해양 로봇공학: 심해의 미래와 그 너머를 탐구하다

게시 날짜 : 27 October 2025

작성자 : Sanya Mehra

인류는 우주 여행에서 엄청난 발전을 이루었습니다. 화성에 탐사선을 착륙시키고, 달에 발을 디뎠으며, 우리 은하 중심에 있는 초거대 블랙홀을 관찰하기도 했습니다. 하지만 지구에서 우리가 살고 있는 바다는 여전히 거대하고 불가사의한 미지의 영역으로 남아 있습니다. 지구 표면의 4분의 3을 덮고 있는 이 광활한 물은 지구의 생명줄과 같으며, 수많은 생명체를 지탱하고, 기후를 유지하며, 산소와 식량을 제공합니다.

하지만 가장 깊은 해저 지점에서는 평방인치당 약 15파운드에 달하는 엄청난 수압 때문에 유인 탐사는 사실상 불가능한 과제입니다. 우리가 이해하지 못하는 것을 지킬 수 없는 우주에서, 해양 보호 구역(MPA)으로 지정된 곳은 전체 해양의 10%도 채 되지 않습니다. 이러한 미지의 영역을 탐사하고 그 신비를 밝히기 위해 우리는 자율 수중 로봇(AUV)을 비롯한 현대 기술의 발전에 점점 더 의존하고 있습니다. 해양 로봇 공학은 이러한 신기술이 마침내 심해로 나아갈 수 있는 해법이 될 수 있을지 연구하고 있습니다.

해양 탐사의 과제

심해의 아름다움에도 불구하고, 심해 탐사는 매우 어렵고 특별한 도전입니다. 우주 탐사와 마찬가지로 해양 환경 탐사에는 첨단 기술 솔루션이 필수적입니다. 심해의 엄청난 압력과 영하의 온도는 해양 동력 및 장비를 위한 매우 견고하고 방수 기능이 뛰어난 용기를 설계해야 함을 의미합니다. 더욱 중요한 것은 운용, 전력 및 통신 시스템인데, 이는 가장 큰 난제 중 하나입니다. 무인 수중 로봇(AUV)에 관한 연구 논문에 따르면, AUV는 에너지 효율이 높은 동력원을 갖춰야 하며, 과학자들은 장거리 운용을 위해 연료 전지나 리튬 이온 배터리와 같은 대체재를 고려하고 있습니다.

해양 로봇공학의 현재 및 미래 발전과 응용 분야

광범위한 연구 개발은 해양 로봇 산업의 발전을 이끌고 있으며, 이는 다시 여러 산업 분야에 걸쳐 다양한 응용 분야를 지원하고 있습니다.

해양 정화

로봇 기술은 해양 오염과의 세계적인 싸움에 혁명을 일으키고 있습니다. 네덜란드 기업 란마린 테크놀로지(RanMarine Technology)가 개발한 웨이스트샤크(WasteShark)와 같은 자율 수상 선박은 해수면에서 400kg 이상의 쓰레기를 수거할 수 있습니다. 프랑스 기업 IADYS의 원격 조종 젤리피시봇(Jellyfishbot)은 접근하기 어려운 항만 지역에서 기름 유출과 플라스틱 쓰레기를 효과적으로 제거합니다. 오션 클린업(The Ocean Clean-up)과 같은 비정부기구는 태평양 거대 쓰레기 섬에서 플라스틱 쓰레기를 모으는 거대한 부유 장벽인 시스템 03(System 03)을 통해 해양 오염 방지 활동을 더욱 확대하고 있습니다. 유엔 해양 10년(UN Ocean Decade)의 지원을 받는 오션 클린업은 각국 정부와 협력하여 정책 결정에 필요한 과학적, 기술적 데이터를 제공하는 활동을 펼치고 있습니다.

해양환경의 교육 및 보존

보잉사의 리퀴드 로보틱스 웨이브 글라이더는 한 번의 임무로 1년 동안 항해하며 해양 환경에 대한 중요한 데이터를 수집할 수 있습니다. 스탠포드 대학교의 오션원(OceanOne)과 같은 휴머노이드 수중 로봇은 연약한 산호초를 조사하고, 17세기 난파선 라 룬(La Lune)호에서처럼 난파선에서 유물을 인양하여 의미 있는 연구를 수행할 수도 있습니다. 또한, 전문 연구 프로그램에서 해양 로봇 기술을 점점 더 많이 활용하고 있습니다. 예를 들어, 스코틀랜드 해양 로봇 시설(Scottish Marine Robotics Facility)은 해양 생물을 관찰하고 조력 에너지 장치의 영향을 조사하기 위해 수중 소리를 녹음하는 저비용 이동식 음향 기록 장치인 "드리프팅 이어스(Drifting Ears)"를 개발했습니다.

잃어버린 물건 찾기 및 해저 조사

원격 조종 수중 로봇(ROV)과 자율 수중 로봇(AUV)은 수색 및 구조, 실종물 탐색과 같은 고위험 작전에 중요합니다. 예를 들어, 미 해군은 무인 수중 로봇(UUV)을 사용하여 수중 기뢰를 탐지하고 제거해 왔는데, 이는 유인 잠수부가 수행할 경우 훨씬 더 오랜 시간이 걸리는 작업입니다. 해군 자체도 비슷한 속도로 역량을 발전시켜 왔으며, HII 옐로우 모레이(REMUS 600) UUV와 같은 잠수정을 사용하여 중요한 해저 기반 시설을 수색하고 해저 전투 임무를 수행하고 있습니다. 이러한 기술의 운용이 증가하고 있음을 보여주는 사례로, 해군은 UUV 운용자들이 이 기술에 대한 자신감을 갖도록 수중 도시 훈련 프로그램을 시작했습니다.

기반 시설, 선박 및 파이프라인 검사

해양 로봇의 또 다른 중요한 응용 분야는 대형 역사적 수중 건축물의 유지 보수입니다. 덴마크 공과대학교의 연구에 따르면, 자율 주행 로봇은 특히 밸러스트 탱크와 같은 위험 지역에서 인간 조사원의 도움 없이 주야간 연안 선박을 스캔할 수 있습니다. 안전성을 높이고 작업을 간소화하기 위해 무인 수상정(USV)이 항만, 교량, 해상 석유 및 가스 시설과 같은 해양 구조물을 조사하고 검사하는 데 점점 더 많이 사용되고 있습니다. 정교한 소나와 카메라를 장착한 자율 선박은 파이프 및 통신 케이블을 포함한 중요한 수중 기반 시설의 건전성을 확인하기 위해 상세한 구조 검사를 수행할 수 있습니다.

해양 환경 모니터링 및 수중 사진 촬영

해양 로봇은 수중 생물의 고화질 사진과 동영상을 빠르고 안전하게 촬영하는 데 사용됩니다. 과학자들은 이러한 로봇을 생태계 및 수질 연구에 활용하고, 상업 잠수부들은 일반적으로 잠수 전 안전 점검을 위해 사용합니다. 환경 보전 노력에 있어 실시간 장기 감시가 필수적인 만큼, 이러한 로봇에 장착된 특수 장비를 통해 수질 오염 물질, 염도 및 기타 주요 측정값을 분석할 수 있습니다.

불법 복제 방지

해상 안보 또한 로봇 기술을 활용하는 분야 중 하나입니다. 첨단 적외선 카메라를 장착한 해적 퇴치 로봇은 해상 무역로를 순찰하며 해적 공격을 탐지하고 저지할 수 있으며, 24시간 감시 기능을 통해 인력의 위험을 줄여줍니다.

주요 국가별 해양 로봇 기술 발전 현황

막대한 공공 및 민간 투자가 해양 로봇 분야의 세계적 주도권을 놓고 경쟁을 부추기고 있습니다.

• 유능한 정부의 지원이 한국이 세계적인 강대국으로 발돋움하는 데 크게 기여했습니다. 해양수산부는 2028년까지 자율주행 차량과 자동 화물 처리 장비 등을 포함한 스마트 항만 기술 개발에 2,270만 달러를 투자할 계획입니다. 이는 한국 로봇 산업 규모를 2030년까지 4배 이상 확대하여 세계적인 로봇 산업 선도국으로 발돋움하겠다는 ‘제4차 지능형 로봇 마스터플랜’의 일환입니다.
• 독일 정부는 적극적으로 자원을 결집하고 있습니다. 연방 연구·기술·우주부의 지원을 받아 설립된 독일 로봇 연구소(RIG)는 전국 주요 로봇 연구 거점들을 연결하는 것을 목표로 합니다. RIG는 인공지능 기반 로봇 분야의 핵심 연구 클러스터에 집중하고 있으며, 산업계와 긴밀히 협력하여 연구 개념을 실용화하고 이 중요한 분야에서 독일의 기술적 리더십을 강화하는 데 기여하고 있습니다.
• 영국과 아일랜드 또한 이 분야의 선두주자로 부상하고 있습니다. 2025년 2월, 영국 국립해양학센터(NOC)는 2,600만 파운드가 넘는 정부 지원금을 받아 세계 최대 규모이자 가장 정교한 해양 자율 로봇 시스템(MARS) 함대를 구축할 계획을 발표했습니다. 이 자금 지원 덕분에, 영국 산업전략챌린지 펀드(Industrial Strategy Challenge Fund)를 통해 가능해진 차세대 자율 주행 자동차 개발이 진행되고 있으며, 이 자동차들은 얼음 아래에서도 작동할 수 있습니다.