<사진. KISTI 미리안 자료
출처. KISTI 미리안>

뱀장어에서 배우는 자율 수중 로봇의 미래

스웨덴은 스톡홀름 군도(Stockholm archipelago)에서 일주일간의 수중 수색 후에 잠수함 찾기를 중단하였다. 러시아 잠수함이 목격되었다는 보고를 계기로 러시아의 침공이라는 주장이 군사 전문가 및 언론에 의하여 널리 예상되었다.

"스톡홀름 군도 내부에서 외국군의 수중 활동이 있었던 것 같다고 우리는 평가한다. 그러나 우리는 스웨덴의 바다를 침범한 그 무언가는 이미 떠났다고 믿고 있다"고 앤더스 그렌스타드(Anders Grenstad) 해군 소장이 논평하였다."그것이 무엇이든 통상적인 잠수함은 아니었을 것이다. 더 작은 형식의 보트였을 수 있다. 그러나 그것이 얼마나 큰지 또는 어느 국가 소속인지 적시할 수 없다"고 앤더스 그렌스타드 해군 소장이 덧붙였다."수색 작전은 실질적으로 종료되었다. 군함과 상륙부대는 항구로 돌아갔으며, 통상적인 준비태세로 복귀하였다"고 앤더스 그렌스타드 해군 소장이 말했다.

그러나 이 지역에서 수중 활동이 있었던 것일까? 아닐까? 스웨덴 해군은 공룡 같은 잠수함보다 더 작은 무언가를 계속 찾았어야 하는가? 정보를 수집하는 수중 장치를 개발하기 위한 러시아와 연합군의 작업은 현재 진행 중이다. 이들의 목표는 잠수부들이 접근하기 어렵거나 심지어 불가능한 영역에 도달하고, 해저에 있는 기뢰를 조사하고 제거하며, 적 스쿠버 잠수부와 전투를 벌이는 것도 포함된다.

기존에 수행된 노력은 안내용 돌고래를 훈련시키는 것이다. 그러나 동물 권리 활동가들은 군사용으로 돌고래를 사용하는 것이 비인간적이며, 경쟁국은 돌고래 종을 죽여서 이러한 위협을 제거하려고 노력할 수 있어서 세계의 생태계를 해칠 수 있다는 의견을 밝혔다. 따라서 군사용으로 훈련된 돌고래를 이용하는 것에 대한 대안 전략으로 무인 수중 시스템을 개발하는 연구가 진행되고 있다.

해저에서 자율적으로 동작할 정도로 지능적이며, 작고, 정교하며, 원격으로 제어가 가능하려면, 무인 수중 시스템은 유연하고 뱀과 같이 협소한 공간에서도 동작할 수 있어야 한다. 뱀장어는 다른 형태의 물고기보다 우월한 유연성을 가지고 있다. 이러한 뱀장어에서 영감을 받은 싱가포르의 연구팀은 뱀장어와 같은 로봇 물고기 시작품을 개발하고 제작하였다.

물속 및 딱딱한 지상 모두에서 굽이치는 동작이 유사하므로 뱀과 같은 형태는 뱀장어 로봇에게 수륙 양용의 특성을 제공할 가능성을 제공한다. 기계적으로 이 무인 수중 시스템은 n개의 링크와 n-1개의 관절로 구성되며, 각 관절에 인가된 토크로 제어된다. 3차원의 연동된 안드로노프-호프 진동자(Andronov-Hopf oscillator), 인공 신경망(artificial neural network), 외부 진폭 변조기(outer amplitude modulator) 등에 의하여 구동되는 서로 다른 기준 입력을 통하여 전진, 후진, 회전 운동을 수행하도록 설계되었다.

"우리는 서로 다른 시나리오에 적용하도록 운동 라이브러리를 갖춘 로봇 물고기에 대한 시뮬레이션과 실험을 수행하였다. 그리고 실험 결과에 따르면 제안된 제어기는 예측한대로 전방 혹은 후방으로 헤엄칠 수 있어서 그 유효성을 검증하였다." 

■ KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』 http://mirian.kisti.re.kr