미니 로봇이 거대한 굴착머신(TBM)을 대체할 수 있을까 Swarms of Mini Robots Could Dig the Tunnels of the Future
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수천개의 미니 로봇이 터널을 굴착
송전 케이블 지하화해야...터널 미니 로봇으로 시공
지하 굴착 산업은 현재 사용되고 있는 거대한 보링 머신을 대체하기 위해 미니 로봇, 플라즈마 횃불, 그리고 과열된 가스를 탐사하고 있다.
수십 년 동안 지하에 터널을 건설하려는 엔지니어들은 한쪽 끝에 무서운 절단 바퀴가 달린 거대한 튜브 모양의 기계에 의존해 왔다. 바로 아침 식사로 흙을 먹는 칼날이다. 터널 굴착 기계(TBM)라고 불리는 이 거대한 기계들은 비용이 많이 들고, 최근에 개통한 엘리자베스 선의 철도를 발굴하는 데 사용된 TBM과 마찬가지로 프로젝트별로 맞춤 제작되는 경우가 많다. 이 프로젝트에 투입된 기계들은 각각 1,000톤 이상 무게가 나갔고 영국 수도 아래 지름 7미터 이상의 터널을 뚫었다.
그러나 영국의 스타트업 하이퍼터널은 다른 아이디어를 가지고 있다. 그 회사는 훨씬 더 작고, 약 3미터 길이의 반원통 모양의 로봇들이 미리 뚫린 파이프를 통해 지하를 뛰어다니는 미래를 제안한다. 지름 약 250mm(10인치)의 이 파이프들은 제안된 터널 벽의 윤곽을 따를 것이다. 일단 로봇 안에 들어가면, 로봇들은 밀링 헤드가 달린 로봇 팔을 사용하여 주변 지반으로 침투하여 콘크리트나 다른 강한 물질로 채워질 작은 구멍을 만들 것이다. 이렇게 하나씩, 새로운 터널의 구조가 합쳐질 것이다.
하이퍼터널의 엔지니어링 책임자인 Patrick Lane-Nott는 "우리는 수천 개의 로봇이 작업하는 것에 대해 이야기하고 있다. "개미 군락이나 흰개미 군락이 떼를 지어 활동하는 것과 매우 비슷한다."
그 회사가 공개한 비디오에는 거대한 비율의 상상된 지하 구조물 위를 떠도는 로봇들의 3D 애니메이션이 포함되어 있다. 하지만 그것은 오히려 역방향으로 터널을 건설하는 것과 같을 것이다. TBM을 사용하면 먼저 구멍을 파낸 다음 지지대나 벽을 추가하여 빈 공간을 둘러싼 나머지 흙을 막는다. "터널을 땅속에 넣은 다음 구멍을 파야 한다."라고 Lane-Nott는 말한다. 일단 구조물이 건설되면, 터널의 챔버를 채우고 있는 자재를 제거할 수 있다.
그는 이것의 장점 중 하나는 전반적으로 건축 자재를 덜 사용한다는 것이라고 주장한다. 터널 벽의 표준화된 부분을 프로젝트의 전체 길이를 따라 배치하는 대신, 구조물의 외부 두께는 주어진 지점에서 터널을 둘러싼 실제 지질과 압력에 따라 달라질 수 있다.
WIRED와 이야기를 나눈 터널링 전문가들은 업계가 비용을 절감하고 효율성을 높일 수 있는 기술 솔루션을 요구하고 있다는 데 동의한다. 예를 들어 TBM을 설계하고 구축한 후 실제로 터널을 파려면 수년이 걸릴 수 있습니다. 일론 머스크의 보링 컴퍼니에서 하이퍼터널에 이르기까지, 그리고 지구상에서 가장 단단한 바위를 뚫는 새로운 고온의 방법을 개발하고 있는 기업 등, 새로운 변화를 약속하는 일련의 새로운 회사들이 생겨나고 있다.
"많은 일들이 일어나고 있고, 터널 산업이 개선되어야 하기 때문에 좋다고 생각한다," 그녀의 할아버지가 설립한 지하 건설 회사인 Amberg Engineering의 프로젝트 매니저인 Jasmin Amberg가 말합니다. 그녀의 눈에는 터널 굴착 사업이 더 빠르고 더 지속 가능해야 할 필요가 있다.고 생각한다고
암벽에 구멍을 뚫은 파이프
파이프들은 암벽(파란색)에 뚫려 있고, 그 안에서 로봇(오렌지색)은 중앙 챔버를 청소하기 전에 터널의 벽을 건설한다.
일거리도 부족하지 않다. 중국은 최근 10년간의 공사 끝에 룽먼 산맥에 20킬로미터 길이의 철도 터널을 완성했다. 영국에는 HS2 철도 프로젝트가 있는데, 이 프로젝트는 런던을 그 나라의 북쪽의 도시와 도시들과 연결할 것이고, 제안된 경로를 따라 100킬로미터 이상의 터널을 특징으로 할 예정이다. 그리고 앵그리 버드 개발자인 로비오에서 일했던 피터 베스테르바카는 핀란드와 에스토니아 사이에 해저 터널을 건설하려는 야심찬 계획을 추진하고 있다. 이것들은 단지 몇 가지 예에 불과하다.
Amberg는 기후 변화로 인한 지상의 기온 상승을 피하기 위한 수단으로서 향후 지하 인프라에 대한 수요가 증가할 것으로 예측하고 있다. "우리가 더 일정한 온도를 가지고 있는 곳이 있다는 것은 그리 나쁘지 않을지도 모릅니다,"라고 그녀는 말합니다.
터널은 단지 교통수단을 위한 것이 아니다. 샌프란시스코에 본사를 둔 스타트업 어스 그리드의 설립자이자 CEO인 Troy Helming은 송전선을 지하에 설치할 필요성을 강조한다. 이것이 바로 그의 회사가 목표로 하는 것이다. 그는 대부분의 전송 케이블은 미국과 캐나다에서 지상에 있으며, 이로 인해 허리케인과 다른 폭풍뿐만 아니라 점점 더 많은 산불에 노출되어 있다고 지적한다.
"우리의 계획은 북미 전역에 슈퍼 그리드를 설치하는 것이다"라고 그는 말하며 동부 해안에서 태평양까지 쭉 뻗어있는 그리드와 서쪽의 미래 해상 풍력 발전소를 보여주는 색깔 선으로 된 지도를 제공했다. 이 계획은 조각난 미국 그리드를 연결하는 데 도움이 될 수 있으며, 언젠가는 유럽까지 확장되어 거대한 해상 풍력 잠재력을 활용할 수도 있습니다. "그것은 미친 짓이고 대담하다. 우리는 그것을 알고 있다."라고 Helming은 말한다.
한 가지 장애물은 화강암과 석영암과 같은 매우 단단한 암석인데, 이 암석들은 이러한 장소들 중 일부에서 전통적인 발굴을 어렵거나 불가능하게 만든다. 헬밍은 그 해결책으로 암석을 섭씨 6,000도로 가열하여 산산조각 내는 플라즈마 토치 기술에 베팅하고 있다. 그는 이것이 현재의 기술보다 100배 더 빨리 단단한 암석에 터널을 만들 수 있게 할 수 있다고 제안한다. EarthGrid는 플라즈마 횃불 5개를 사용하는 프로토타입 로봇을 개발하고 있는데, Helming은 2023년 3월에 테스트 준비가 되어야 한다고 말한다. 그 회사는 또한 올해 말까지 최초의 소규모 상업 프로젝트를 완성하는 것을 목표로 하고 있다.
Helming은 Earth Grid의 경우 터널이 원형이라기보다는 전통적인 말굽 모양을 하고 있을 것이라고 말했다. 그는 이를 통해 케이블 랙을 설치하는 것이 더 쉬워지고, 더 큰 교통 터널에서는 터널의 평평한 바닥에 노면을 설치할 수 있다고 주장한다.
경쟁사인 페트라는 플라즈마 토치보다는 과열된 유체를 사용하는 열절단 장치로 열의 힘을 이용하여 단단한 바위를 뚫는 것을 목표로 하고 있다. CEO이자 공동 설립자인 김 에이브람스는 "악몽 지질학"을 비교적 쉽게 훑어볼 수 있는 아이디어라고 말한다.
그녀는 "우리는 바로 지난주에 화강암에 34피트, 30인치 지름의 터널을 완성했다"며 "이 회사는 내년에 상업적인 작업을 시작하기를 희망한다"고 덧붙였다. 또한 Seagate는 해안 도시 아래나 인근 지역에서 흔히 볼 수 있는 매우 부드러운 토양이나 침수로 뒤덮인 토양과 같은 스펙트럼의 다른 끝을 해결하기 위한 별도의 솔루션도 개발하고 있다고 말한다.
황기철 콘페이퍼 에디터 인플루언서
Ki Chul Hwang Conpaper editor influencer
(Source:
https://www.wired.co.uk/article/future-of-digging-tunnels)
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