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.

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