 모사한 메커니즘을 통해 지하 내에서 360°자유롭게 방향 전환이 가능하다.

마지막으로 이동부는 동일한 3개의 유닛을 삼각형 형태(120°간격)로 균등 배치해 지하 내에서 안정적인 지지 및 이동을 할 수 있도록 설계됐다. 불규칙한 토양 환경, 암석 등 예측 불가능한 지하 내에서 안정적인 이동을 위해 무한궤도를 이용한 이동방식을 적용한 것이다.

연구팀은 몰봇에 지하에서 위치를 측정할 수 있는 센서시스템과 알고리즘을 탑재했다. 이 센서시스템은 자기장센서가 포함된 관성항법센서가 탑재돼 지하공간에서 3차원적인 자율주행을 가능하게 한다.

몰봇은 한국산업기술시험원(KTL)의 공인인증 평가를 통해 성능을 검증한 결과, 최대 굴진각은 100피트당 38도, 위치인식 평균제곱근 오차는 6.03cm, 굴진속도는 시속 1.46m, 방향각 추정오차는 0.4도로, 기존 세계 최고 방식과 비교할 때 굴진 속도는 3배 이상, 방향각 추정성능은 6배 이상 향상된 성능을 보였다.

연구팀은 KAIST 건설 및 환경공학과 홍정욱·권태혁 교수 연구팀과 로봇구조 해석 및 지반 실험을 협업했다.

연구팀은 몰봇이 기존 로봇들에 반해 훨씬 효율적인 방법으로 지하자원 탐사가 가능할 뿐만 아니라 경제성도 뛰어나고, 최근 스페이스X에 의해 촉발된 우주개발 등 다양한 분야에 적용이 가능하기 때문에 세계시장 진출도 가능할 것으로 기대하고 있다.

 (대전=뉴스1)