서울대, 무당벌레 모사 점핑-글라이딩 로봇 l 안살도 뉴클리어, '핵폐기물 처리용 로봇' VIDEO: Ansaldo Nuclear provides robot for Caorso decommissioning
서울대 조규진 교수팀, 무당벌레 모사 점핑-글라이딩 로봇 개발
'사이언스 로보틱스' 표지논문 게재
서울대 공대는 국방생체모방 자율로봇 특화센터 조규진 기계공학부 교수팀 (1저자: 백상민 연구원, 공동저자: 임소정, 채수환 연구원, 이대영 박사 후 과정(하버드), 교신저자: 조규진 교수, 디자이너: 송정률 연구원)이 무당벌레를 모사한 종이접기 기반 구조와 이를 활용한 로봇을 개발했다고 16일 밝혔다.
이번 연구는 생체모방을 통해 종이접기 기반 구조의 실제 활용 가능성을 한 단계 끌어올린 성과로 평가받고 있다. 종이접기 기반 구조는 가볍고 좁은 공간에 접혀 있을 수 있어 다양한 분야에 적용되고 있다. 하지만 기존의 종이접기 구조 설계 방식은 탄성 에너지 저장과 큰 힘을 지탱하는 능력에 있어서 한계가 있었다.
날개를 빠르게 펴고 안정적으로 비행할 수 있는 무당벌레 모사 로봇 논문을 표지 논문으로 실은 사이언스 로보틱스 4월 15일자 표지
이에 연구진은 무당벌레의 시맥에서 영감을 받아 종이접기 구조의 면에 탄성과 곡률을 부여했다. 연구진이 착안한 무당벌레는 복잡하게 접혀있는 날개를 0.1초 이내에 빠르게 펼 수 있고 100Hz의 매우 빠른 날갯짓에서도 날개가 꺾이지 않는다. 그 이유는 시맥의 단면 형상이 독특하고 또 탄성을 활용하기 때문이다. 연구진은 이 원리를 종이접기 기반 구조에 적용했다.
무당벌레와 이를 모방한 전개형 날개
그 결과 개발된 무당벌레 모사 종이접기 구조는 납작하게 접힐 수 있지만 탄성 에너지 저장 능력이 높아 스스로 빠르게 펴지고 펴진 뒤에는 큰 힘을 견딜 수 있다.
서울대 조규진 교수는 “무당벌레의 시맥의 탄성과 단면 형상을 종이접기 구조에 적용해 에너지 저장량을 크게 높일 수 있고, 동시에 추가 요소 없이 큰 힘을 견딜 수 있게 했다”라고 설명했다.
연구진은 나아가 종이접기 구조 기반의 전개형 날개를 활용해 점핑-글라이딩이 가능한 복합거동 로봇을 개발했다.
이 날개는 전체 면적의 1/8의 면적에 접힐 수 있고 원할 때 빠르게 펼 수 있다. 로봇은 날개가 접힌 상태에서 점핑을 한 뒤 최고점에서 빠르게 날개를 펴 글라이딩한다.
전개형 날개를 활용한 점핑-글라이딩 복합거동 로봇의 운동 궤적 촬영 이미지
전개형 날개의 전개 순서 이미지
이처럼 점핑과 연속된 글라이딩으로 로봇은 안정적으로 더욱 먼 거리를 이동할 수 있다. 또한 연구진은 생체모방 종이접기 구조를 활용해 전개형 날갯짓 메커니즘, 크롤링-글라이딩 로봇, 점핑로봇 등을 개발했다.
서울대 조규진 교수는 ”이번 연구는 무당벌레의 원리를 활용한 전개형 메커니즘에 특화된 스프링 요소를 개발한 데 의의가 있다“라며, ”무당벌레 모사 종이접기 구조는 소형탐사로봇, 의료 로봇, 항공 우주 기술 등에 쉽게 적용할 수 있고 전개형 메커니즘의 기능을 확장하는 데 큰 도움이 될 것”이라고 말했다.
이 연구는 국방생체모방 자율로봇 특화연구센터를 통한 방위사업청과 국방과학연구소 연구비 지원과 KIST 주요사업의 지원을 받아 수행되었다. 연구 성과는 로봇분야 국제학술지 ‘사이언스 로보틱스’ 표지논문으로 4월 15일자에 게재됐다.
박경일 robot@irobotnews.com 로봇신문사
안살도 뉴클리어, '핵폐기물 처리용 로봇' 개발
2000개의 핵폐기물 드럼 회수 가능해
영국에 본사를 둔 엔지니어링 컨설턴트 회사인 ‘안살도 뉴클리어(Ansaldo Nuclear)’가 이탈리아에 위치한 ‘카오르소(Caorso) 원자력 발전소’의 저장장소에서 방사능 폐기물을 추출하는 로봇을 개발했다고 에너지 산업 전문 매체인 '파워테크놀로지'가 보도했다.
The Machine Retrieval System robot developed for use at Caorso (Image: Ansaldo Nuclear)
(영국에 기반을 둔 '안살도 뉴클리어'가 이탈리아 원자력 발전소에서 사용할 '핵폐기물 처리용 로봇'을 개발했다)
Ansaldo Nuclear provides robot for Caorso decommissioning Ansaldo Nuclear has designed and supplied a robot for the removal of 2000 drums of radioactive waste stored in hard-to-access areas within two temporary storage buildings at Italy's shut down Caorso nuclear power plant. Caorso, an 860 MWe boiling water reactor, was closed in 1990 after just 12 years of operation and is now being decommissioned. The plant's decommissioning licence, obtained in 2014, includes the treatment and conditioning of around 860 tonnes of radioactive ion exchange resins and sludges, still contained in two on-site temporary storage buildings. This waste represents more than 90% of the contamination inventory at Caorso. The aim of the project is to transform this waste into final packages, with a volume reduction factor of 10, whilst emptying the two storage buildings in order to refurbish them. View full text https://www.world-nuclear-news.org/Articles/Ansaldo-Nuclear-provides-robot-for-Caorso-decommis |
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Power Engineering
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안살도 뉴클리어는 보다 효율적으로 작업을 수행하기 위해 방사능 드럼을 검색, 확인, 밀봉, 포장할 수 있는 ‘MRS(Machine Retrieval System·기계 회수 시스템) 로봇’을 개발했다. 이 로봇은 원격으로 제어할 수 있으며, 이중 운영체제가 장착돼 있다. 2000개의 핵폐기물 드럼을 회수하는 게 가능하다.
안살도 뉴클리어 엔지니어인 ‘프란체스카 마지니(Francesca Maggini)’는 “단순히 과거의 성공 방식만을 따를 수는 없다. 최상의 결과를 얻으려면 맞춤형 솔루션을 개척, 개발해야 한다”며 “우리는 카루소가 핵폐기 작업을 계속할 수 있도록 효과적인 혁신 및 설치 등을 시도했다”고 강조했다.
한편, 안살도 뉴클리어는 지난 2000년부터 카오르소의 핵폐기 문제에 관여해 왔다. 이 원자력 발전소는 860톤의 방사능 이온교환수지(Ion-exchange resin) 및 슬러지(sludges)를 조절하고 처리하는 일을 맡고 있다. 핵폐기물은 2개의 임시 저장시설에 있다.
조상협 robot3@irobotnews.com 로봇신문사
Francia: chiude la centrale nucleare di Fessenheim. La Caorso Italiana?
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