국내는 로봇붐이라고 해도 좋을 만큼 로봇에 대한 관심이 높아져 있다. 그러나 자세히 들여다보면 이는 제조용 로봇과 서비스 로봇으로 양분되어 특수로봇에 대한 연구는 미흡한 편이다. 그 중 소방방재 로봇은 그 필요성이 높음에도 불구하고 개발사례가 많지 않은데, 이에 본지에서는 일본의 소방방재 로봇 개발현황을 살펴보고, 이를 국내 로봇산업에 적용하기 위한 전문가의 제언을 소개한다.
쪹자료출처 : (日)금속 2007년 5월호 “구조용 로봇의 현황과 장래전방, 소방방재 로봇의 현황과 개발” 天野久德, 한국과학기술정보연구원 이원식 전문연구위원
1. 서 론
재해나 사고 발생시에는 소방에 의한 구조 활동을 생각하는 사람이 많다. 소방은 화재소화를 주 업무로 조직된 것으로 급히 현장에 도착하여 활동하는 것을 중시하고 있다. 따라서 구조 활동이나 구급운송활동 등 급속한 대응에 필요한 사항도 소방의 중요한 업무라고 하겠다.
소화활동이나 구조 활동에서 소방대원은 예측 못했던 사태를 당해 위험한 상황에 빠진다. 또한 소화활동이나 구조 활동에서 육체적, 정신적 부담이 문제되며 소방본부에서는 로봇을 실전에 대비하여 준비시키고 있다. 일본은 세계적으로 많은 로봇이 소방서에 배치되어 있는 나라이다.
산업 활동, 시민생활이 발전하여 재해나 사고도 복잡해지고 있으며 이런 재해에 대응하기 위한 로봇의 연구도 진척되고 있다. 여기서 소방서가 준비하고 있는 로봇을 소개하고 현재 개발되고 있는 몇 가지의 소방재해 로봇을 소개한다.
2. 소방방재 로봇
소방서에 준비되어 있는 로봇은 대략 방수형, 수중탐색형, 정찰형, 구조형의 네 가지 종류로 분류한다.
가. 방수형
석유탱크 화재에서는 화재가 크고 화재로부터 방사열이 많기 때문에 소방대원이 접근하기 어렵다. 창고화재에서도 건물 내에 연기가 차기 쉬워 소방대원이 진입하기 어려운 경우가 있다. 이와 같은 화재에 대응하기 위해 몇 곳의 소방본부에서는 방수 로봇을 개발하여 배치하고 있다.
일본의 Kuroiso(黑磯)시에서 발생한 Bridgestone공장화재에 Tokyo(東京)소방서로부터 긴급지원대의 로봇이 지원하였다. 일반적으로 방수용 로봇에는 방수용 노즐과 거품 노즐 및 단순한 매니퓰레이터(manipulator)가 장비되어 있다. 여기에는 드럼통이나 위험물을 취급하기 위한 클리퍼(clipper), 이동할 때의 장해물을 제거하기 하기 위한 버킷(bucket) 등 몇 가지가 준비되어 있다.
온도 등을 계측하는 각종 센서, 로봇 자신에게 물을 뿌려 과열을 조절하는 자위분무장치(自衛噴霧裝置), 카메라 등도 장비되어 있고 조종은 무선 및 유선 두 가지 모두 응용되고 있다.
나. 수중탐색형
수중 탐색활동은 육체적으로도 큰 부담이 될 뿐 아니라 위험한 상태여서 단순한 잘못이 큰 문제가 될 수도 있다. 이 장비는 카메라만을 탐색장치로 장착한 제1세대와 카메라 외에 수중음파탐지기도 장착한 제2세대로 분류된다.
수중탐색 로봇은 인명구조를 목적으로 사용되며 탐색수역은 해안에서 아주 가까운 연안수역, 항만수역, 또는 하천에 제한된다. 깊이 잠수하는 것은 필요치 않으며 물의 투명도가 낮고 시계가 충분치 않은 경우가 많다. 그러므로 카메라 영상으로는 탐색이 어렵고 수중음파탐지기가 필요불가결한 장비라 하겠다.
소방본부에 배치되어 있는 수중탐색 로봇은 전용으로 개발된 것이 아니고 상업제품이다. 같은 형, 계열의 로봇을 일본자위대, 해상보안청, 경찰서 등 공공기관, 전력회사 등 일반기업에서도 사용하고 있다. 소방서가 소유하고 있는 수는 전체의 약 5%이다.
다. 정찰형
연기가 가득 찬 상황에서 소방대원이 정보를 수집하러 진입하는 것은 위험하다. 밀폐된 실내에서 연소가 계속되고 있는 경우 실내의 산소농도가 낮고 일시적으로 연소가 억제된다. 이때 문을 열면 단숨에 산소가 공급되어 폭발적인 연소가 일어난다. 이와 같은 상황에 소방대원이 진입하면 위험하므로 정찰로봇이 준비된다.
Osaka(大阪)시 소방국은 2002년에 간단하고 새로운 형태의 정찰로봇을 개발하여 배치하고 있다. 이는 고령자용 전동차 의자에 센서, 열 영상 카메라, 일반 카메라 및 무선 조정장치를 탑재하고 있는 소형경량으로 비교적 값싼 로봇이다.
라. 구조형
Tokyo 소방청에서는 원격조작 로봇을 배치하고 있다. 이는 양팔 매니퓰레이터가 장비되어 있다. 이 양팔 로봇 시스템은 미국제 매니퓰레이터를 이용하여 전력선의 유지관리용으로 개발된 것이다. 본체 중앙에는 수납식 간이 베드가 설치되어 있고 여기에는 공기공급 장치와 통화 장치가 설치되어 있다.
마. 배치 준비 상황과 활동실적
방수로봇은 13년 동안 14번 성공적으로 사용하였다. 가장 많이 비치되어 있는 것은 수중탐색형 로봇으로 10개 소방본부에 15기가 비치되어 있다. 소방본부는 일본 전국에 약 800곳으로 가장 배치가 많이 되어 있는 수중탐색 로봇도 전체적으로는 1%의 소방본부에 배치되어 있는 상황이다. 한편 정찰형, 구조형은 실전에 사용된 실적이 없다.
전국적으로 소방본부 중 11개 본부가 로봇을 배치하고 있으며 소방방재용 활용은 아직 시작으로 초기단계라고 말 할 수 있다.
3. 향후 배치를 위한 개발
가. 검지ㆍ탐사형 재해대책 로봇
일본의 총무성 소방청 참사관실에서 2003년 소방방재 로봇에 대한 연구회의를 설치하고 2004년에는 기능검토를 위한 1차 시험을 하였다. 이 시험에서는 시판되고 있는 이동 로봇에 검출·탐사에 필요한 기기를 설치하고 약간 개조하여 유선형과 무선형 2가지를 시험하였다.
이 결과를 기초로 하여 2005년에는 2차 시험용 스펙을 결정하여 개발하였다. 최고속도 3㎞/h 이상, 30°이상의 계단을 오를 수 있고 유무선 원격조정방식을 채택하였다.
밀폐공간 내의 로봇을 안전한 영역에서 조종하기 위해서는 유선에 의한 통신이 불가피하다. 또한 지하철역에서의 재해도 가정하여 문이 닫힌 상태에서 자동개찰기를 통과할수 있는 크기로 하였다. 로봇을 배치한 소방본부의 의견을 듣고 세부사항을 변경하여 2006년 말까지 준비하였고 각 소방본부에 시험 배치되도록 계획 중이다.
나. 화학 플랜트 재해대책
소방연구센터에서는 소방방재 로봇을 준비하는 방법의 하나로 2가지 타입을 상정하였다. 그 하나는 소형, 단순, 저가로 간단한 정보 수집을 주목적으로 하는 타입, 다른 하나는 처리대응 작업까지도 목적으로 하는 고기능 타입이다.
소방연구센터에서는 주 연구개발용으로 로봇의 크롤러(crawler) 이동기구, FRIGO 시리즈를 개발하였다. 이 시리즈에서는 응용에 이용하는 것을 중점으로 한 FRIGO-D도 개발하였다. FRIGO-D는 실전배치를 위해 방진, 방수, 방폭, 내충격 성능을 부가시킨 것을 기업과 공동으로 상품개발 중이다.
4. 결론
소방본부가 소유하고, 소방서에 배치시킨 소방방재 로봇, 실전배치를 목표로 한 개발을 소개하였다. 소방방재 로봇은 로봇개발에 가장 적합한 대상의 하나라고 할 수 있다. 실제 배치 운용되고 있는 로봇의 수는 적으나 활용은 지금부터 시작되고 있다.
앞으로 각 분야에서의 연구자는 물론 현장의 소방본부, 개발기업, 생산기업이 행정부서와 연계가 없으면 개발배치를 촉진하는 것은 어렵다. 화재, 재해에 있어서 인명구조의 일익을 담당하고 있는 소방방재 로봇의 개발은 인도적인 측면에서도 대단히 중요하다.
5. 전문가 제언
소화활동이나 구조 활동에서 소방대원은 예측 못했던 사태를 당해 위험한 상황에 빠진다. 이 위험한 상황에서 소방대원을 보호하고 인명을 손쉽게 구재(救災)하기 위해 일본의 소방본부에서는 로봇을 실전에 대비하여 준비하고 있다.
산업 활동 및 시민생활이 발전하여 재해나 사고도 복잡해지고 있으며 이런 재해에 대응하기 위한 로봇의 연구도 진행되고 있다. 일본 소방서에 준비되어 있는 로봇은 방수형, 수중탐색형, 정찰형, 구조형의 네 가지 종류로 분류된다. 이중에서 방수형의 사용이 가장 많으나 전체적으로 실전에서 응용되고 있는 상황은 모두가 극히 적은 상태이다.
로봇은 산업체에서 생산자동화에 응용하기 시작하여 지금은 사회고령화에 따른 간병인, 가정에서의 청소 도우미, 병원에서 의사를 도와 세밀한 수술을 하는 등의 그 용도가 다양해지고 있다.
그러나 소방방재 등 재난 구재에 대한 응용은 극히 일부에 지나지 않는 것 같다. 로봇을 이용한 스포츠 게임은 국내뿐만 아니라 국제적으로도 많이 하고 있다. 이것에 약간의 구재장비를 장착시키면 구재용 로봇인데 이의 응용은 일본만 보더라도 극히 일부분이며 이제 막 시작이다.
구재용 로봇 장비는 생활이 복잡해짐에 따라 앞으로 그 수요가 대단히 증가하고 수출도 할 수 있다고 본다. 그러나 수출시장을 확보하기 전에 국내에서 많이 사용하고 그 성능을 평가받아야 할 것이다.
이 평가를 받기 위해서는 국내 소방서와 이를 개발하고자 하는 기업 및 로봇을 연구하는 대학이나 연구기관이 협력하여 추진해야 하며, 관련 소방서만이 아니라 행정기관에서 적극적인 지원이 있어야 한다고 생각한다.
