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파키스탄 및 사우디 연구진, "태양열 패널로 로봇의 에너지원 대체 가능"
2019-05-30 09:00:09
강민경
▲태양 전지판(출처=픽사베이)

[리서치페이퍼=강민경 기자] 로봇이 쉬지 않고 움직일 수 있도록 하려면 끊임없는 전력을 공급해야 한다. 파키스탄 연구진에 로봇에 재생 가능한 에너지원을 적용하는 방법을 개발했다.

로봇은 인간보다 반복 작업에 뛰어나다. 지치지 않으며, 밥을 먹을 시간도 필요하지 않기 때문에 매우 효율적이다. 하지만 로봇이 계속해서 움직이려면 끊임없는 전력 공급이 필요하다. 로봇을 만들 때는 설계 초기 단계에 로봇의 전원 공급원을 선택해야 한다. 그렇지 않으면 나중에 전체 시스템에 영향을 미칠 수 있기 때문이다. 로봇에 사용되는 전력 공급원으로는 전원, 발전기, 연료 전지, 슈퍼 커패시터 등이 있다.

친환경 전력 솔루션

지난 2017년 파키스탄 바리아대학과 사우디 아라비아 예다대학 연구진이 재생 에너지원으로 로봇의 전력 시스템을 보완할 수 있다는 연구 결과를 내놨다. 이들은 태양 전지, 풍력, 연료 전지 등이 로봇의 에너지원으로 사용될 수 있다고 주장했다.

이런 에너지원의 이점은 탑재된 배터리를 재충전할 수 있으며 로봇에 전원 공급한다는 장점이 있다.

로봇 분야는 나날이 성장하고 있으며 이에 따라 녹색 에너지 솔루션이 매우 중요해졌다. 녹색 에너지 솔루션이란 기존의 에너지원인 석탄, 가스, 석유 등 재생 불가능한 에너지원의 단점을 없앤 청정 에너지다. 기존의 에너지원은 온실 가스 등을 배출해 환경을 오염시킨다. 하지만 녹색 에너지 솔루션을 사용하면 환경을 보호할 수 있다.

연구진은 태양 방사 유동, 즉 일사량이 600~1000W/m2라고 말했다. 지구는 하루에 태양으로부터 84TW의 전력을 받는다. 이것을 에너지로 전환한다면 엄청난 양이 된다. 또 남극 대륙 등 태양 빛이 풍부한 지역에서는 태양열 전력의 40%를 로봇 가동에 이용할 수 있다.

태양 전지의 전기 출력은 로봇의 충전 회로에서 정상 상태의 직류 전압으로 변환된다.

일반적으로 태양열로 움직이는 로봇은 충전기, 배터리, 트래킹 메커니즘, 패널, 모터 드라이버, 원격 모니터링 인터페이스 등으로 구성된다.

▲자동 로봇이 일하고 있는 모습(출처=위키미디어 커먼스)

자율이동 로봇의 필요성 태양열 에너지를 활용해 자율적으로 이동하고 움직이는 로봇은 다양한 분야에서 활용될 수 있다. 예를 들어 인간이 접근할 수 없는 극지대의 연구에 태양열 로봇을 투입하면 별도의 충전이나 배터리 교환 없이도 오랜 시간 연구가 가능하다.

태양열 패널로 구성된 로봇 활용

미국 캘리포니아에는 태양열로 움직이는 잡초 제거 로봇이 등장했다. 블루리버 테크놀로지(Blue River Technology)가 만든 이 로봇에는 인공 지능(AI) 및 컴퓨터 비전이 탑재돼 있다. 로봇은 잡초를 탐지하고 그 부분에 정확히 제초제를 뿌린다.

스위스 바브아의 사탕무 농장에서는 자율적인 제초기가 사용된다. 이 로봇 또한 태양열로 움직이며 카메라가 내장돼 있어 작물을 스캔할 수 있다. 로봇은 잡초를 탐지하면 제초제를 분사한다.

이 로봇은 아직 테스트 단계에 있지만, 재생 가능한 에너지원으로 움직이는 로봇이 등장한다면 농업에 큰 혁명이 일어날 것이다.

일본에서는 슈퍼 몬스터 울프라는 로봇이 등장했다. 일본 농협은 이 늑대 로봇이 농가해서 도난 당하는 눙작물의 수를 줄였다고 말한다. 역시 태양열로 움직이는 이 로봇은 농작물에 접근하는 사람들을 탐지하고 비명소리, 총소리, 울부짖음 등 사람을 놀라게 만드는 소리를 내 도둑을 쫓아낸다.

길이 65cm, 높이 50cm인 이 로봇은 반경 1km 정도의 농경지를 감시할 수 있으며 농장 전체에 전기 울타리를 설치하는 것보다 훨씬 효율적이다.

DIY 태양열 구동 로봇 만들기

소프트웨어 개발자이자 로봇 제작자인 데이비드 쿡은 DIY 태양 로봇을 만들기 위해서는 최소한 여러 개의 태양 전지, 하나 또는 두 개의 모터, 두 개의 트랜지스터 또는 전자 스위치, 대용량 커패시터 등이 필요하며 경우에 따라 전압 검출기, 포토다이오드 등이 필요하다고 말했다. DIY 태양열 구동 로봇은 아침에 태양열을 받으면 자동으로 시동된다.

[researchpaper 리서치페이퍼=강민경 기자]

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