포스텍(총장 김도연) 창의IT융합공학과 유선철 교수, 조현우 연구교수, 석박사 통합과정 표주현 씨가 바다 속에서도 수 밀리미터(mm)단위의 정밀한 위치 이동이 가능한 수중 촬영로봇 싸이클롭(cyclops)을 개발, 국내 최초 3차원 해저 지형도 및 실사 모형 제작에 성공했다.
최근 소형 무인항공기 드론(drone)이 항공촬영을 비롯해 사람이 접근하기 힘든 재해현장과 험한 지형 파악에 적극 활용되고 있다. 산소 부족과 거친 해류 및 수압 등 다양한 변수를 고려해야 하는 해양환경 파악 작업 시에는 현재까지 초음파 반사를 이용하거나 수중 로봇을 투입해 촬영해 왔지만, 3차원 지형을 구현하기에는 정밀하지 못했다.
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▶ 포스텍 창의IT융합공학과 유선철 교수팀이 바다속에서도 정밀 위치 이동이 가능한 싸이클롭(cyclops)을 개발해 국내 최초 3차원 해저 지형도 및 실사 모형 제작에 성공했다. 뒷줄 왼쪽부터 조현우 연구교수, 세 번째 표주현 씨, 네 번째 유선철 교수. |
유선철 교수팀은 정밀한 위치 제어 성능에 초점을 맞춰’벌크 업(bulk-up)’한 로봇을 설계·제작함으로써 이러한 문제를 해결했다. 기존 수중 로봇과는 달리 전방위 직진 이동이 가능하도록 드론에 전용 추진기를 장착, 이를 통해 사전 설정한 촬영 지점에 정확하면서도 효율적으로 도달할 수 있게 됐다.
싸이클롭은 수중에서 가상의 격자 위에 놓인 수백 개의 촬영 지표들을 따라 사진 촬영을 자동 수행해 고화소 수중 지형 데이터를 산출한다. 이를 유 교수팀이3차원 수중 지형도로 제작, 최근 각광받는 3D프린터를 이용해 수중 지형을 정확한 비율로 축소한 실사 모형을 구현했다.
이번 연구 성과로 다양한 해저탐사와 지형계측의 새로운 지표가 될 것으로 전망된다. 예를 들어 정밀한 데이터를 도출해 지질·생물학 관점의 주기적 해저 환경변화 조사에 활용하면, 어업에 심각한 손실을 입히는 백화현상이나 지각변동 등의 예측이 가능하다. 특히 광범위한 지역을 파악할 수 있는 해저 초음파 영상조사와 수중 드론을 함께 활용하면 상호 보완작용으로 큰 시너지를 창출할 것으로 기대된다.
* 백화현상(whitening event) 산호처럼 생긴 석회질 성분의 홍조류가 바다 속에 퍼져 바다 밑바닥을 하얗게 만드는 현상. 백화 현상이 일어나면 생물이 살 수 없어 일명’바다의 사막화 현상’이라고도 한다.
뿐만 아니라 화질이 우수하고 정확한 3차원 좌표 데이터를 기반으로 하고 있어 해저터널 같은 인프라 건설 및 군사 목적용 해저 지형 조사에 효과적일 것으로 전망한다.
연구를 주도한 유선철 교수는 "싸이클롭을 통해 촬영된 영상은 항공기나 드론으로 지상 촬영하는 작업을 수중에서 진행했다고 볼 수 있다. 3D프린터 출력을 통한 실사 지형도를 직관적으로 활용할 수 있어 수중 환경정보를 필요로 하는 많은 분야에 큰 도움이 될 것"이라고 의의를 밝혔다.
한편 이 연구는 2016년 해양수산부의 재원으로 한국해양과학기술진흥원의 지원을 받아 수행됐다.
최혜영 커뮤니케이터